仿古建筑清水混凝土栏杆组合施工工法

仿古建筑清水混凝土栏杆组合施工工法1.前言栏杆中国古称阑干，也称勾阑。勾阑类型主要包括：望柱型勾阑、寻杖型勾阑、实板勾阑、直棂勾阑、单勾阑、重台勾阑等。现代仿古栏杆多采用单勾阑形式（见图1）。莲花柱头升 子横梁横梁望柱地 栿立 柱立 柱万字造（金属材质）图1 仿古栏杆示意图古典栏杆是古建筑挑台、廊道、外廊、楼梯和棚顶等临边设置的常见围栏构造，有拦挡围护防止游人失足坠落的重要功能。古时有木质栏杆和石作栏杆两种形式，随着混凝土材料的应用，仿古栏杆多采用钢筋混凝土结构替代木结构，使栏杆在抗震能力、防蛀能力、使用年限等方面都有很大的改善。传统混凝土仿古栏杆多采用预制拼装施工，或依据施工顺序依次现浇拼接安装，施工缝留置多，衔接太随意，接头处多采用后期粉刷处理，达不到清水混凝土效果，接缝处易开裂，二次维修费用较大。陕西建工第三建设集团有限公司和咸阳古建集团有限公司总结多年古建筑施工经验，结合以往仿明清栏杆施工技术，异型石膏模具施工技术等，创新形成了一套完善的栏杆组合现浇施工技术，总结形成了本工法。通过在工程中的实际应用，取得了良好的经济效益和观感效果，具有很强的推广应用价值。2工法特点本工法改善了传统栏杆施工工艺存在的诸多缺陷，进行了多项技术创新，总结形成了仿古栏杆多类型定型模具组拼及小型复杂预制构件整体组拼，并用混凝土一次浇筑成型技术，是一项经济、适用、可推广的实用新技术。2.1改善了传统栏杆构件施工工艺。传统工艺为：依次分层、叠合施工，存在施工缝留置多，接缝处多采用粉刷二次修补，接缝处易开裂，后期维修费用高等缺陷。本工法将仿古栏杆混凝土连续性浇筑，优化了施工工序，提高了工效，大量减少了混凝土施工缝，提高了栏杆表面观感质量，从而提升了栏杆整体性、耐久性，大幅度减少了修补维修成本。2.2改善了传统散拼模板（尤其是复杂部位）加固方式少，加固难度大，人员水平要求高的现状。对不同材质模具组合应用进行了专项系统深化设计，完善了模具组合方法及加固方式，降低了模板安装及加固难度，降低了对作业人员经验水平的要求，也降低了人工费及成本。2.3创新并应用了预制构件与现浇结构进行组拼现浇成型技术。2.4改善了传统石膏模具制作柱头，模具易破损、加固困难等缺陷，采用新型玻璃钢模具预制柱头，提高了模具自身刚度，降低了模具加固难度。柱头图案更加清晰、细腻，改善了柱头观感效果。2.5改变了传统望柱预留柱头孔，柱头后期安装的施工工艺，创新了望柱混凝土终凝前，剔除柱顶浮浆，在柱头底均匀涂刷一道混凝土界面剂后与望柱粘结为一个整体施工技术。解决了柱头与望柱之间存在裂缝施工难题。3适用范围适用于望柱截面直径80300mm，横梁断面在250200以内的所有仿古建筑混凝土栏杆及美人靠的现浇施工，也可用于类似仿古栏杆形式的现代栏杆。混凝土标号多采用C25，作业温度应在-5以上。4工艺原理创新形成了仿古建筑栏杆多类型定型模具组拼及小型复杂预制构件整体组拼，并用混凝土一次浇筑成型技术。该创新工艺技术实现的前提是对模具进行专门系统深化设计，首先确定出模具组合方式及加固方法，最终实现一次制作。工艺部分采用先做部分小型复杂预制件，然后将栏杆的各构件模板和小型预制件有效准确的组合、连接，以实现各部件混凝土由下至上留必要间歇，不留施工缝浇筑，最终达到清水混凝土效果。本技术还涉及到公司创新配套技术：采用新型模具预制小型造型复杂异型构件，即用玻璃钢专用模具制作莲花柱头；预制构件升子与现浇构件的组拼现浇成型技术；莲花柱头与望柱粘结技术。本工艺质量控制方法与传统钢筋混凝土施工工艺一致，符合钢筋混凝土结构及混凝土材料理论和相关规范要求。5工艺流程5.1工艺流程5.1.1多类型定型模具组拼及小型复杂预制构件整体组拼施工总流程模板设计、定型钢筋下料定位放线地栿、望柱、立柱钢筋依次绑扎地栿、望柱、立柱、横梁模板安装（含万字造预埋件预埋）下部横梁钢筋绑扎升子安装上部横梁钢筋绑扎浇筑地栿混凝土（收面后加封顶模）浇筑望柱、立柱混凝土（含莲花柱头）浇筑横梁混凝土（收面后加封顶模）模板拆除修补、打磨万字造（金属材质）加工及安装5.1.2配套子流程1、仿古栏杆莲花柱头预制工艺流程柱头木模具雕刻柱头玻璃钢模具制作模具尺寸复核模具安装加固、复核混凝土浇筑、养护（预留钢筋）模具拆除、保养 构件分类、堆放 构件质量检查2、仿古栏杆升子预制工艺流程钢模具制作及加固模具尺寸复核模具安装及固定、复核混凝土浇筑、养护（预留钢筋） 拆模及保养 构件分类、堆放 构件质量检查5.2操作要点5.2.1柱头预制操作要点1、柱头玻璃钢模具翻制采用质地坚硬、遇水变形小、利于雕刻的梨木作为雕刻材料。请专业雕刻师依据图纸1:1进行雕刻，首先用机械加工出“莲花柱头”的形状，再用雕刀精心雕刻出花纹图案。木质胚胎形式确定后，翻制出玻璃钢柱头模具。模具经试用验收合格后，方可进行批量模具及成品制作。2、模具加固玻璃钢模具自身附加钢肋进行加强，相邻两块玻璃钢模具利用两道螺栓进行连接，加固形式如图5.2.1所示。图5.2.1玻璃钢柱头模具3、混凝土浇筑及养护混凝土浇筑时应采用35型插入式小型振动棒振捣。养护采用棉毡吸水覆盖喷壶洒水养护。4、模具拆模及保养模具拆模做好成品保护工作，避免柱头花纹损伤。模具拆除后应及时对模具进行清理保养，涂刷水溶性脱模剂，分开堆放。避免整体堆放导致挤压变形。5.2.2升子预制要点1、升子钢模具制作及加固依据图纸设计要求，采用电脑辅助制作钢模具，钢模具采用对角组合形式，加固方式如图5.2.2-1所示。钢模具经试用验收合格后方可大批量生产。图5.2.2-1升子钢模具2、混凝土浇筑及养护依据图纸设计，下部横梁为7cm厚，钢模具底部垫5cm挤塑板，进行升子预制，混凝土浇筑时，预留两根贯通钢筋，如图5.2.2-2所示。升子混凝土采用小型振动棒振捣模具侧壁进行振捣。混凝土养护采用棉毡吸水覆盖喷壶洒水养护。图5.2.2-2升子混凝土浇筑3、拆模及保养拆模时，应把握好拆模时间，拆模时间以三天为宜，确保拆模时不出现缺棱掉角现象。对拆除后模具及时进行清理，刷油，整齐堆放。对制作好的升子构件归类堆放、养护。在拆模过程中如出现少量缺棱掉角，则可采用环氧胶泥进行修复，待环氧胶泥凝固后用角磨机进行打磨修复。5.2.3整体组拼施工操作要点1、 定位放线依据轴线施放栏杆中线、地栿梁边线及200mm控制线，通过水准仪将楼层50线引至栏杆相邻墙、柱位置。栏杆中线、200控制线误差不应大于3mm,50线误差不应大于3mm。2、模板工程1）对于栏杆组合施工方案，应先进行预拼施工，现浇制作出两跨栏杆，通过预拼施工，使工人获得了栏杆施工经验，验证组合施工工艺的同时，也考验了操作工人个人业务素质。对于栏杆成品依据验收标准进行严格检查，为大面积栏杆施工提供完善施工经验。预拼施工验收合格后，方可进行大面积栏杆施工。2）模板加固及验收地栿模板宜采用12mm厚镜面竹胶板施工，模板外侧附加两道6cm方木，模板加固采用卡具固定，卡具间距不应大于80cm。模板验收依据200控制线复核，同时拉通线进行检验，误差不应大于验收标准要求。望柱、立柱组合钢模具除采用“U”型连接外，模板外侧还应采用钢管（加木楔）整体二次加固，如图5.2.3-1所示。模板验收采用线锤、钢尺检查验收。图5.2.3-1望柱、立柱模板加固横梁模板选材同地栿，跨度大于1.5m栏杆应进行起拱处理，起拱大小以跨度12为宜。下部横梁模板安装完毕后，进行升子预制构件安装，横梁上部模板应预留升子孔，孔洞大小同升子截面尺寸，升子与下部、上部横梁采用点焊固定（见图5.2.3-2）。下部及上部横梁应搭设架体进行整体加固，横梁上口采用卡具固定，间距不应大于0.8米（见图5.2.3-3）。模板验收采用钢尺检查截面尺寸，采用拉通线检查横梁整体是否顺直，保持一条线。图5.2.3-2升子预制构件安装图图5.2.3-3 模板整体加固图3）模板拆除拆模时应保证构件不出现缺棱掉角现象，拆模过程中严禁野蛮施工，防止损坏栏杆棱角，应采用榔头、小簪子配合拆除。3、钢筋工程1）钢筋应有出厂合格证，经过复试合格方可使用，钢筋制作过程中防止污染。钢筋安装位置要正确，规格及形式应满足图纸设计要求。钢筋施工应严格控制保护层，钢筋绑扎时可弹出钢筋绑扎位置线，地栿梁、横梁采用水泥垫块，望柱钢筋采用塑料垫块控制保护层。2）望柱、立柱钢筋应在主体施工时进行预留，地栿、立柱、下部横梁钢筋安装完毕后，必须及时预埋万字造预埋件，宜采用505mm扁铁预埋，宽度应超出需焊接万字造每边3cm左右，便于后期焊接。4、混凝土浇筑及养护1）依据图纸设计要求，混凝土采用细石混凝土，因栏杆各部分构件截面尺寸较小，混凝土塌落度宜控制在8-12cm之间，振捣应采用35型插入式小型振动棒进行振捣。2）混凝土浇筑顺序：首先进行地栿混凝土浇筑；在地栿混凝土终凝前进行望柱及立柱混凝土浇筑；望柱与柱头采用粘结技术施工，即望柱混凝土达到终凝前，剔除望柱顶浮浆，在柱头底均匀涂刷一道界面剂，安装莲花柱头，确保莲花柱头与望柱粘结成为一个整体，安装时，依据50线拉通线进行控制，确保柱头标高一致；最后依次进行下部及上部横梁混凝土浇筑。3）地栿、横梁混凝土应至少进行两次以上收面，收面应把握好收面时间，确保混凝土无收缩裂缝，达到清水混凝土观感效果。地栿、横梁混凝土收面后应及时加封顶模，确保混凝土连续及整体性。4）栏杆施工长度大于12米时，应留置施工缝，一般可采取中间断开一跨的施工做法。断开中间跨后期进行现浇施工，避免由于混凝土收缩引起的裂缝。5）栏杆混凝土养护应采用棉毡吸水覆盖养护，（见图5.2.3-5）定期采用喷壶洒水养护。特别是在夏季施工中更应注意，避免栏杆出现裂缝。冬季施工时，应采用塑料薄膜加棉毡及时覆盖。5、万字造（金属材质）加工及安装万字造加工必须先进行放样，按照放样尺寸先制作万字造固定外框，控制万字造方正及焊接变形，外框宜比放样尺寸小4mm左右。万字造制作应在专用平台上进行焊接，与预埋件焊接采用小焊条进行点焊，宜先竖缝，再水平缝焊接，焊接应内、外及上、下两侧同时进行，减少焊接变形，焊缝高度以2mm为宜，安装时采用线锤检验万字造垂直度及顺直度，防止安装扭曲。焊缝应及时进行抛光打磨处理。6.材料与设备6.1 主要材料6.1.1 模具、模板材料:12mm镜面胶合板、505mm扁铁、圆钉、铁丝、方木、钢模具，玻璃钢柱头模具、水溶性脱模剂等，6.1.2材料: 商品细石混凝土6.2 施工设备6.2.1施工机械：木工机械、钢筋加工机械、电焊机。6.2.2施工工具: 电锯、钉锤、振动棒、手推车、铁锨、抹子、线绳、钢卷尺、水准仪、电焊条、墨斗、小簪子、榔头、钉子、线锤等。7.质量控制7.1施工验收标准7.1.1工程质量验收要求除应达到本工法规定要求外，还必须满足以下规范要求： 建筑工程质量验收统一标准 GB 50300混凝土结构工程施工质量验收规范 GB 50204北方地区古建筑修建工程质量检验评定标准CJJ397.2 主控项目7.2.1模板应具有足够的承载能力、刚度和稳定性，能可靠地承受浇筑混凝土的重量、侧压力。模板安装和浇筑混凝土时，应对模板进行观察和维护。发生异常情况时，应按施工技术方案及时进行处理。7.2.2纵向受力钢筋的品种、规格、数量、位置，箍筋、横向钢筋的品种、规格数量、间距，预埋件的规格、数量、位置应符合标准图或设计的要求。7.2.3应依据混凝土试件取样规范同步留置标养、同条件试块。混凝土的外观质量不应有严重缺陷。对已经出现的应按技术方案进行处理。7.3 一般项目7.3.1模板安装时接缝应严密，在混凝土浇筑前，木模板应浇水湿润，但模板内不应有积水。木模板、钢模具、玻璃钢模具与混凝土接触面均应清理干净并涂刷隔离剂。侧模拆除时的混凝土强度应保证其表面及棱角不受损伤。7.3.2钢筋应平直、无损伤，表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片状老锈。钢筋加工的形状、尺寸应符合设计要求，其偏差应满足规范要求。钢筋安装位置偏差应满足规范允许误差。7.3.3混凝土应根据规范要求留置试块，在浇筑完毕后12h以内对混凝土加以覆盖并保湿养护。对混凝土养护时间不应少于7d。7.3.4混凝土的外观质量不宜有一般缺陷，栏杆修补应以打磨为主，避免打錾处理。个别处需要打錾位置，应采用弹线处理，采用裁、磨等方式进行处理。误差过大应返工处理。对于栏杆蜂窝、麻面、缺棱掉角缺陷处理，应采用环氧树脂等修补夹胶处理。焊缝应及时进行打磨、抛光处理。仿古混凝土栏杆允许偏差及检查方法见表7.3.4-1、7.3.4-2、7.3.4-2的规定。表7.3.4-1 仿古混凝土栏杆定位放线控制验收标准项 目允许偏差（mm）检验方法轴线误差3经纬仪、钢尺检查控制线误差3经纬仪、钢尺检查两边标高误差2水准仪检查表7.3.4-1 仿古混凝土栏杆预制构件验收标准项 目允许偏差（mm）检验方法万字造预制件2钢尺检查升子2钢尺检查断面尺寸2钢尺检查圆度（平均直径与设计偏差）2沿三个方向钢尺检查直径2钢尺检查竖向弯曲变形3钢尺检查表7.3.4-3 仿古混凝土栏杆允许偏差和检验方法 项 目允许偏差（mm）检验方法截面尺寸误差3钢尺检查标高误差2水准仪检查轴线位移2拉通线钢尺检查升子误差2钢尺检查相邻两端万字造误差2拉线钢尺检查万字造接头误差1钢尺检查不相邻锚固端万字造误差2水准仪检查备注： 1、以达到木质栏杆效果为目标，参照北方地区古建筑修建工程质量检验评定标准CJJ39，制定了本企业标准，编号： QB/BZ55-2。2、本检验标准摘自本企业标准。8.安全措施8.1现场安全管理，必须执行以下规范：建筑施工安全检查标准JGJ59建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130施工现场临时用电安全技术规范JGJ46建筑施工高处作业安全技术规范JGJ808.2安全管理的内容8.2.1高空临边操作时应搭设外架，挂安全网，搭设操作平台，工人操作时应佩戴安全带，操作时严禁乱扔工具材料，防止高空坠落。8.2.2模板制作时，应检查木工机械防护设施、安全设施是否完善。如存在安全隐患，应及时进行消除后方可继续操作施工。8.2.3混凝土浇筑前，振动棒、电源线、开关箱（包括漏电保护器、插座）用电设施必须经专业电工检查合格后才能使用。8.2.4电焊工等特殊工种必须持证上岗。9.节能环保措施9.1模板拆除后及时进行清理，刷脱模剂保养，宜选用水溶性脱模剂，涂刷应薄而均匀。现场隔离剂应盛装在可靠的物品内，防止渗漏污染地面。9.2混凝土搅拌养护的废水应经过沉淀后排放。9.3栏杆养护采用棉毡吸水湿润后包裹养护，定期采用喷壶进行洒水养护，节约水资源。9.4施工现场应做到工完场清，确保现场环境卫生整洁。做好防尘工作，必要时采用密目网进行覆盖处理。10.效益分析10.1经济效益仿古建筑混凝土栏杆现浇组合施工，一次成型，达到清水混凝土效果，缩短了工期，避免了接头处二次粉刷费用及接缝处开裂造成二次维修费用。10.2社会效益 本工法的形成，栏杆各部分构件组合现浇施工，提高了结构整体性，改善了栏杆质量，避免了频繁维修，是一项值得推广的施工工法。11.应用实例11.1曲江池遗址公园曲江池遗址公园2007年11月5日开工，是原址重建的集历史文化保护、生态园林、山水景观、休闲旅游为一体的开放式文化公园。占地59.47公顷，主要建筑为仿唐建筑，建筑面积约21000m2，仿古混凝土栏杆共计1020m。11.2大唐西市九宫格工程大唐西市九宫格工程2007年5月开工，占地496亩，为仿唐建筑，项目建设地点位于大唐西市遗址之上，重建后的大唐西市将集丝路文化、商旅文化和大唐文化为一体，既体现盛唐西市的商业繁荣，也展示丝路沿线各国的风土人情。仿古混凝土栏杆共计2850m。11.3大唐不夜城该工程2006年10月开工，钢筋混凝土框架结构，总建筑面积为120000。仿古混凝土栏杆共计1800m。本工法通过在以上工程中的实施应用，保证了古建筑栏杆组合现浇施工一次成优，达到清水混凝土效果，油漆后达到了木质栏杆质感，柱头、升子花纹与木雕形式基本接近。减少了栏杆接缝处二次粉刷及接缝处裂缝维修费用，缩短了工期，有效保证了工程质量，提高了仿古建筑的观感效果，创造了良好的经济效益和社会效益。具有很好的推广价值。