大型混凝土坡屋面结构施工工艺

大型混凝土坡屋面结构施工工艺

满家丙夏村

中国建筑第八工程局有限公司广西分公司广西壮族自治区南宁市530022

摘要：坡屋面因具有多变的造型、优美的轮廓线条以及优越的排水性能等特征而在民用住宅、别墅、多层洋房等领域应用广泛。BIM技术作为一种应用于工程设计建造管理的数据化工具，对于复杂建筑施工提供了可视化的可能性。实际施工过程中坡屋面常因混凝土浇筑质量差而产生蜂窝、麻面、裂缝，从而影响结构防水性能与力学性能，本文通过工程实例探讨大型坡屋面施工工艺中关键控制点的控制措施以及BIM技术在坡屋面施工中的应用。

关键词：坡屋面；施工；施工工艺；BIM技术

1、引言

坡屋面因具有多变的造型、优美的轮廓线条以及优越的排水性能等特征而在民用住宅、别墅、多层洋房等领域应用广泛。BIM技术作为一种应用于工程设计建造管理的数据化工具，对于复杂建筑施工提供了可视化的可能性。结合BIM技术对坡屋面施工关键节点的控制是未来坡屋面施工乃至建筑工程行业的必然趋势，本文通过肇庆新区酒店项目探讨大型坡屋面施工中的BIM应用及关键节点的控制措施。

2、工程概况

本工程建设主体为五星级酒店，靠近酒店入口一侧裙楼屋面为大型种植坡屋面，坡屋面平面投影面积约为1942.06m2，屋面板标高变化范围为3.600m至17.000m，变坡方向如图2-1箭头所示，由图可知该屋面找坡较多且屋面两侧同时双向找坡。根据图2-2与图2-3坡屋面轴剖视图可知屋脊右侧板坡度较小，左侧板坡度较大。

图2-21-J轴剖面图

根据平面图以及剖面图可知，对于结构梁柱构件其截面每个点的标高都各不相同，为了保证剖屋面施工质量，必须严格控制梁、板的细部高度。裙楼工程施工难度和重点汇集于坡屋面施工方面，在整个工程的施工周期上坡屋面的施工周期占很大的比重；从现场放样到高程控制，从模板的拼架到模板的支撑系统，从混凝土的浇筑、钢筋的绑扎到钢筋的加工等都呈现出此特点。

3、施工控制点

根据本工程裙楼屋面结构设计的特点，本工程需从以下三个方面进行控制：

（1）由于本屋面工程屋面坡度变化频繁且转折较多，在施工过程中对各个部

件（墙柱、梁及板支模的下部、各个转折点）的标高进行控制；

（2）对屋面结构施工中的钢筋放样以及钢筋保护层厚度的控制，大斜面梁施工中钢筋骨架的防滑措施；

（3）对砼的浇筑顺序、浇筑时间的控制。

4、坡屋面施工工艺

4.1模板工程

模板工程是保证屋面混凝土施工质量以及施工安全的重要工序，模板支撑必须有足够的强度、刚度和稳定性，能够承载上部所有的施工荷载以及混凝土自重荷载。因板面具有一定的坡度，浇筑混凝土时由于浇筑顺序以及混凝土流动性的影响，模板支撑体系必定受到不均匀的力，因此需对模板顶撑加固并增加斜撑，同时模板需保证拥有一定的光滑度，减少摩擦力。

本工程屋面模板工程搭设高度大于5m，属于具有一定危险性的分部分项工程，需按高支模的要求进行搭设。本工程模板采用14mm普通木胶合板，表面需平整，无翘曲变形、干裂脱层。模板支撑体系采用无严重腐蚀、翘曲变形、破裂的50x100mm钢方木（由50x70mm的钢方与50x30mm木方组成）和无严重腐蚀、弯曲、裂缝的φ48.3mmx3.6mm钢管及配件。

坡屋面底模支撑搭设满堂红脚手架，立杆纵横间距为1.0m，水平杆步距为1.5m，并在离地200mm设扫地杆一道，在紧靠现浇屋面板底模沿屋面坡度方向加设斜向横杆一道。在搭设满堂架前，运用BIM技术实行架体三维模拟搭设，结合BIM三维模拟技术可实现三大优势，其一：利用BIM技术可精准定位每根杆件的位置，降低了传统施工随意布杆导致的布杆杂乱现象发生的可能性；其二：结合BIM技术能够真实地展示屋面梁板每点的标高，在排杆过程中可直接控制每根立杆的高度，方便了施工且有助于节省材料；其三：BIM技术的运用提供了三维可视化可能性，有助于对管理人员及操作工人的技术交底，且当需要调整搭设方案时可快捷实现不同方案搭设效果的对比，扩大了架体搭设方案优化的空间。以下为本工程运用BIM技术布杆的效果图与细部节点图。

图4.1-2BIM三维布杆模拟细部节点图（一）

4.2钢筋工程

坡屋面施工中钢筋工程的难点主要在于如何下料准确，其次钢筋保护层厚度的控制也是重要控制点。在梁柱节点区、梁与梁的节点区处由于坡度不同造成梁主筋弯曲角度不同，梁柱主筋在交叉安装以及下料加工中角度难以控制，往往造成钢筋锚固长度不足、钢筋之间间距达不到规范要求、箍筋形状变形等质量问题。就本工程而言，对于两面起坡的屋面梁可采取CAD模拟精准计算，如图3.2-1所示，其中X方向的起坡将改变梁箍筋的角度，Y方向的起坡不改变梁箍筋的形状，因此可按1-1剖面计算梁箍筋长度，若技术允许，在已建立的准确三维模型基础上采取BIM技术可以准确迅速地提取梁筋的下料长度。

图4.2-1坡屋面梁箍筋放样示意图

坡屋面施工过程中，梁板钢筋在铺设时需及时放置垫块，为防止垫块下滑需将垫块穿铁丝绑扎在梁板钢筋上，为保证屋面钢筋保护层厚度达标，板钢筋垫块分布间距宜按1mx1m布置，梁钢筋垫块按照0.5m间距放置。

为防止大斜面梁钢筋骨架滑移产生偏位，需将钢筋骨架进行加固处理，加固措施如图3.2-2以及图3.2-3所示，加固构件间距为2m，节点处理需先焊接回顶与螺杆，模板预穿孔再安装模板。进行操作时需注意以下细节：

①底模穿孔先计算孔洞与箍筋相对位置（粉笔线协助），穿孔后箍筋绑扎迎合底模预穿螺杆，必须保证箍筋紧贴螺杆；侧模穿孔操作时，依据螺杆已定位置定位孔洞位置，保证孔洞与螺杆接触的弥合度，保证侧模可以提供足够抗力阻挡钢筋骨架的下滑趋势；

②模板穿孔采用电钻，底模孔洞如出现撕裂，需在模板外侧额外粘加模板，保证抗斜滑能力，螺杆应超出箍筋内表面50mm；

③侧模孔洞边缘出现模板撕裂的放弃使用。所有防滑加固构件所取孔洞穿模结束后，模板孔洞边缘都须使用胶水胶合；

4.2-3大斜面梁钢筋骨架防滑加固措施节点示意图

4.3混凝土工程

在模板工程以及钢筋工程复核无误后方可进行混凝土工程，混凝土的浇筑将是坡屋面施工的重要控制点。按如下四个方面进行控制：

1）混凝土坍落度

根据GB/T14902-2012要求：常规品的泵送混凝土坍落度控制目标值不宜大于180mm，并应满足施工要求，坍落度经时损失不宜大于30mm/h。考虑到本工程屋面的坡度较缓，因此混凝土坍落度可取120～150mm，若混凝土坍落度过小，将影响泵送效率，同时施工难度也会相应的增加，此外混凝土凝固时水化热较大，不利于表面裂缝的控制；若坍落度过大，一般情况下混凝土水灰比较大，坡屋面施工过程中因为混凝土的流动性较大而将导致施工难度的增加。因而坡屋面施工中坍落度的取值需考虑坡屋面坡度的影响，对于坡度较缓的坡屋面，坍落度取值可按一般取值要求进行，但对于坡度较大的屋面则需减小坍落度。

2）浇筑方向

不同于平屋面施工，对于有坡度的屋面混凝土的浇筑必须考虑最佳浇筑方向，对于本工程两面起坡的屋面，需比较两面坡度的大小，当两边坡度相差较大时，需从垂直较大坡度的一侧开始浇筑混凝土；当两边坡度接近时，从两侧起坡的最低点开始同时向两侧起坡的方向浇筑，即类似于扇形浇筑，如此循序推进可保证混凝土浇筑质量控制到位。

3）振捣

坡屋面混凝土的振捣是一大施工难点，其一为混凝土的振捣时间，振捣时间过早容易导致底部混凝土堆积，甚至溢出模板边界；振捣时间过晚则混凝土已凝固，混凝土无法振捣密实。根据工程经验，坡屋面混凝土振捣时间宜控制在混凝土初凝之际。其二为混凝土的振捣办法，坡屋面的坡度大于25°时，为控制坡屋面板的厚度一般考虑采用双模板，对于此种情况宜采取平板振动器振捣模板，两次振捣的有效作用面积需保证一定的重叠。对于类似于本工程的坡屋面结构，坡度小于25°则采取单模板支模办法，振捣过程中宜先采取人工均匀摊铺混凝土，混凝土的厚度应足够，用抹子拍实，待混凝土初凝之际利用平板振动器或者插入式振捣器振捣，按照板块的浇筑顺序均匀地走两遍，以振出混凝土水泥浆为宜，接槎处多振捣一遍，局部不平整以及板厚不足的地方需人工修整。

4）养护

本工程坡屋面为大型种植屋面，除了严格的防水做法要求外，混凝土本身的质量要求也比较高。防止屋面渗漏，坡屋面裂缝控制必须到位，混凝土浇筑完成后12h必须及时进行洒水保湿养护，屋面板采取塑料薄膜或者麻袋覆盖，养护时间为7d左右。

5、结语

坡屋面一直是工程施工的一大难点，为使坡屋面施工质量达到要求需严格控制每一道施工工序，针对不同结构坡屋面制定特定的模板工程施工方案，通过运用BIM技术可立体观察模板支撑架的搭设，从而调整、优化施工方案，该技术的应用可缩短施工工期、创造经济效益。BIM作为强大的建筑设计、施工辅助工具，工程BIM化将成为未来建筑行业的发展趋势，本工程通过BIM技术的应用，化解了施工难点，坡屋面施工取得了良好的施工质量。

参考文献

[1]杨德银，王芳.坡屋面施工工艺及方法[J].江苏建筑，2006，（6）：25-26.

[2]周蕾.现浇钢筋混凝土坡屋面施工过程中的控制要点[J].山西建筑，2011，（29）：102-103.

[3]GB/T14902-2012，预拌混凝土[S].