20世纪70年代，清水混凝土结构在我国各项工程建设中迅速发展 ^[1,2]，具有“中国首座大面积清水混凝土建筑工程”之称的联想研发基地最具代表性，它是我国清水混凝土发展史上的一座里程碑。2010年，随着重庆万州三峡移民纪念馆及德阳奥林匹克后备人才学校清水混凝土项目的落成，使清水混凝土建筑技术发展得到质的提升。

　　 异形双曲面清水混凝土拱形通道样板为饰面清水混凝土装饰效果，解决荣成青少年活动中心工程施工过程中清水混凝土成型效果、精细化施工、质量控制等难点。因样板结构形态复杂，国内外尚无同类施工案例。通过本工程样板施工技术，总结异形双曲面清水混凝土施工质量控制要点。

　　 荣成青少年活动中心项目拱形通道样板为异形双曲面结构(见图1)，直径20m，长约32m，两侧分别有1个高约10m、长约3.5m的耳门，西侧耳门开口向外。样板主通道近似圆形，两侧耳门尺寸差异较大，呈不规则双曲面。拱形通道内侧所有视觉区域为饰面清水混凝土效果，样板采用高标准施工工艺、先进的施工技术，保证清水混凝土成品的饰面效果及自然质感。通过施工明缝、模板禅缝和对拉螺栓孔等组合成自然的装饰效果。

　　 根据总平面图、建筑施工图、结构施工图及施工模型等，对样板测量控制点进行资料收集，分析资料可用性及可靠性，并对数据关系进行复核。

　　 在BIM 1∶1三维实体模型上，将所需各结点相应标高进行水平剖切，形成平面图，拾取控制点坐标，利用全站仪进行放样和控制。由于采用全站仪与计算机实现双向通信，测量数据自动传输至全站仪储存，系统实时计算点位坐标和偏差信息数据，保证各结点放样的准确性。通过三维空间测量定位，为样板空间曲线控制提供准确的位置，成型后的饰面曲线线条顺直、棱角分明。

　　 本工程因大面积高处作业，搭设满堂脚手架作为样板构件承重支撑，并通过专家论证，保证支撑的稳定性。

　　 本工程结构支撑体系采用扣件式钢管脚手架，由48mm×3.0mm钢管搭设，纵横间距为800mm×800mm，步距1 500mm，在脚手架立杆底端以上200mm处设置纵横向扫地杆，与立杆连接牢固。在架体外侧周边及内部纵横向每5跨(且≥3m)由底至顶设置连续竖向剪刀撑，即剪刀撑宽度为5跨。钢管脚手架利用AutoCAD软件进行放样搭设。

　　 水平钢管沿主体方向搭设，在竖向剪刀撑顶部交点平面设置水平剪刀撑。搭设时根据结构图纸，利用地面放样的控制线、标高，对模板弧形背楞所需支撑体系做加强型搭设。制作弧形背楞样板，将弧形背楞采用放样方式连成整体，通过连接完成的弧形背楞及对应标高，控制顶层水平钢管的搭设，带线控制整个弧形通道的龙骨支撑。搭设完成后通过实测数据进行调整、复核，使架体满足承载力、刚度和整体稳定性要求。

　　 清水混凝土施工前期着重于模板深化设计，模板施工是清水混凝土成型的重要环节，因此模板的形式、平面布置、排列尺寸、间距、支撑间距、重要节点都是清水混凝土饰面效果的影响因素，本工程选用木模板体系 ^[3]。

　　 模板深化设计指在业主及设计单位提供的建筑图、结构图、三维模型及与工程相关专业图纸的基础上，结合施工现场实际情况，对图纸进行细化、补充和完善。参照JGJ 169—2009《清水混凝土应用技术规程》，深化设计后的图纸满足业主及设计单位的技术要求，体现设计理念，符合相关设计规范和施工规范要求，并通过审查，能直接指导现场施工。深化设计前，通过对模板禅缝(考虑设缝的合理性、均匀对称、比例协调)、螺栓孔(要求纵横对称、间距均匀、满足受力需求)三维效果的确认，利用犀牛、BIM,AutoCAD等软件对实体模型进行分割、展开，以减少数据误差。深化设计出模板排版、背楞排版等图纸，模板下料、安装及最终效果都有具体体现。

　　 模板深化以施工模型为基准，通过犀牛软件将施工工艺做法反映到具体模型中(图文实物化)，利用软件中的“摊平可展开的曲面”命令，将三维实物模型转化成二维，导出CAD图纸，然后根据模型实物编号，将每个导出的CAD模块整合、编号。清水混凝土拱形通道样板深化设计如图2所示。

　　 清水模板加工制作采用全自动精密裁板机，将深化设计数据导入裁板机中，通过控制中心操作裁板机工作。模板下料尺寸精确到1mm，保证清水面板尺寸的准确性。

　　 清水模板安装前清除工作面的杂物、障碍物，依据设计模型、深化图纸、现场控制线等进行安装。定位地锚的端头应涂刷防锈漆，采用已搭设完成的钢管脚手架作为拱形通道内部支撑，饰面清水面为拱形通道内侧。异形双曲面形态精度的控制通过全站仪现场定位每条背楞实现，使空间三维控制点满足精度要求。

　　 在已搭设完成的钢管脚手架上安装木质弧形背楞(尺寸100mm×50mm，须满足受力要求)，间距150mm，铺设完成木制弧形龙骨后，考虑清水饰面的最终效果，根据深化设计，在弧形背楞上铺1层12mm厚模板作为衬板，衬板上部铺装5mm厚清水面板。拱形通道样板加固如图3所示。

　　 清水混凝土带模养护72h后拆除模板，混凝土强度应符合设计和规范要求，且应达到总强度的50%～60% ^[4]。模板拆除顺序按深化设计要求进行，即先装后拆、后装先拆，拆除时严禁暴力拆除，应轻轻将模板撬离墙体，并注意对螺栓孔眼、表面、棱角、清水元素的保护。须在确认模板与混凝土结构无任何连接后起吊模板。

　　 清水混凝土总量为370m³，抗压强度等级为C40。由于样板结构异形多变、截面复杂、为不规则双曲面，并考虑混凝土工作性能要求，尽量选用小粒径骨料，并增大混凝土坍落度。

　　 清水混凝土原材料的选择严格参照《清水混凝土应用技术规程》，配合比设计严格参照JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》。考虑清水混凝土质量要求较高，且本工程结构为异形双曲面，为降低混凝土后期开裂风险，采用超细硅微粉和耐碱玻璃纤维作为外掺材料加入到混凝土中。

　　 超细硅微粉是活性矿物掺合料，其成分90%以上为无定形二氧化硅，与水泥水化初期放出的氢氧化钙反应生成水化产物，促进水泥水化。超细硅微粉比表面积951m²/kg，为1～10μm连续级配的超细粉料。由于超细硅微粉粒径小，可改善混凝土的密实性和工作性，并增加混凝土表面的致密性，使表面质感更加细腻、均匀。耐碱玻璃纤维能使混凝土在硬化前期起到增加强度、抵抗拉应力、防止开裂的作用，也能有效抑制混凝土成型后表面出现的泛碱现象。本工程选用6,12mm长耐碱纤维，不同大小的纤维互相连接，在混凝土内部形成较强的网状结构，使混凝土内部更加致密。经多次试配，本工程混凝土配合比为:水泥∶矿粉∶粉煤灰∶硅粉∶砂∶石∶外加剂∶水=260∶80∶100∶8.3∶800∶1 000∶11.2∶165。本工程清水混凝土状态良好，和易性和触变性均满足要求，无离析、泌水现象，满足施工要求。

　　 清水混凝土浇筑时应保证水、电、照明、机具等不中断，并掌握天气季节性变化情况;应保证混凝土的均匀性和密实性，一次性连续浇筑成型。浇筑时采用侧面下料、侧面振捣的方式，浇筑前保证模板内部清洁、无积水。根据样板结构造型及最终饰面效果要求，清水混凝土浇筑要求为:非清水面模板在安装过程中，竖直方向在深化设计排版第3,5层模板位置预留清水混凝土浇筑口。浇筑口尺寸为150mm×500mm，浇筑口水平间距600mm。本层清水混凝土浇筑完成后封堵浇筑口，逐层浇筑。

　　 清水混凝土拆模后采用高分子养护膜养护，及时清理墙面周边材料及建筑垃圾。对于同一视觉范围内的混凝土，尽可能采取相同的养护条件，养护时间≥7d。

　　 在荣成青少年活动中心异形双曲面清水混凝土拱形通道样板施工过程中，解决施工精细化程度高、异形双曲面形体成型质量控制要求高等难题，并经多次试验得到清水混凝土配合比。清水混凝土施工是一项细腻的工作，比一般混凝土施工要求严格，施工时须有严格的分工，每道工序都必须有详细的方案作为指导，技术交底须全面到位，并严格执行施工前制定的各项质量控制措施。通过对本工程清水混凝土结构构造细部的精心设计，采取相应的施工技术，使混凝土表面的装饰效果达到设计要求，体现清水混凝土自身的细腻质感及艺术效果。