在逆作法施工工艺中梁板结构自上而下施工, 梁板依靠插入工程桩的钢柱作为临时支撑。在浇捣本层楼板结构时, 首先浇捣柱头, 然后在施工下层楼板结构时浇捣下层柱柱头, 2层柱头施工完毕后施工框架柱中间部分柱身。受柱芯格构柱占位及混凝土沉缩影响, 后浇柱身与上部柱头施工缝难以有效吻合, 施工缝往往不密实并存在内部气泡, 需进行二次注浆, 费工费时。

通过介绍柱身后浇捣预压施工工艺, 利用漏斗内高处混凝土与柱身低处混凝土的压力差, 通过位于柱身两端漏斗形模板对拉螺栓拧紧预压, 使后浇捣混凝土与上部柱头接触密实, 从而保证施工质量。

温州医科大学眼视光医教楼改扩建工程总建筑面积49 181.3m², 主体结构22层, 地下2层。该工程属于老城区改扩建工程, 距离其南侧<5m处为历史久远的5～7层浅基砖混预制板结构病房楼。工程主体结构设计采用顺作法施工, 经多次论证, 结构地下部分采用逆作法施工。

工艺原理为: (1) 在漏斗口倾斜板上设置对拉螺栓, 使倾斜板产生向上的反力; (2) 分层浇捣时, 第1次浇至柱身施工缝以上50mm时停止浇捣, 间歇1h, 以使混凝土产生沉降, 初凝前继续浇捣剩余部位混凝土, 两侧漏斗口中混凝土体积2a大于漏斗中混凝土体积b, 使之产生压力差, 对拉螺栓为倾斜板在浇捣混凝土时提供抗变形的预应力, 两侧漏斗口紧缩, 使柱身混凝土紧顶已浇柱头, 充分浇捣密实 (见图1) 。

工艺流程为:方案设计→浇筑口留置→施工缝处理→柱身模板支设→第1次混凝土浇捣→二次浇捣→对拉螺栓顶压→拆模及养护→破除喇叭口→修补截面。

施工工况简化如图2所示, 漏斗内混凝土浇捣分3部分, 分别标记为 (1) , (2) , (3) 。

从两侧浇捣混凝土时, 对 (2) 部分做隔离研究。当两侧漏斗中注入混凝土后, 在倾斜板提供的结构反力作用下, 斗中混凝土受水平分力P_x、竖向分力P_y作用。P_x使混凝土向中间聚拢, P_y使混凝土向上堆积, 如图3所示。

此时柱头与柱身交界处新旧混凝土接触仍不密实, 通过浇捣两侧 (1) 部分混凝土, 利用压力差使已浇捣 (3) 部分产生向上顶力, 有效密实柱头与柱身交接缝。计算模型如图4所示, 受力满足:

式中:G为漏斗口中混凝土自重;F为柱身混凝土向上顶力。

假设 (3) 部分混凝土自重为G', 当F>G'时, 混凝土能产生向上顶力使空隙密实。因混凝土自重G=ρg V, 故只需满足 (1) , (2) 部分混凝土体积之和大于 (3) 部分混凝土体积。

为便于后期柱身混凝土浇捣, 柱头及梁板混凝土浇捣时, 在框架柱4角点板上预埋PVC150mm套管作为预留浇捣孔。

柱头底面按常规方法进行凿毛, 柱底面混凝土需剔凿略下凹的锅底状, 以便柱身混凝土浇捣时将浮浆赶出。同时在混凝土浇捣前30min向模板内洒少量清水, 将模板、格构柱及钢筋充分润湿, 在柱底新旧混凝土结合面铺设1层同强度混凝土配比的水泥砂浆, 铺设厚度控制在50～100mm, 以消除烂根现象。

在先浇混凝土柱头下设置漏斗形模板浇捣口, 漏斗倾斜板倾角为55°, 漏斗底在柱头下部200mm处与后浇柱身混凝土模板上部相接, 漏斗口高出先浇柱头底300mm, 故漏斗口浇捣高度为500mm, 长度为漏斗口所在柱截面宽度。柱箍采用双钢管加固, 由14mm螺栓拉紧, 每500mm设置1道。漏斗下方布置2根方条斜撑, 方条下口卡在钢管柱箍内, 漏斗采用2根腹部筋横向加固, 2根16mm对拉螺栓穿过两侧漏斗, 通过蝴蝶扣、山形卡、三角垫木形成对拉系统。喇叭口须单侧设置, 如果两侧设置, 螺栓拧紧时易产生漏浆 (见图5) 。

应及时对漏斗口模板进行检查复核, 特别注意漏斗上、下口位置、截面尺寸、模板加固情况等, 务必在混凝土浇捣前完成整改工作。

1) 为使混凝土拌合料能进入框架柱空隙较小部位, 浇捣时混凝土坍落度一般取180mm左右, 由于浇捣速度较慢, 采用振捣棒边振边浇。

2) 绘制混凝土振捣点位置, 振捣点振捣时间适当延长, 控制在30～45s, 10～20min后进行复振。受格构柱占位及柱身钢筋影响, 浇捣时对空间稍大处使用50mm振捣棒振捣, 对于钢筋密集区使用30mm振捣棒振捣, 确保振捣充分, 保证振捣质量。

由于漏斗口上部比柱头高300mm, 利用混凝土自重及内外压力平衡原理, 将新旧混凝土交界处振捣密实, 减少交接缝产生。

二次浇捣混凝土从浇捣口下料, 振捣棒需插入先浇捣混凝土内50mm。边浇边振, 浇捣至柱头底面后, 将上部浮浆清理, 再重新浇捣混凝土并超过新旧混凝土结合面≥100mm。当混凝土流动过来后, 在后面两侧补浇混凝土。

在漏斗口倾斜板上设置对拉螺杆并在对拉螺栓处用三角木垫实, 通过电动扳手拧动蝴蝶扣, 再通过山形卡将力传递至三角垫木, 推动漏斗向上, 从而使倾斜板角度由55°变为60°。

施工时, 对拉螺栓顶压与混凝土振捣同时进行, 边振边压。振捣时混凝土具有一定流塑性, 此时进行对拉螺栓压顶, 一方面能在混凝土初凝前减少自身阻力, 另一方面混凝土浆液能挤密柱头底部凿毛部分空隙, 挤出残留气泡, 提高施工缝质量。

在混凝土初凝前顶压, 产生向上顶力, 使后浇捣混凝土与上部柱头接缝有效密实。设置对拉螺栓为压力差原理应用提供基础。

拆模应符合规范要求, 在混凝土强度达到12N/mm²时拆除模板, 保证拆模过程中柱棱角不受损。模板拆除后通过塑料薄膜包裹养护, 接缝处采用胶带密封。

混凝土强度达到75%后, 剔除柱头漏斗口多余混凝土, 为避免新旧混凝土结合面出现裂缝, 全部采用人工剔凿, 并将柱表面初步平整, 将混凝土表面精细凿平, 将柱四角打磨成方正的阳角。采用水泥砂浆进行截面修复、抹平。

地下室逆作法柱身后浇捣预压施工工艺不仅有充分的理论知识为依据, 更能在实际施工中得以应用, 经得起实践检验。本工艺施工步骤清晰、操作简便、可行性高、施工质量良好、效益明显, 具有一定推广应用价值。