一种大型浮雕中空石柱施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种大型浮雕中空石柱施工方法。

背景技术

大型公共建筑室外附属构造物对于营造建筑群整体文化氛围发挥着重要作用，近年来日益受到建设单位重视。浮雕石柱因其较高的艺术表现力受到了广泛关注。

然而，传统的石雕工艺只适用于中小型石雕，在工厂加工成型后整体直接运至现场安放即可，对工厂制作和现场安装的要求都不高；随着社会审美眼光和审美需求快速提升，中小型石雕常常不能满足需要，为了实现大型石雕柱的落地应用，一方面对石雕柱形式作出改进，优化雕刻手法以增强艺术感染力，去芯做成中空柱以降低加工运输和安装难度，在中空柱中放置钢筋笼并灌注钢筋混凝土、形成类似于钢管混凝土的石管混凝土柱以增强结构整体性和稳定性；另一方面，需要对施工安装工艺进行改进完善，全面考虑加工、运输、现场安装等各个工艺环节，以及抗震、抗风等安全控制措施。

因此，极有必要系统研发总结出专门针对大型浮雕石柱的施工方案。

发明内容

本发明提供一种大型浮雕中空石柱施工方法，具有施工安全性高、效率高、可靠性好、操作简单等优势，适用于有抗震设防及抗风要求的大型石管混凝土柱的施工。

本发明的技术方案如下：一种大型浮雕中空石柱施工方法，包括如下施工步骤：

步骤一：粗胚分段

首先采用计算机排版，将大型石柱划分成若干段，以石柱各段为单元，分别进行加工制作；

步骤二：逐段抽芯

将分段后的石柱粗胚平放，按照预先设计好的抽芯直径尺寸，将粗胚内的石料采用金钢钻孔挖出，然后再使用小型工具人工修整石柱内径至设计要求；

步骤三：端头留榫

按照石柱的安装就位顺序，各段石柱的下端留设凹槽，上端留设凸榫，以保证各段石柱下端的凹槽与相邻下段石柱上端的凸榫、石柱上端的凸榫与相邻上段石柱下端的凹槽凹凸相扣；

步骤四：吊孔设置

吊孔设置在各段石柱的内壁；为保证各段石柱吊装的平稳，设置四个吊孔，吊孔均位于各段石柱内壁的同一水平面上，距石柱上端1/3位置处；

为保证石柱在吊装过程中，吊孔位置处不会因为应力集中、石壁过薄而导致吊孔处的石柱破损，吊孔孔距离石柱内壁边缘1/2壁厚，为方便打孔和安放钩具，吊孔均由石柱的内壁、沿着石柱内壁轴向倾斜并贯通至凸榫处；

步骤五：镂空雕刻

预先采用计算机排版分段制作技术，先按照1∶1比例的镂空浮雕效果图描绘成施工图，将施工图贴在石柱表面，再对图雕刻；

步骤六：各段预拼

当大型镂空浮雕中空石柱的各段雕刻完成后，在工厂需要预拼成型，检查石柱拼装成型后各段之间是否存在错位等问题；预拼时，石柱各段从下至上依次吊装；

步骤七：检查修整

各段石柱预拼装完成后，检查的主要内容包括各段石柱之间的浮雕图案、各段石柱的尺寸以及石柱拼装后的整体尺寸三方面；

步骤八：保护运输

各段石柱的内外表面均采用柔软材料进行全封闭包裹保护；石柱各段在整个运输过程中，各段均单独放置，互不接触，每段石柱的支撑架均从石柱内径支撑起石柱，使石柱处于悬空状态；

步骤九：基础施工

大型镂空浮雕中空石柱属于高耸构筑物，对抗震抗台风的要求高，其整体稳定性要求严，基础采用桩基础，其上再设置承台；

步骤十：搭设脚手架

脚手架搭设宽度为900mm，高度按每皮1800mm，距离石柱每边留设200mm～250mm的工作面；

步骤十一：柱身钢筋笼绑扎

根据石柱的大小所加工的柱身钢筋笼应位于中空石柱内，钢筋在预制场分段制作完成后，采用吊车进行整体吊装绑扎；

步骤十二：调制胶浆

石柱各段之间的榫头需要用干挂胶等胶浆连接，胶浆调制应符合以下要求：

AB干挂胶的基料为环氧树脂，配以固化剂，组成AB双组分胶粘剂；

步骤十三：逐段吊装

先将各段石柱按照安装就位顺序编号，依次搬运至安装位置附近，并处于吊车的工作半径范围内；逐段吊装使用的起吊设备为汽车式起重机；吊装采用平吊平放的方式，起吊前必须固定挂钩、调整好吊索长度，还应加设揽风绳，以便于控制石柱就位位置的调整；

步骤十四：浇注混凝土

大型中空石柱内的混凝土，根据总高度采用一次或多次浇注，按每天安装的镂空石柱的段数来确定，不超过二段；混凝土浇筑前，必须确保石柱分段之间的胶结牢固，不渗浆，混凝土应分层振捣，使用插入式振捣器的下层厚度不大于50mm，并边投料边振捣，振捣棒不得触动钢筋。

进一步：所述步骤一中石柱分段长度为1.0m～2.0m。

进一步：所述步骤三中凸榫的宽度及凹凸深度不超过50mm，凹槽的宽度和深度比凸榫宽度和深度大5mm～10mm，榫头外边缘距石柱外边不小于50mm，榫头内边缘距石柱内边不小于50mm。

有益效果：本方案中的大型浮雕中空石柱施工方法，具有如下优势：

1、施工安全性高、可靠性好

大型浮雕石管混凝土柱体量大、工艺要求高、易破损，针对工厂分段加工、预拼成型、分段运输、现场安装等各个环节的施工特点和要求，通过计算机技术分析石管混凝土组合受力性能、抗震抗风性能，确保施工全过程安全性。

2、构件工厂预制、现场装配，施工效率高、质量好

石柱在工厂分段加工预拼后，运至现场就位安装，减少了作业人员的露天作业。采用工厂化施工制作，这就减少作业人员的调动和原材料的多次转运，也避免了石柱现场制作所耗用的时间，节约了成本，并缩短了工期。

3、操作简便，成品保护有保证

石柱镂空浮雕雕刻成型后，要求其在制作、运输、安装等过程中不能破损，成品保护要求严；而方案中的具体措施简单、操作容易，并能有效保证成品就位后的最终质量。

附图说明

图1为本方案中石柱分段后的结构示意图；

图2为本方案中石柱分段后的吊孔布置图一；

图3为本方案中石柱分段后的吊孔布置图二；

图4为本方案中石柱的整体安装结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

具体如图1至图4所示，一种大型浮雕中空石柱1施工方法，包括如下施工步骤：

步骤一：粗胚分段

1)首先采用计算机排版，将大型石柱1划分成若干段，以石柱1各段为单元，分别进行加工制作。

2)分段长度的确定主要考虑大型石柱1在运输和吊装环节的可操作程度，尤其是吊孔1a布设、起吊荷载等因素的影响，一般将分段长度的可用尺寸(即加工成型后石柱1的分段长度)控制在1.0m～2.0m之间，分段长度随大型中空石柱1的外径的增大而减小，随内径的增大而增大，常采用的大型中空石柱1的粗胚分段长度的可用尺寸为1.0m、1.5m、2.0m。

步骤二：逐段抽芯

1)将分段后的石柱1粗胚平放，按照预先设计好的抽芯直径尺寸，将粗胚内的石料采用金钢钻孔挖出，然后再使用小型工具人工修整石柱1内径至设计要求。

2)抽芯直径的尺寸由中空石柱1成品的内径确定，一般比石柱1成品的内径小50mm左右。而石柱1成品内径的确定需要考虑中空石柱1-核心混凝土组合结构受力情况、石柱1外径大小、石柱1各段端头的榫头大小、混凝土浇注量等因素，一般不小于150mm。

步骤三：端头留榫

1)为保证石柱1各段结合紧密、连接牢固，各段端头均留设榫头。

2)按照石柱1的安装就位顺序，各段石柱1的下端留设凹槽，上端留设凸榫，以保证各段石柱1下端的凹槽与相邻下段石柱1上端的凸榫、石柱1上端的凸榫与相邻上段石柱1下端的凹槽凹凸相扣。

3)凸榫的宽度及凹凸深度一般不超过50mm，凹槽的宽度和深度常比凸榫宽度和深度大5mm～10mm，榫头外边缘距石柱1外边不小于50mm，榫头内边缘距石柱1内边不小于50mm。

步骤四：吊孔1a设置

1)在各段石柱1吊装期间，必须避免吊装的钩具和吊索与石柱1外表面的镂空浮雕接触，以免破损镂空浮雕，因此，吊孔1a设置在各段石柱1的内壁。

2)为保证各段石柱1吊装的平稳，宜设置四个吊孔1a，吊孔1a均位于各段石柱1内壁的同一水平面上，距石柱1上端1/3位置处。

3)为保证石柱1在吊装过程中，吊孔1a位置处不会因为应力集中、石壁过薄而导致吊孔1a处的石柱1破损，要求吊孔1a孔距离石柱1内壁边缘约1/2壁厚，为方便打孔和安放钩具，吊孔1a孔均贯通至凸榫处。

步骤五：镂空雕刻

1)大型中空石柱1采用分段制作，其镂空雕刻不能像传统中小型石雕方法那样一次成型，也需要分段雕刻。

2)为保证各段石柱1的镂空浮雕在安装成型后，上下段雕刻图案拼装完好、结合紧密，预先采用计算机排版分段制作技术。

3)先按照1：1比例的镂空浮雕效果图描绘成施工图，将施工图贴在石柱1表面，再对图雕刻。

4)雕刻初稿完成后与施工图对比、修整，然后按施工图原稿对雕刻初稿进行补墨，精雕完成后再次效果审核。

步骤六：各段预拼

1)当大型镂空浮雕中空石柱1的各段雕刻完成后，在工厂需要预拼成型，检查石柱1拼装成型后各段之间是否存在错位等问题。

2)预拼时，石柱1各段从下至上依次吊装。吊装前需要检查挂钩、吊索连接是否牢固，吊装常采用汽车式起重机。

步骤七：检查修整

1)各段石柱1预拼装完成后，检查的主要内容包括各段石柱1之间的浮雕图案、各段石柱1的尺寸以及石柱1拼装后的整体尺寸三方面。

2)镂空浮雕图案在各段石柱1之间的连接应该平滑圆顺、无镂空错位等问题，凹凸应一致；各段石柱1尺寸的控制因素主要包括长度、宽度、厚度、转角和翘曲等方面，要求各项指标的允许偏差均在控制范围内；

3)石柱1拼装后的整体尺寸应满足大型镂空浮雕中空石柱1在现场就位后的尺寸控制要求，主要包括位置偏移、上口平直、拼缝宽度、拼缝高低差等因素。

步骤八：保护运输

大型镂空浮雕中空石柱1具有石雕的艺术性，在出厂前就具备完美的石雕特征，为避免各段石柱1在搬运、运输过程中因碰撞而损坏镂空浮雕，必须采取以下合理的保护措施，满足其运输期间的保护高要求：

1)各段石柱1的内外表面均采用柔软材料进行全封闭包裹保护。

2)石柱1各段在整个运输过程中，各段均单独放置，互不接触，每段石柱1的支撑架均从石柱1内径支撑起石柱1，使石柱1处于悬空状态，避免石柱1外表面的镂空浮雕与周围环境接触，。

步骤九：基础施工

大型镂空浮雕中空石柱1属于高耸构筑物，对抗震抗台风的要求高，其整体稳定性要求严，基础多采用桩基础，其上再设置承台。施工严格按照设计要求及相关标准进行施工及验收。

步骤十：搭设脚手架2

1)脚手架2搭设宽度一般为900mm，高度按每皮1800mm，距离石柱1每边留设200mm～250mm的工作面。

2)脚手架2相对较独立，可根据每天施工进度情况进行搭设，一般为每天1～2段。

3)搭设上一段脚手架2时，应对下皮与结构进行可靠的连接，可以采用钢筋与石柱1进行抱箍。但在石柱1与钢筋处应设置柔软材料进行包裹保护，四周应设置斜支撑。

4)脚手架2的外侧应当按照规范规定设置临边防护措施。

5)脚手架2在风荷载作用下的风压变化不可忽略，在风压较大及风压变化大处，加强对脚手架2的安全控制，如增加连接构件，确保脚手架2稳定；在强风及大风作用时，应避免脚手架2作业。

6)脚手架2高度不同，搭设脚手架2立杆的高度也不同，不同高度的脚手架2对脚手架2基础承载能力的要求也不一样，在确定基础处理方案时可参考相关规范做法，确保脚手架2基础处理合理，处理均匀，避免由于出现不均匀沉降，发生架体失稳或倒塌现象。

7)脚手架2基础地势较低时，不应采用自然排水，应考虑与周围的排水设施相联系，保证排水畅通，防止脚手架2基础积水浸泡地基，影响整个架体的承载力。

8)通常情况下，在脚手架2施工过程中应注意采取措施保证脚手架2架体与建筑结构拉结牢固。在搭设的初期阶段，当脚手架2搭设的高度在7m以下时，可以采取设置抛撑的措施用来保持脚手架2的稳定，当随着施工进度的推进，在脚手架2搭设到高度超过7m时，应采取措施与建筑物进行连接，以保证脚手架2的整体稳定性。通常采取的措施是设置抱箍，抱箍的设置应靠近主节点并从底层第一步大横杆处开始。施工期管理要点，一是控制抱箍的间距，应按规定距离设置，二是严禁在施工期间拆除抱箍，三是根据现场实际受力情况确定抱箍与建筑物是柔性连接还是刚性连接方式，四是抱箍的搭设顺序应当与其他杆件进行同步搭设；而在拆除脚手架2时，不应一次性拆除抱箍，为了确保脚手架2拆除过程中的稳定性，抱箍正确的拆除顺序是在其他杆件拆到抱箍高度时，再依次拆除。

9)合理控制杆件间距与剪刀撑设置，立杆、大横杆、小横杆等杆件间距应依据规范规定和施工方案要求进行控制。在施工过程中，当遇门洞处等需加大间距的情况时，应依据规范中规定的进行加固。

步骤十一：柱身钢筋笼绑扎

1)设置柱身钢筋笼的目的是为了在中空石柱1内浇注钢筋混凝土，形成″中空石柱1-核心混凝土组合结构体系″，从而增强大型中空石柱1的整体稳定性，加强构筑物的抗震、抗台风性能。

2)根据石柱1的大小所加工的柱身钢筋笼应位于中空石柱1内，钢筋距石柱1内边缘约100mm，宜尽量减少同一根钢筋的接头数，同一接头位置的钢筋数量可达到50％。

3)钢筋宜在预制场分段制作完成后，采用吊车进行吊装绑扎，搭接长度按照48d(钢筋直径)。

步骤十二：调制胶浆

石柱1各段之间的榫头需要用干挂胶等胶浆连接，不仅保证石柱1上下段不会随时间而产生错位，还能防止石柱1内浇注的混凝土浆不会渗流到石柱1表面的镂空浮雕上，而污染石雕。胶浆调制应符合以下要求：

1)AB干挂胶的基料为环氧树脂，配以固化剂，组成AB双组分胶粘剂，目前的干挂胶一般A∶B＝1∶1。

2)目前市场上常用的干挂胶，在常温下25℃。其适用期一般在30分钟左右，初干时间一般2小时左右，完全固化一般24～72小时。

步骤十三：逐段吊装

1)先将各段石柱1按照安装就位顺序编号，依次搬运至安装位置附近，并处于吊车的工作半径范围内。

2)逐段吊装使用的起吊设备多为汽车式起重机。吊装采用平吊平放的方式，起吊前必须固定挂钩、调整好吊索长度，有时还应加设揽风绳，以便于控制石柱1就位位置的调整。

3)吊装时，先将各段石柱1吊至柱身钢筋笼顶端上500mm左右时，开始调整石柱1下放位置位置调整好后再将石柱1缓慢吊放至就位位置上100mm处，检查上下段石柱1浮雕图案是否基本对准，对准后才缓慢落下石柱1，上下段石柱1凸榫和凹槽要对应相扣，安装到位；

4)最后仔细检查上下段石柱1的镂空浮雕是否完全对准，若有需要，还可人工稍微旋转上段石柱1。

步骤十四：浇注混凝土

1)大型中空石柱1内的混凝土，根据总高度采用一次或多次浇注。一般按每天安装的镂空石柱1的段数来确定，不超过二段。并综合考虑中空石柱1-核心混凝土组合结构体系的混凝土侧压力、混凝土输送量、振捣棒等因素的影响。

2)采用一次浇筑到位，每次不超过2m。浇筑高度如超过3m时必须采取措施，如用串桶、溜管使混凝土下落。若采用多次浇注，每次混凝土浇注至已就位石柱1上端50mm处即可，最后一次浇注至石柱1顶。混凝土浇筑前，必须确保石柱1分段之间的胶结牢固，不渗浆。

3)混凝土应分层振捣，使用插入式振捣器的下层厚度不大于50mm，并边投料边振捣，振捣棒不得触动钢筋。

4)混凝土浇筑完成后应在上表面用麻袋进行覆盖。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。