工艺工法qc竖向密集穿孔超厚现浇混凝土楼板施工工法

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竖向密集穿孔超厚现浇混凝土楼板施工工法1前言图1芯片厂工艺生产层竖向密集穿孔超厚楼板在集成电路生产厂房的工艺生产层应用较广，因集成电子厂房对洁净度和防微振要求较高。为保证室内正压，需通过竖向孔洞实现洁净室的气流组织，同时供上下层工艺管线穿越。并在洁净度上要求楼板面及孔壁需作环氧涂层防止发尘。在防微振上要求楼板刚度高和板厚大（一般为600～1200mm），竖向孔洞间形成井字梁。武汉新芯集成电路厂房工程的工艺生产层采用700厚竖向密孔现浇混凝土楼板。中国建筑第五工程局有限公司在施工中采用不拆式定型模板，成功实现了孔洞的准确成型，井字梁、楼板混凝土高质量控制，不拆式模板取代楼板底面与竖向孔洞的环氧涂层。该工程形成的“基于防微振与高洁净度控制的12英寸90纳米芯片厂工程建设关键技术”于2007年11月通过中国建筑工程总公司组织的科技成果鉴定，鉴定认为整体上达到国际先进水平，其中12英寸90纳米芯片厂防微振技术、高洁净度控制集成技术两项创新处于国际领先水平。2008年8月武汉新芯FAB12a厂房工程通过第六批全国建筑业新技术应用示范工程验收，该工程应用新技术的整体水平达到国内领先水平。FAB12a生产厂房获得2008年国家优质工程“鲁班奖”。该施工技术通过了湖南省建设厅鉴定，达到国内领先水平，并总结形成本施工工法。由于在施工中采用了不拆式定型模板而取代顶棚和孔壁的环氧涂层，实现了洁净要求的防尘和防微振效果，具有创新性和实用性，故有明显的社会效益和经济效益。2工法特点2.1采用建筑模板与不拆式定型模板的组合体系，在建筑模板上铺装不拆式定型模板，解决了竖向密集孔洞的定位与成型等方面的问题。2.2建筑模板作胎膜，安装平整度要求很高（允许偏差±3mm/3m）。施工复核步骤清晰，控制精度严格。2.3不拆式定型模板采取标准板和异型板的组合设计，工厂制作，现场铺排。可保证成孔尺寸准确，定位精准、楼面平整。16 图2.3-1竖向密集穿孔超厚楼板底面图2.3-2不拆式定型模板拼装图2.4密集的竖孔间井字梁钢筋密布，绑扎流水施工提高工效。2.5按普通混凝土高性能化的技术路线，确保混凝土的裂缝控制、耐久性、外观质量方面高质量要求。楼板混凝土浇筑时，表面原浆压光，一次成型。2.6对不拆式模板的拼缝作填缝处理，取代楼板底面和孔壁环氧涂料面层，缩短了施工工期，降低了工程造价。3适用范围适用于具有高洁净度和防微振功能要求的竖向密集穿孔超厚现浇楼板，目前在芯片电子厂工艺生产区应用广泛。4工艺原理图4楼板底面图竖向密集穿孔超厚现浇楼板采用建筑模板与不拆式定型模板的组合体系，通过建筑模板及支模架实现楼板现浇结构施工的承载力、整体强度与刚度要求，在建筑模板上铺装不拆式定型模板解决竖向孔洞的定位与成型。建筑模板的设计中要充分考虑到超厚楼板的大荷载、楼板平整度要求高的特点。不拆式定型模板根据结构平面布置作组合设计，采取大量的标准模板与少数异型板，提高工厂生产与现场拼装的效率，标准模板按照建筑模数采用二孔、四孔、六孔板的形式，灵活组合。高洁净度的控制为减少发尘，楼板及其孔壁的混凝土需要采取环氧树脂类材料封闭。采用不拆式玻璃钢制定型模板，建筑模板拆除后其可固附于楼板混凝土面，只需对板的拼缝处作环氧填缝，可取代楼板的顶棚面、孔壁的环氧树脂涂层。16 5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程采用不拆式定型模板的竖向密集穿孔现浇楼板，其施工任务由土建结构班组与定型模板安装班组合作完成，其流程和分工如下图：定型模板安装班组土建结构班组支模架设计与搭设不拆式定型模板放样设计模板安装校水平板材工厂生产定型模板吊运板材铺排固定钢筋绑扎安装拆除建筑模板　混凝土浇筑养护　底面清洗填缝板材固定与板缝处理图5.1竖向密集穿孔超厚楼板施工流程图5.2操作要点5.2.1支模架搭设图5.2.1支模架搭设支模架搭设按照上部结构的荷载、楼面平整度要求下的允许挠度进行计算设计，同时需考虑框架柱、梁的结构布置进行设计。严格验收脚手架，保证支架系统的刚度。在有条件的情况下，脚手架顶端用调节杆来调节支架的高度，便于建筑模板的标高及平整度的控制偏差调整。5.2.2建筑模板安装并校核水平建筑模板的标高及平整度一定要满足上部混凝土表面平整度的要求，其作为不拆式定型16 模板的胎模，直接影响定型模板竖孔的标高和盖板面的平整度。1校平支撑横杆，安装经平刨的木楞，满铺18mm厚木胶合板；图5.2.2木胶合板模板的胎膜安装2板缝要对齐，不得高低不平，相邻两板表面高低差≤2.0mm；3为了防止木模板因受潮或暴晒而起拱，两块木模板间留设3mm空隙；4木模板铺完后，清洁模板表面，确保表面无铁钉、无砂粒、无混凝土等硬物或其他任何凸起物的存在。5.2.3不拆式定型模板板材放样设计根据设计对楼板竖向孔洞的定位、开孔率的要求，结合楼层的结构构件布置，对不拆式定型模板的组合采用标准定型模板为主，订制异型板为辅的形式设计铺排的平面图。标准定型模板按建筑模数可采用两孔板、四孔板、六孔板等型式，在结构平面布置图上放出定型模板，遇梁、柱边作异型模板（不带孔的小平板）。5.2.4不拆式定型模板板材工厂生产统计定型模板与异型板的数量与大样图，对板材底面周沿的上翻高度（一般为钢筋保护层厚度）、孔洞上口盖板的型式作出大样。5.2.5不拆式定型模板吊运不拆式定型模板本身的刚度不强，吊运需制作专用吊装支架保证不变形，采用角钢或钢管制作。5.2.6不拆式定型模板铺排固定图5.2.6不拆式定型模板铺排安装圆孔的位置精度要求非常高，体现在标高和平面定位两方面。按照定型模板板材放样设计平面图组合铺排，大面积施工中须采取分区控制，多设控制点，并经过复核后方可正式铺排。1用水平仪对建筑模板完成面作复测验收；2在建筑模板上放出定型模板分区铺设的控制线，一般按扩大的柱网尺寸分区。按照铺排图引测放出定型模板安装中心线；3模板加工制作时在底部翻边上设置有安装中心线，根据放出的轴线（同时也是柱中心线、异形板安装中心线）拼铺柱周边和区域外围异形板，铺排异型板时需对照不拆式定型模板铺排图确认异型板的编号；4接着拼铺两孔板，然后依次为四孔板、六孔板，注意模板中心线与安装中心线的对中；16 5单元内铺设完毕，复核外围不拆式定型模板边缘与轴线是否吻合（不拆式定型模板制作设计时即作此考虑）。若出现误差则应根据偏差情况争取将误差消化在临近单元内，切忌将误差累积。6盖好管帽。5.2.7板材固定与板缝处理1铺设一定区域并经复核后（通常为一个区块），采用自攻螺丝将模板法兰边固定，定型模板间缝隙用玻璃纤维及聚酯树脂封闭；2将玻璃纤维裁剪成200mm宽，铺于模板缝隙处，用毛刷蘸聚酯树脂刷于300毡玻璃纤维上，待玻璃纤维完成粘于模板上为止；3对于较大缝隙用密封胶来填充，采用无挥发性的无矽硅胶，将密封胶注入硅胶枪，沿缝的方向边注边拉，将缝填死；4竖向密集穿孔超厚楼板模板填缝与固定同时进行。积层需一小时固化，此期间应避免人员踩踏，并在玻纤上用一至两个燕尾夹固定，待固化后取下。5补缝要贴合竖向密集穿孔超厚楼板模板，不得遗漏。5.2.8钢筋绑扎安装图5.2.8井字梁绑扎成型竖向密集穿孔超厚楼板的留孔密集规整、厚度大的特点造成板筋形式为井字梁，钢筋原位绑扎没有工作空间，竖向密集穿孔超厚楼板钢筋必须架空绑扎后再放入模板内。井字梁的间距小，重量大，整体架空又几乎无法落放，因而必须分区段绑扎；小区段内主次梁节点处钢筋密集，为方便穿筋并确保保护层厚度必须分方向分主次梁进行绑扎落位。1对框架梁与井字梁的布设叠放，主筋叠为三层，从底向上依次为横向框架梁、纵向框架（井字）梁、横向井字梁；2在定型模板竖孔的盖板上放置平档板或木方，在其上绑扎横向框架梁钢筋（梁侧构造筋先不绑），落放入模；3绑扎各梁均从端支座往另一端方向铺开，纵向方向一端往另端推进，横向梁可2-4跨做交错，分别从两端和其反向开始绑扎，最后的主筋连接接头采用绑扎接头；4梁筋绑扎采取架空逐根绑扎完毕后落放入模的方法，架空采取在定型模板盖板间架立木方悬挂梁面筋，摆底筋，穿箍筋成型。将同一方向的梁全部完成后即同此法绑扎另一方向的梁。5腰筋的绑扎，因纵横梁绑扎需要穿主筋，腰筋先不绑，待梁绑扎就位后穿筋绑扎；6保护垫块，定型模板的板沿有翻边可控制梁筋的保护层，现场根据梁的下挠情况在底部加设20mm厚垫块。5.2.9混凝土浇筑1楼板混凝土浇捣前，检查圆孔上盖子是否密实、板缝胶合有无破损，避免浇筑过程中混凝土流入定型模板孔内或造成漏浆；2楼板混凝土浇捣，可按后浇带分块施工；3对大厚度的板采用分两层浇捣，混凝土上下层覆盖的时间间隔不宜超过2小时，必须保证上下16 层混凝土在初凝之前结合好，避免形成施工缝；图5.2.9楼板混凝土浇筑4混凝土振捣时，由于泵送混凝土流动性大，应控制好浇筑厚度及振捣后的坡度。振捣时应做到快插慢拔，要求浇上层混凝土时，需插入下层混凝土内100mm，使上下层混凝土紧密结合。振捣器在每一位置振捣的持续时间，应以拌和物停止下沉不再冒气泡并泛出水泥砂浆为准，不宜过振；5.2.10混凝土收光与养护拆模1浇筑时随捣随抹光，一次性原浆收光时，全程用水平仪作混凝土面标高和平整度控制；2混凝土浇筑略高于设计标高，便于人工刮平，浇筑过程中应特别注意对标高控制钢筋的保护，避免因泵管冲击等人为因素造成不必要的误差；3表面人工赶平：在混凝土初凝前，由人工用3m长的铝合金方管将混凝土表面初步抹平，刮平时要根据标高控制钢筋的+500mm标识来控制板面标高，来回刮行，对于高度不足或凸陷的部位应及时补料，填补时要用碎石较细的混凝土拌和料。4泵送混凝土经过一段时间的静置，表面会出现泌水，应及时采取措施排除离析水，同时在面层撒1：1水泥砂干料，以增加混凝土强度。赶平工序临近结束时，使用水准仪复核一遍板面标高。5表面提浆压光图5.2.10-2初步磨光图5.2.10-1板面混凝土打磨静停4h左右（视气温、混凝土坍落度等具体情况而定），使混凝土处在临界初凝期。（其判定方法是：脚踩到上面有脚印下沉5mm）提浆压光步骤如下：1）提浆打磨（圆盘）：将混凝土表面浆磨出，并对少数仍旧突出的地方进行最后压实赶平；2）打磨（圆盘）：使浆体在混凝土表面成形，初步平整完成；16 3）初步磨光（磨刀）：在成形表面进行磨光，由于表面还较嫩，只能局部磨光；图5.2.10-3板面成型质量4）细部磨光（磨刀）：对大面积进行磨光，此时混凝土有了硬度，表面较容易磨出光泽；5）局部磨光（磨刀）：对边缘转角或局部干燥慢的地方进行手工收光或机械磨光。混凝土地面抹平压光采用压光机械设备替代人工进行抹压收光，一次性成型杜绝空鼓，地面机械压光光洁度非常高，压光质量远远超过人工收光质量，且不易出现地面起砂现象发生，耐磨性大大提高。6）在压光完成混凝土表面可以上人后（6~8h），对楼板湿水并覆盖薄膜，进行浇水保湿养护。7）现场同条件养护的混凝土试块的抗压强度达到设计要求的强度时，方可拆除建筑模板。5.2.11竖向密集穿孔超厚楼板底面清洗填缝因洁净室的特殊要求，不拆式定型模板背面设有保护膜，在内装修基本完成时予以撕除，并作清洁填缝。定型模板表面发生损坏时，用与制作相同的环氧树脂和玻璃纤维布补平，并用磨光机将表面磨光。6材料与设备表6-1主要材料表序号名称材质规格备注1不拆式定型模板FRP板六孔、四孔、二孔标准板，异形板（平板）用于洁净室需作GS质谱仪测试及有毒性、污染性VOC测试，防火性能的氧指数。2玻璃纤维300毡3聚酯树脂与不拆式定型模板的材料相容4建筑模板木模板18mm厚5木方木方100×50mm平刨处理6钢筋宜采用三级钢，直螺纹连接减低重量，提高连接效率7混凝土根据“双掺技术”的特点，混凝土拌合物中适量掺入Ⅱ级粉煤灰及减水剂，满足混凝土的抗裂要求及对混凝土的各种施工性能要求。高洁净度对混凝土耐久性的配合比设计要求：抗渗性能；抗碳化性；抗化学腐蚀性；抗冻融性能；抗收缩裂缝性能。16 表6-2主要设备机具表序号应用部位名称数量1钢筋工程切割机、调直机、弯曲机、砂轮切割机、钢筋钩子、钢筋刷子、撬棍、扳手、钢卷尺、钢筋连接机具设备按工程量2模板工程电锯、电刨、压刨、手锯、锤子、钢卷尺、电钻、直角尺3混凝土工程混凝土输送泵、混凝土运输车、布料杆、振捣电机、铁锹、标尺杆、振捣棒、手扶式混凝土打磨收光机、抹子（混凝土工程的使用机具设备准备1-2套备用）4其他设备激光经纬仪、水准仪、钢卷尺、电子测温仪、试验检测设备7质量控制7.1执行标准：《洁净厂房设计规范》（GBJ73-2001）；《洁净室施工及验收规范》（JGJ71-90）；《多层厂房楼盖抗微振设计规范》（GB50190-93）；《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）；《建筑地面工程施工质量验收规范》（GB50209-2002）；《建筑装饰装修工程质量验收规范》（GB50210-2001）7.2建筑（木）模板的要求：7.2.1脚手架要牢固可靠，强度、刚度满足施工荷载的要求；7.2.2支撑脚手架的计算：参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。穿孔板的混凝土自重进行厚度折算，井字梁的钢筋重量按照均布荷载折算。7.2.3模板不得有起拱、翘边等现象，模板间留设3mm空隙；表7.2建筑模板安装的允许偏差与检查方法项目允许偏差检验方法底模上表面标高±3水准仪或带线钢尺检查相邻两板表面高低差2钢尺检查表面平整度32m靠尺和塞尺检查注：其他项目按规范标准执行。7.3不拆式定型模板材料的质量要求16 根据不拆式定型模板应用部位，应对玻璃钢制模板的防火性能、有毒性、污染性、电气性能的检测报告与设计要求进行审验符合方可进场使用。7.4不拆式定型模板安装的质量要求：7.4.1不拆式定型模板在施工过程中变形小于3mm；7.4.2上部圆孔盖的安装平整度小于3mm；7.4.3不拆式定型模板安装时圆孔中心线误差小于3mm；7.4.4不拆式定型模板安装控制线误差应小于2mm。7.5成品保护：7.5.1主梁钢筋的重量不能直接承受在不拆式定型模板上，尤其是不得在圆孔上；7.5.2钢筋堆放时不得集中放在不拆式定型模板的圆孔盖上；7.5.3钢筋安装过程中不得强力碰撞不拆式定型模板，造成不拆式定型模板位移及损坏；7.5.3在钢筋焊接时应采取措施防止火花烧伤不拆式定型模板。7.5.4钢筋绑扎先横轴柱间主梁，再纵轴主梁、次梁，再横轴方向次梁。7.5.5混凝土输送管道支架严禁直接由不拆式定型模板圆筒承重，且应确保支架不碰撞定型模板的圆筒，采用橡胶外胎作泵管支垫起减震防护作用；7.5.6浇筑混凝土时，混凝土严禁直接冲击到不拆式定型模板上的圆筒；7.5.7振捣混凝土时震动棒严禁碰到不拆式定型模板，并做好模板保洁。8安全措施8.1认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定、条例，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组安全员级工地安全用电负责人参加安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。8.2严格执行《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）；8.3结构施工全面执行相关安全规范，不拆式定型模板的吊装采用特制吊架应安全稳固；8.4施工现场按符合防火、防雷、防风、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并完善布置各种安全标识。8.5施工现场的临时用电严格按照《建筑施工现场临时用电安全技术规范》的有关规范规定执行。8.6电缆线路应采用“三相五线”接线方式，电气设备和电气线路必须绝缘良好，室内配电柜和配电箱前要有绝缘垫，并安装漏电保护装置。8.7做好化学品的防护、贮存、防毒，树脂材料填缝施工应配置灭火器。8.8建立完善的施工安全保证体系，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化。9环保措施9.1成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工废水、工程材料、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守有防火剂废弃物处理的规章制度，随时接受相关单位的监督检查。9.2将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置，规范围挡，做到标牌清楚齐全，16 各种标识显目，施工场地整洁文明。9.3对施工场地道路进行硬化，并在晴天经常对施工通行道路进行洒水，防止尖土飞扬，污染周围环境。9.4聚酯树脂填缝材料的存储、使用和废料回收应严格管理，避免遗洒。9.5混凝土养护应检查不拆式定型模板盖板的严密性，防止养护用水漏到竖孔造成用水浪费。9.6不拆式定型模板的盖板在养护期后小心拆除，返厂重复利用。10效益分析10.1社会效益集成电路制造业的蓬勃发展，使电子厂房的建设规模不断提高，竖向密集穿孔楼板是实现电子厂房洁净室的高洁净度和防微振功能的重要技术途径，其施工技术的成熟和发展对于该类专业厂房的建设具有重要意义。对该关键技术的掌握，为施工企业在该领域树立核心竞争力具有战略影响。10.2经济效益新型不拆式定型模板材料的应用技术，较传统木模板预留孔洞，拆模涂刷环氧的工艺，极大的降低了直接成本。其在现浇楼板模板安装施工和装饰饰面施工阶段节约工期显著，降低了工程的间接成本。为施工企业创造良好的经济效益的同时，推动新材料的广泛使用，降低建设成本和资源消耗。比较采用不拆式定型模板与传统的木模板施工工艺，其成本节约体现在以下方面（按建筑面积每平方米为单位）：图10板面环氧涂料基层10.2.1楼板的木模板的利用：不拆式定型模板利用木模板作为胎膜，其不与混凝土接触，木模板的周转损耗摊销小，可减低木模板材料费35.61元/m2。10.2.2模孔制作与混凝土饰面：不拆式定型模板直接定型成孔，不拆模以取代饰面；木模板采用定制圆孔筒模，拆模后，找平修孔刷环氧涂料；成本节约225.93元/m2。10.2.3工期节约：采用不拆式定型模板工艺较木模板工艺的楼板施工工期节约40%，并节约装饰饰面工期10天以上。11应用实例应用于大型电子厂房高洁净度与防微振动条件下的工艺生产层的竖向密集穿孔楼板，在多个厂房工程取得成功经验。其中，武汉新芯12英寸集成电路生产线项目FAB12a生产厂房，为三层框架结构，二层楼板为竖向密集穿孔楼板，设计700mm厚，楼板竖向开孔面积率25%，竖向圆孔直径350mm，单层面积为12600㎡的楼板上多达4万个圆孔。孔洞间配置井字梁，间距600mm，梁宽250mm。该工程于2006年10月10日开工，2007年8月30日竣工。该工程生产12英寸90纳米集成电路芯片，月产片量15000片，属超大规模集成电路芯片厂。12英寸90纳米芯片制造对工作支撑环境的要求非常苛刻，生产厂房16 采用竖向密集穿孔超厚楼板，对主体结构质量控制、高洁净度控制、防微振等多方面提出了严格、复杂的要求，极大地增加了施工难度。本工法从混疑土原材料的选择，配合比的优化，施工工艺和施工方法不得控制，满足了高洁净度对混疑土裂缝，耐久性和外观质量要求，保证了工程质量。为了满足厂房洁净度的要求，采用不拆式玻璃钢制定型模板来实现竖孔成型，此模板作为表面装饰层不作拆除。建筑模板的支撑体系设计与施工，不拆式定型模板的铺排设计与安装，密集井字梁钢筋的绑扎，混凝土的高质量控制是本工法的关键技术。该工法在武汉新芯FAB12a、FAB12b两个生产厂房的应用中，共创造技术进步经济效益755万元，其中直接成本降低625万元，通过工期缩短节约间接成本130万元。该工法的先进性和经济性，在同类结构施工中具有推广意义。施工全过程处于安全、稳定、快速、优质的可控状态，工程整体质量优良率达98%以上，无安全生产事故发生，得到了各方的好评。16 16 16 16 16 16