□文/付效铎 李 翔 胡 洋 朱 琪
【摘 要】：华都中心项目美术馆外围护墙体为双面清水墙，采用双墙内夹保温板的构造做法，其中内墙及扶壁柱为主体承重及抗侧力结构，外墙为满足建筑饰面要求的附属清水墙，该清水围护保温墙做法为国内首创，通过方案优化及施工过程严格把控，满足外围护墙体保温性能的同时，完美呈现了高品质的清水混凝土墙面。
【关键词】：清水混凝土；复合保温；双墙
华都中心项目美术馆地下4层、地上3层，建筑面积9 170 m2，清水面积约7 700 m2，建筑高度21.05 m，由被誉为“清水混凝土诗人”的世界著名建筑大师安藤忠雄先生担纲设计。
美术馆外围护墙体为双面清水墙，设计采用混凝土双墙内夹保温板的复合结构，其中内墙及扶壁柱为主体承重结构，墙体厚度为250 mm，外侧附属清水墙体厚度为200 mm，结构承重清水墙与附属清水墙之间设φ28 mm@900 mm钢筋连接件，保证墙体的稳定性。双墙间距为350 mm（扶壁梁柱处间距为100 mm），内外墙之间填充100 mm厚B1级挤塑保温板。从二层楼面8.4 m标高处开始，南立面双墙由直墙过渡为圆锥弧形墙，空间造型发生变化，同时为将自然景色引入室内，外围护墙预留尺寸不一的三角窗洞口，见图1和图2。
图1 清水双墙模型解析
注：深色区域为内墙、浅色区域为外墙
图2 二层以上直墙渐变为弧形双墙
清水外围护复合保温双墙因内墙附着大量的梁柱构件，结构形式复杂，为保证构件成型尺寸准确，内外清水墙须分开浇筑，即先施工一侧墙体，拆模后粘贴挤塑保温板，后浇筑墙体以保温板代替内侧模板，只支设外侧清水模板，利用提前预埋在已浇筑墙体上的对拉螺杆加固。
1）二层以下直墙施工阶段，先施工内墙，后施工外墙。内墙钢筋绑扎→内墙模板支设→对拉螺杆、连接件预埋→内墙混凝土浇筑→内墙模板拆模→对拉螺杆焊接→保温板粘贴→外墙钢筋绑扎→外墙模板支设→外墙混凝土浇筑及外墙模板拆除。
2）二层以上弧形双墙最大向外挑出1.8 m，外模拆除时间需按悬挑结构考虑，因此必须先进行外墙浇筑，浇筑后只拆除内侧模板，后续进行内侧墙体浇筑。外墙外侧模板支设→外墙钢筋绑扎→外墙内侧模板支设→对拉螺杆、连接件预埋→外墙混凝土浇筑→外墙内侧模板拆模→对拉螺杆焊接→保温板粘贴→内墙钢筋绑扎→内墙模板支设→内墙混凝土浇筑→内墙模板拆除→外墙外侧模板及支撑体系拆除。
考虑到清水结构施工的复杂性和耗时性，将主体清水结构和非清水结构分开施工，合理划分施工缝。东、西、南三侧清水双墙结构复杂，工序较多，需进行合理的分段施工。综合考虑墙上的门窗洞口、扶壁梁柱、弧形范围以及一次浇筑混凝土量等因素，对双墙结构划分流水段，见图3，层间以水平明缝为界，各层内按序号依次流水施工。
图3 清水双墙流水段划分
4.1 钢筋工程
清水双墙钢筋绑扎与普通剪力墙钢筋绑扎并无太大差异，但结合清水结构和美术馆设计特点，施工时需注意以下几点。
1）带圆孔的清水混凝土墙面是安藤建筑的显著外表，由对拉螺杆和锥形堵头形成的圆孔必须满足横距600 mm和纵距450 mm的要求，这就需要墙体钢筋绑扎时水平和竖向钢筋避让出对拉螺杆的位置。竖向钢筋绑扎前，先在楼板或施工缝处墙顶位置放出螺杆位置线，与甩头钢筋位置重叠处，以钢筋避让螺杆为原则，对钢筋进行调整并采取补强措施；水平钢筋绑扎时依据在竖向钢筋上做出的标记线进行上下位置调整。
2）清水墙一侧杜绝扎丝外露，防止墙面返锈。钢筋绑扎时，将扎丝丝头朝向墙体内侧，钢筋隐蔽验收前，对交叉点逐一进行检查。
3）清水墙保护层厚度为30 mm，垫块选用与混凝土颜色一致的塑料卡垫块，间距800 mm梅花形布置，严禁使用普通水泥撑棍造成墙体表面色泽肌理不一致。
4.2 模板工程
4.2.1 模板体系选择
选用强度高，耐磨性好、物理化学性能稳定、易分割加工的18、15 mm厚清水混凝土专用模板。单张模板尺寸分915 mm×1 830 mm和1 220 mm×2 440 mm两种。非清水面采用15 mm厚的覆膜多层板。
清水模板主次龙骨均采用60 mm×60 mm×3 mm镀锌方钢管，龙骨间通过特制的“7”字型钩头螺杆连接；钢龙骨与模板之间在模板背面用角钢制作的角码一边焊接于钢龙骨上，一边通过木螺钉与模板连接。对拉螺杆采用φ10 mm高强五接头对拉螺杆，锥头直径30 mm，高度为25 mm，见图4。
图4 直墙主次龙骨连接
曲面清水墙施工采用钢板肋背楞模板体系，利用BIM建模，导出各次龙骨曲率数据，采用数控机床切割钢板形成钢板带，在加工厂焊接成定型钢框作为模板背楞，背楞外表面安装15 mm厚清水模板，见图5。
图5 钢板肋背楞模板体系
4.2.2 模板深化和加工
1）模板深化设计。建筑图纸中，已对清水墙体的排板进行了初步设定。在施工之前，绘制出优化后设计认可的排板图。清水混凝土施工中使用的模板，每一块均应与排板图中禅缝分割相对应，因此，必须在排板图基础上，将每一块模板的尺寸标注、螺杆孔位置、拐角模板搭接、预埋件垫板等信息加入，绘制出施工使用的配模图。弧形墙将禅缝和对拉螺孔等信息输入到模型中，使用Unigraphics NX软件展开弧面，分出每一块模板，标明尺寸。工人严格按图加工模板，以确保实现清水混凝土最终禅缝分割效果，见图6和图7。
图6 直墙排板配模
图7 弧形墙单块模板配模
2）模板加工。直墙模板体系在后台加工拼装形成组合模板，按排版编号要求进行标识；弧形墙采用模板钢板肋背楞体系加工厂焊接制作，清水面板后台裁切现场安装的方式。
4.2.3 模板安装、拆除及保温板粘贴
1）基层找平。地下二层清水墙起步处的现浇板面标高及平整度关系到清水墙体禅缝是否对齐交圈，所以在浇筑梁板混凝土时必须控制好清水墙周边150 mm内混凝土表面的标高及平整度。将误差＞2 mm处混凝土表面剔凿，用同强度水泥砂浆找平。
2）模板体系吊装。墙体模板及背楞多数采用塔吊直接进行吊装，模板下设牵引绳，吊装过程中工人站在外架上进行模板牵引稳定，防止模板体系与结构钢筋等相碰划伤。在模板体系与墙体钢筋之间放置直径φ50 mm的PVC管，将模板与钢筋间隔开来。
3）模板支设。直墙模板均采用场内配模平台加工拼装，整体吊装就位加固，见图8。
二层以上弧形墙模板在直弧过渡阶段采用配模平台加工拼装后整体吊装就位加固方式。
全弧形段采用先固定就位弧形背楞，再原位散拼模板的方式。将模板按编号位置铺设在背楞上，利用背楞上预留的孔眼将15 mm厚模板固定成弧面。
加固时，下口与已浇筑的墙体顶紧，上口根据深化设计尺寸，使用吊坠逐一与下口矫正。每铺设一层模板，使用水平管校准禅缝标高，见图9。
图8 直墙模板支设
图9 弧形墙模板支设加固
4）对拉螺杆与连接件预埋。内墙模板支设完毕后，在内墙内侧模板上开孔预埋钢筋，供外墙螺杆焊接使用。直墙预埋钢筋定位相对简单，弧形墙内外侧对拉螺杆不但在水平向错位，在竖向也错位，每一根螺杆的偏移量都不同，需通过绘图、计算确定每一根螺杆的内外偏移量，根据上下、左右两个方向的偏移量进行预埋螺杆。对拉螺杆预埋钢筋由于埋设测量误差及混凝土浇筑影响，个别位置偏差较大时，采取植筋方式补齐。
内外墙连接件由于双墙分开施工，整根埋设影响模板支设，现场采用直螺纹套筒分成两段，支设一侧墙体时预埋带套筒段，粘贴保温板前剔凿出套筒，连接另一段，见图10和图11。
图10 内外墙连接件构造
图11 优化后连接形式
5）对拉螺杆焊接。直墙：为保证外墙对拉螺杆焊接定位的准确性，采用预支模的方式，进行外墙对拉螺杆焊接，将单块大模板就位，螺杆在模板上固定好，将螺杆末端与预埋的钢筋头可靠焊接。
弧形墙：用旧模板安装在弧形背楞的对拉螺杆孔位置并开孔，弧形墙背楞整体矫正后，通过模板间隙，进行焊接对拉螺杆操作，焊接完成后将背楞吊走。
6）保温板粘贴。双墙间距350 mm（扶壁梁柱位置间距100 mm），施工直墙时先靠内墙面粘贴250 mm厚石墨聚苯板，与扶壁梁柱位置平齐，再粘贴100 m厚挤塑板，保温板裁切规整，拼缝严密，板间缝隙使用保温砂浆封堵，避免冷桥出现。二层以上弧形墙粘贴顺序与此相反。
7）后浇筑墙体单侧支模。保温板粘贴完后，将其作为后浇筑墙体的内侧模板，单侧支设外侧清水模板，支设加固方式同先浇筑的一侧墙体。
8）明缝条安装。明缝是出于建筑美观艺术效果对清水混凝土整体表面进行的分块处理措施，层间施工缝与每一道水平明缝相吻合。在模板加固完成后安装明缝条，先将明缝条用自攻螺丝与1 cm宽小木条固定，再将木条钉在模板上口，明缝条与模板接触面打玻璃胶，待固定严密后，将溢出在周边的玻璃胶清理干净，见图12。
图12 明缝条安装
9）清水混凝土模板拆除。清水模板拆除时间以混凝土同条件试块强度为参照。竖向墙体待混凝土试块强度达到2 MPa时即可拆模，弧形墙外侧模板在墙体强度达到100%后方可拆除。
4.3 混凝土工程
1）清水混凝土浇筑。每次浇筑前，混凝土出站前，进行坍落度和扩展度试验，坍落度要求控制在（210±10）mm，扩展度控制在380～420 mm，以满足到场使用要求。混凝土到场后，对每车混凝土进行坍落度测试，要求坍落度控制在（190±10）mm。
混凝土入模时，采取降低泵管出口高度及设置临时挡板等措施,对混凝土自由落体的高度及速度进行控制，能有效减少石子对清水面板冲击而造成的损伤，减少清水构件表面“泪痕”现象，同时避免混凝土离析，预防“烂根”通病的发生。
分层浇筑时，每层浇筑厚度控制在800 mm，用皮数杆控制，振捣棒插入位置依经验间距500 mm最佳，振捣棒插入位置在模板上口作好红漆标记，避开对拉螺杆、预埋线盒。振捣棒上预先做好标记，控制振捣深度，每层控制在60 cm，安排专人监督，两层混凝土之间搭接厚度控制在5～10 cm。振捣时，振捣棒依标记落点，快插慢拔，使混凝土中的气泡充分上浮消散，以提高混凝土的密实性和减少混凝土表面气泡。混凝土振捣时间控制在20 s左右，不再有显著下沉和大量气泡上冒时为宜。
2）清水混凝土养护。常温条件下，采用浇水养护方法并使用塑料薄膜贴面覆盖，保持混凝土处于湿润状态，养护时间不少于7 d；冬施条件下，在浇筑完成后，采用覆模加保温被保温养护，养护时间不少于14 d。拆模时混凝土温度与环境温度差＞20℃时，拆模后的混凝土表面应及时覆盖，使其缓慢冷却。
上层清水模板安装前，在明缝条下压塑料布，塑料布另一端斜搭接在脚手架上，避免上层墙体混凝土浇筑时，对下层清水面造成污染，浇筑过程中难免有灰浆迸溅或流淌至下层已完成的清水混凝土表面，应及时安排工人对污染物清理，避免渗透基层，后期无法修补。
清水模板后，立即用1 mm厚镀锌白铁皮进行全覆盖硬防护，白铁皮之间相互搭接100 mm，由下向上逐层铺设。内墙硬防护采用镀锌铁皮加石膏板隔离带防护措施，避免人为破坏和硬物碰撞。
安藤忠雄先生设计的建筑严格符合几何构图的原则，他对清水混凝土近乎严苛的美学和工艺要求，往往给设计和施工带来巨大挑战，本工程就是一例，此前国内外并无类似清水结构施工经验。但借助BIM模型、多次样板实施、方案优化等技术手段，施工过程中对钢筋、模板、混凝土等分项工程质量严格控制，最终成功铸造出了符合安氏美学的建筑艺术品，得到了业界专家的充分肯定。
□李 翔、胡 洋、朱 琪/中建八局三公司天津分公司。
□中图分类号：TU755
□文献标志码：C
□文章编号：1008-3197（2017）01-12-04
□DOI编码：10.3969/j.issn.1008-3197.2017.01.004
□收稿日期：2016-11-24
□作者简介：付效铎/男，1980年出生，工程师，中建八局三公司天津分公司，从事工程技术管理工作。
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