玻璃钢模板在世博轴工程中的运用
玻璃钢模板在世博轴工程中的运用玻璃钢模板在世博轴工程中的运用【摘要】世博轴及地下综合体工程为半逆作、部分全逆作工程，根据设计图纸，工程结构柱均为清水混凝土要求，结合工程的特点，通过样板段试验及多方面的对比，对结构柱采用玻璃钢模板这种新型的绿色建筑材料作为柱模板体系，即大大节约了施工成本、施工进度及劳动力组织，又保证了清水结构的施工质量，同时还能大量节约木材等易耗损的材料，保护环境。【关键词】世博轴 玻璃钢圆柱模 清水混凝土圆柱 拼缝处理 1 引言玻璃钢学名玻璃纤维增强塑料。它是以玻璃纤维及其制品（玻璃布、带、毡、纱等）作为增强材料，以合成树脂作基体材料的一种复合材料。玻璃钢圆柱模板是现浇钢筋混凝土圆柱或椭圆形柱施工的专用模板，主要由翻边单开口玻璃钢筒体、对开接口型钢钢箍、固定件、牵索等构成。玻璃钢模的主要原理是根据流体力学的基本原理，对于具有一定韧性的封闭匀质体，其在受到来自内部的液体胀力的作用下，模板径向截面内部会受到大小相等的法向拉应力，在液态胀力的作用下，材料本身必定会胀成一个标准的圆形柱体。玻璃钢圆柱模板解决了的定型钢模板、木模板拼装上难以解决的问题，材料自身非常轻，自重3.554.0 公斤/平方米， 移动方便，5 米高的柱模仅用人就可以抬运装拆，操作简单，降低了操作工人的劳动强度，该材料尤其利于用起重设备直接提升脱模。浇注的混凝土表面平整光亮，可满足清水混凝土质量标准。且造价低廉，重复利用率高，适用于不同直径的现浇钢筋混凝土圆柱或椭圆形柱施工。2 工程概况世博轴及地下综合体工程位于世博园浦东园区内，为世博会期间主要的进出口通道。工程南北长1045m，东西地下宽99.5m110.5m，地面以上宽80m。由-10.7m，-6.5m，-1.0m，4.5m，10.00m标高的结构层及膜结构顶棚、阳光谷组成，檐口至地面高度为19.0m，钢骨架至地面高度为27.95 m，桅杆顶至地面高度为30.90 m，基地面积130699，总建筑面积248702，其中地上建筑面积63379，地下建筑面积185323。地下工程2标（440m长）、上部结构由我部承担施工。根据设计要求，本工程混凝土柱均为清水混凝土柱，本公司承包范围内的混凝土柱总量为1116根，其中，1200规格的有1063根，1500规格的有52根，异形柱1根。每层的混凝土柱高度均不大于6m。混凝土均采用C40（清水），钢筋规格主要为32、40等。世博轴及地下综合体工程结构主梁尺寸主要为1200×800mm（B×H，以下同）、900×800mm、1200×1500mm，其中，半逆作及逆作区的结构主梁尺寸为1200×800mm。3 关键施工技术研究3.1.玻璃钢模板材料选择使用玻璃钢模板实现圆形结构柱的清水效果，完全依赖于玻璃钢这种材料的力学特性，其材料自身的强度和刚度是关键。而玻璃钢板材的强度和刚度在组成成分确定的情况下，主要决定于玻璃钢板材的厚度。根据厂商提供的有关资料及一些试验施工经验，通常情况下，结构柱直径D800mm，玻璃钢模采用3mm厚板材，当800mm<D1200mm，玻璃钢模采用3.5mm厚板材，当1200mm<D1500mm，玻璃钢模需要采用4mm及以上厚板材。世博轴工程大部分结构柱为1200，少量为1500。经过计算和分析，本工程玻璃钢模板采用3.5mm厚的玻璃钢模板。对于少量1500结构柱的施工，通过分段施工的方法控制结构柱的施工高度，避免因材料壁厚减薄造成的质量问题。世博轴工程地下部分结构主要采用半逆作施工，局部全逆作施工，每个楼层的柱高均不超过5m。建筑标高面以上3900mm为吊顶标高，吊顶以上区域不作清水混凝土，楼层的建筑基层及面层的最大厚度为300mm。实际施工时选用的玻璃钢模单幅高度为4200mm，满足4200mm结构柱的清水要求，对结构柱4200mm以上部分采用钢模镶拼，二次浇捣施工。玻璃钢模板在施工过程中，在受混凝土侧压后会产生一定比例的膨胀，其材料膨胀率的大小，决定了模板的刚度。根据其材料性能及试验施工经验，本工程对玻璃钢模板的膨胀率取0.6%。 图3.1 玻璃钢模板断面图 图3.2 玻璃钢模板实样3.2.玻璃钢模的拼缝处理圆柱玻璃钢模仅存在一条竖向拼缝，且使用一整幅模板作为结构柱清水部分的模板，一次浇筑完成，因此清水柱部分不设横向拼缝。玻璃钢模板竖向拼缝采用角钢作为拼缝接口钢箍，模板拼缝采用M10螺栓围合固定连接，螺栓的竖向间距为150mm。接口部位的角钢范围为较明显的平直段，与圆弧弧段存在直线与曲线几何上的差异，使得角钢与模板面不能完全贴合，在实际施工中易对圆柱的清水面造成十分明显的质量缺陷。为此，对拼缝接口区域的玻璃钢模板材进行加厚加强处理，保证了结构柱接口部位的圆滑。 图3.3 玻璃钢模板竖向拼缝断面图 图3.4 玻璃钢模板竖向拼缝实样3.3.梁柱节点的模板设计世博轴工程地下室结构大部分区域采用半逆作的施工方法，局部地下三层采用逆作施工的方法。结合设计对柱的清水装饰的要求（柱的清水装饰面高度为4200mm），同时为便于混凝土浇筑施工，半逆作或逆作区的结构柱分两次进行施工。结构柱第一次施工高度为平台面向上4200mm，第二次施工高度为4200mm至上层平面梁底。结构柱第二次施工部分采用定型钢模作为模板体系，柱两侧对称预留簸箕口，作为混凝土注入口及混凝土透气口，簸箕口上口标高为梁底下100mm，上口两侧设置2×4方木与钢模固定，防止混凝土外漏。图3.5 柱梁节点簸箕口留设示意图3.4.混凝土浇筑技术玻璃钢平板模板自身较柔韧，刚度较钢模、木模都差，圆柱的形成完全靠混凝土对模板的侧压力形成，因此混凝土均匀浇捣、下料高度及浇捣速度对圆柱的成型起着决定性的因素。在混凝土施工过程中，必须分层浇捣，基本控制在500mm左右一层为宜，并采用两根振捣棒在两侧同时均匀振捣，确保模板各方的侧压力基本相等。混凝土的浇捣速度必须控制在2m/h。玻璃钢圆柱完全靠混凝土侧压力形成圆形，一旦受力不均匀或单边振捣，很容易造成“圆柱不圆”，因此对混凝土浇捣要求很高，在施工前必须进行严格交底指导。3.5.玻璃钢模拆摸技术清水结构的表观质量要求很高，这就对模板的拆除提出了很高的要求，而玻璃钢模板本身的材料特性又决定了玻璃钢模板拆除施工的好坏对清水柱的质量有一定的影响。玻璃钢模板拆除对竖向结构混凝土的要求在常温条件下必须达1.2Mpa，在冬施条件下必须达4.0Mpa。拆模时，先卸下缆绳。拆模的流向为先浇先拆，后浇后拆，与施工流水方向一致，拆除模板的顺序与安装模板正好相反。模板拆除后，及时将模板上所粘的混凝土、砂浆块清理干净，并刷好脱模剂。平板玻璃钢圆柱模板的面板柔韧、翻边刚硬，应避免卷曲放置，以免折断翻边。应将其表面清理干净后，平躺放在空地上，避免日照雨淋，严禁踩踏。模板拆除后，及时对清水结构柱进行薄膜养护，养护时间不得少于7D，薄膜养护完毕后及时涂刷清水混凝土保护液。4.主要施工方案4.1.玻璃钢模板清水圆柱施工流程柱钢筋绑扎、垫块安装柱根部清理模板检查就位闭合柱模并固定接口螺栓安装缆风调整垂直度、柱底部防漏浆处理浇筑混凝土拆模模板清理、刷脱模剂。4.2.柱钢筋绑扎、垫块安装结构柱为清水混凝土要求，钢筋保护层厚度适当调大，避免露筋。垫块安装沿圆柱环向按400mm左右的间距梅花形布置，垫块布置不宜过密。4.3.玻璃钢模板安装施工玻璃钢模板具有轻便易于安装的技术特点，安装时，由23人将模板抬至柱筋一侧，将模板竖立，闭合模板，将螺栓孔对正并逐个拧紧接口螺栓。有条件的情况下，可在空地上将玻璃钢模板闭合成圆筒后，由大型机械直接吊装自上而下套柱需施工的结构柱。模板闭合处应加设双面胶。玻璃钢模板的安装操作平台使用移动脚手架。支模时，脚手架移动时间需在钢丝缆绳安装前，钢丝缆绳固定后，禁止移动。拆模时，可移动脚手架在钢丝缆绳拆除后方可移动。玻璃钢模板安装前必须涂料石蜡作为脱模剂，同时还能避免玻璃钢材料的花纹对清水饰面带来影响。4.4.安装缆风、调节垂直度模板安装施工完成后，围绕圆柱的四个方向对称设置钢丝缆风绳，并与楼地面可靠固定，缆风绳与楼地面间的角度以45°60°为宜，且缆风绳的延长线要通过圆柱模板的圆心。缆风绳上须设置花篮螺栓，以调节模板的垂直度，确保柱成型后的垂直度在允许范围内。模板底部一周须采用水泥砂浆封堵，防止根部漏浆。 图4.1 玻璃钢圆柱模板安装图 图4.2 玻璃钢圆柱模板安装4.5.混凝土施工清水圆柱的混凝土必须采用固定配合比设计的商品混凝土，采用汽车泵输送。浇筑施工时候必须按500mm左右一层分层进行浇捣，每小时的浇捣高度必须控制在2m以内，防止爆模。浇捣施工须采用2根捣棒在两侧对称进行，切忌振捣棒接触模板。4.6.拆模及清理拆模时，先卸下缆绳。松掉闭口螺栓后，模板从接口处弹开，人工将模板揭下移开即可。模板拆除后，及时清理模板上的垃圾，并涂刷脱模剂。由于玻璃钢模并非光滑表面，模板表层带有纹路且有略微凹凸，若不进行处理，拆模后在混凝土表面将有很明显的模板纹路，根据多次试验结果，本工程最终采用常用的蜡作为脱模剂，且脱模剂须有一定厚度后方可保证混凝土表面的光滑无痕。5 主要施工控制措施5.1.原材料控制由于清水圆柱的施工完全依靠玻璃钢模板本身的强度，不设置横竖向龙骨支撑，因此玻璃钢模板原材料的质量对保证清水圆柱施工质量的好坏非常重要。玻璃钢模板采用具有专业生产资质的厂家的产品，材料的出厂检测手续必须齐全有效。对进场的玻璃钢模必须严格检查，尤其是玻璃钢模板板材的厚度、板材的表观质量。对玻璃钢模板板材的厚度使用游标卡尺进行检测。玻璃钢模板板材厚度误差不得超过±1mm。板材的表观质量应目测，仔细观察，外表必须完好，不得存在细小的裂缝，细小裂缝的存在会造成施工中模板的爆裂。对有不符合要求的产品严禁使用。5.2.模板施工质量控制玻璃钢模板安装完毕后，须对玻璃钢模板安装的质量进行验收，符合要求后才能进行混凝土浇筑施工。玻璃钢模板是一种新型的建筑材料，目前没有专门针对玻璃钢模板施工的验收标准，本工程玻璃钢模板安装的偏差按照现行的混凝土施工验收规范进行验收。表5.1 现浇结构模板安装的允许偏差及检验方法项 目允许偏差（mm）检验方法轴线位置5钢尺检查底模上表面标高±5水准仪或拉线、钢尺检查截面内部尺寸柱4，-5钢尺检查层高垂直度不大于5m6经纬仪或吊线、钢尺检查大于5m8经纬仪或吊线、钢尺检查相邻两板表面高低差2钢尺检查表面平整度52m靠尺和塞尺检查6 实际实施效果世博轴工程08年8月开始进行地下结构清水结构圆柱的施工，到2009年1月，地下结构及4.5米平台清水圆柱全部完成。实际实施中玻璃钢模仅有一条竖向拼缝，通过对玻璃钢模拼缝的有效处理，现场可以做到“无拼缝”效果，保证清水柱的饰面要求。同时玻璃钢模进行圆柱施工安装便捷，施工周期与其它模板体系相比较，明显缩短。实施证明，实际安装一根清水柱模只需要2个操作工人，约2-4小时的时间，大量减少了人工，提高工效，加快模板周转速度。 图5.1 玻璃钢模板清水圆柱实际效果（一） 图5.2 玻璃钢模板清水圆柱实际效果（二）7经济技术效益分析传统的清水结构圆柱所使用的模板体系均以定型钢模为主，主要是因为定型钢模的板材刚度好，板面光滑能够保证清水结构的饰面效果，同时模板周转使用率又高。玻璃钢模板作为一种新型的绿色建筑材料，和定型钢模板相比具有运输轻便，安装简便，施工周期短的技术优点。实践证明，使用
