一种用于加固方形截面柱的拼装式模板及其施工方法与流程

技术领域：

本发明涉及一种用于加固方形截面柱的拼装式模板及其施工方法，属于土木工程学科施工技术领域。

背景技术：
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随着时代的发展,人们对建筑物在安全性、适用性和耐久性等方面提出了更高的要求，原有的建筑规范和行业规则进行了不断地调整和修改，于是，如何经济快速地加固和维护老旧建筑成为当下建筑领域亟待解决的一个主要课题。

对原有柱子的加固，是老旧建筑加固与维护的主要环节之一；其加固方法通常是在原有柱子四周设置附加钢筋，并浇筑混凝土加固层，以增大柱子的受力面积和柱体材料强度。施工过程中需要支模板、拆除模板等复杂环节。柱体加固后，还要对其外侧进一步作装饰装修施工。相对而言，此类柱子的加固存在施工空间狭小、模板安装难度大、施工工艺复杂、工期较长、影响正常使用等关键技术问题。

技术实现要素：
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鉴于此，本发明开发一种用于加固方形截面柱的拼装式模板及其施工方法。适用于改建加固和维护老旧建筑，能够简化施工工艺，缩短工期，适应性强。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种用于加固方形截面柱的拼装式模板，其特征在于，包括：标准模板节、柱顶模板节、紧固螺栓、连接插板，所述的标准模板节、柱顶模板节皆采用具有凹截面的预制轻质混凝土试块拼装而成，标准模板节、柱顶模板节拼装后的截面与加固后柱子截面尺寸相同，标准模板节、柱顶模板节与柱子之间通过紧固螺栓连接。

进一步设置在于：

所述的标准模板节，为凹形截面，在凹口两端设有拼接孔，两个标准模板节通过连接插板与拼接孔，组成一个与加固后柱子截面尺寸相同的方形。

所述的标准模板节，凹口两端均设有三个拼接孔；标准模板节的背侧中间设有一个螺栓孔，螺栓孔用于与紧固螺栓连接；标准模板节的背侧长边长度与加固后柱子的边长相同，其两侧的短边长度等于加固后柱子边长的二分之一。

所述柱顶模板节，包括普通柱顶模板、浇筑用柱顶模板，所述的普通柱顶模板和浇筑用柱顶模板均为L形状，普通柱顶模板和浇筑用柱顶模板的两侧边长度均与加固后柱子的边长相同，对接后可组成一个与加固后柱子截面尺寸相同的方形，在浇筑用柱顶模板上的一侧边上设有浇注孔，封孔板与浇注孔相适配。

所述普通柱顶模板和浇筑用柱顶模板，其两个侧边上皆设有能够垂直穿过上层和下层两个紧固螺栓的螺栓孔，其中：所述浇筑用柱顶模板，不设浇注孔的侧边上的螺栓孔设于该侧边的形心处，为下层螺栓孔；设有浇注孔的侧边上的螺栓孔设于封孔板的形心位置上，为上层螺栓孔；所述普通柱顶模板两个侧边上的螺栓孔与浇筑用柱顶模板上的螺栓孔相对应。

所述的螺栓孔为下凹的阶梯型。

所述的紧固螺栓，包括螺栓主杆、内紧固螺帽、限位螺帽、外紧固螺帽，螺栓主杆两端设有丝扣，该丝扣与内紧固螺帽、限位螺帽、外紧固螺帽均匹配；

螺栓主杆最外端中心处设有补浆嘴，在限位螺帽和内紧固螺帽之间区段对称设有6个环向补浆孔；最外端至内紧固螺帽处的螺栓主杆的中心处设有联通的孔道，连接补浆嘴和环向补浆孔；

内紧固螺帽设在螺栓主杆的最内侧，两侧端各设置一个，包括主紧固螺帽、螺帽翼缘和透浆孔，紧固螺栓通过主紧固螺帽和螺帽翼缘固定在柱子上，在主紧固螺帽和螺帽翼缘上分别对称设置6个、12个透浆孔，均沿螺栓主杆方向联通，可以使后继施工中的水泥砂浆穿过进入原柱子中的螺栓孔，填充螺栓主杆外侧的孔隙，进一步加固柱子；

限位螺帽位于内紧固螺帽的外侧，两侧端各设置一个，通过限位螺帽可以准确限制标准模板节和柱顶模板节的安装位置；

外紧固螺帽位于限位螺帽的外侧，两侧端各设置一个，外紧固螺帽与螺栓孔相匹配，安装紧固后可以准确控制标准模板节和柱顶模板节的位置，保证加固后柱体的截面尺寸。

所述的标准模板节和柱顶模板节的厚度为0.5cm～1.0cm，标准模板节和柱顶模板节的单节高度，为0.2m～0.4m之间。

本发明还提供一种用于加固方形截面柱的拼装式模板的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，将需要加固的柱子表面清理，按加固设计要求安装纵向钢筋和箍筋；

第二步，根据施工要求，计算柱子上的紧固螺栓的位置，并钻螺栓孔，相邻螺栓孔相互垂直，该孔直径略大于螺栓主杆的直径；柱顶端需钻设两排互相垂直的螺栓孔，即对应于柱顶模板节的下层螺栓孔和上层螺栓孔；

第三步，从柱底开始，在柱子的螺栓孔上安装螺栓主杆，在其两端依次拧上内紧固螺帽和限位螺帽，通过调整内紧固螺帽使螺栓主杆与柱子紧密连接，通过调整其上的两个限位螺帽确定标准模板节的空间位置；

第四步，安装柱子两侧面的标准模板节，使螺栓主杆穿过标准模板节的螺栓孔，并通过连接插板将两侧标准模板节初步连接，使得拼接孔匹配结合；安装紧固螺栓的外紧固螺帽，拧紧使两侧的标准模板节固定并紧密结合；

第五步，重复第三步～第四步，从下往上依次对接拼装标准模板节，直至最上端柱顶模板节的位置，高度方向相邻的两层标准模板节的安装方向与柱子预钻的螺栓孔位置匹配，即相邻的两层安装面方向相互垂直；

第六步，依次安装柱顶位置的两个螺栓主杆，分别穿过柱顶端两排互相垂直的螺栓孔，并在其两端依次拧上内紧固螺帽和限位螺帽；

第七步，安装普通柱顶模板和浇筑用柱顶模板，使柱顶位置的两个螺栓主杆分别穿过下层螺栓孔和上层螺栓孔，安装下层螺栓孔对应的两个外紧固螺帽，并拧紧固定普通柱顶模板和浇筑用柱顶模板位置；

第八步，从混凝土浇注孔浇筑微膨胀细石混凝土并振捣密实；

第九步，调整浇注孔处上层螺栓孔对应的内紧固螺帽和限位螺帽的位置，在螺栓主杆上安装封板孔，安装对应的外紧固螺帽，拧紧固定封孔板；

第十步，从紧固螺栓外端的补浆嘴处高压注水泥浆液，当临近的上侧补浆嘴有水泥浆冒出时停止紧固螺栓处的补浆；从柱子底部开始沿紧固螺栓逐个向上直至顶端。

第十一步，处理所有外紧固螺帽，并用装饰材料覆盖。

所述的拼装式模板，模板预先制作时，内部加入钢丝网，外表层可做雕花或喷漆处理，能够对柱子表面进行初步装修，加快了施工进度；拼装式模板施工期间起模板作用，施工后不再拆除。

所述的施工方法，补浆嘴、环向补浆孔、透浆孔的联通作用补注水泥浆，使后期的加固混凝土部分和原柱子紧密结合，并对原柱子的材料进行增强。

本发明的有益效果为：

1、本发明用于加固方形截面柱的拼装式模板，模板预先制作时，内部加入钢丝网，外表层可做雕花或喷漆处理，能够对柱子表面进行初步装修，加快了施工进度；

2、本发明用于加固方形截面柱的拼装式模板，施工期间主要起模板作用，施工后不再拆除，为加固后柱子的组成部分。拼装式模板由凹截面预制轻质混凝土试块拼装而成，每片模板两侧边通过插件对接咬合，拼装后通过紧固螺栓调整、固定其空间位置，最后浇筑为微膨胀细石混凝土，通过紧固螺杆补注水泥浆，使后期的加固混凝土部分和原柱子紧密结合，施工工艺简洁，强度高。

3、本发明一种用于加固方形截面柱的拼装式模板及其施工方法，模板可以工厂化预制，兼做柱体承重结构，具有自重小，强度高，整体性好的特点，施工工艺简洁，工序简单，一次成型，节省工期。

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

附图说明：

图1是本发明实施例的标准模板节的结构示意图；

图2是本发明实施例的柱顶模板节的结构示意图；

图3是本发明实施例的紧固螺栓的总体示意图；

图4是本发明实施例的内紧固螺帽的结构示意图；

图5是本发明实施例的连接插板示意图；

图6是本发明实施例的模板拼装总体示意图

图中标号：1-标准模板节，11-拼接孔，12-紧固螺栓孔；2-柱顶模板节，21-普通柱顶模板，22-浇筑用柱顶模板，23-封孔板，24-浇注孔，25-下层螺栓孔，26-上层螺栓孔；3-紧固螺栓，31-螺栓主杆，311-补浆嘴，312-环向补浆孔，32-内紧固螺帽，33-限位螺帽，34-外紧固螺帽，321-主紧固螺帽，322-螺帽翼缘，323-透浆孔；4-连接插板。

具体实施方式：

实施例1：

本实施例一种用于加固方形截面柱的拼装式模板，如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，包括：标准模板节1，柱顶模板节2，紧固螺栓3，连接插板4。

标准模板节1，为凹截面预制轻质板，凹口两端均设有三个拼接孔11；其背侧中间设有一个螺栓孔12。标准模板节1的背侧长边长度与加固后柱子的边长相同，其两侧的短边长度等于加固后柱子边长的二分之一，两个标准模板节1匹配对接后，可组成一个与加固后柱子截面尺寸相同的方形。

所述的螺栓孔12为下凹的阶梯型，孔口周围的模板周围设置有预埋钢板。

柱顶模板节2，包括普通柱顶模板21、浇筑用柱顶模板22，所述的普通柱顶模板21和浇筑用柱顶模板22均为L形状，普通柱顶模板21和浇筑用柱顶模板22的两侧边长度均与加固后柱子的边长相同，对接后可组成一个与加固后柱子截面尺寸相同的方形；在浇筑用柱顶模板22上的一侧边上设有浇注孔24，封孔板23与浇注孔24相适配。

所述普通柱顶模板21和浇筑用柱顶模板22，其两个侧边上皆设有能够垂直穿过上层和下层两个紧固螺栓3的螺栓孔，其中：所述浇筑用柱顶模板22，不设浇注孔24的侧边上的螺栓孔25设于该侧边的形心处，为下层螺栓孔25；设有浇注孔24的侧边上的螺栓孔设于封孔板23的形心位置上，为上层螺栓孔26；所述普通柱顶模板21两个侧边上的螺栓孔与浇筑用柱顶模板22上的螺栓孔相对应，以保证上、下两层的紧固螺栓3穿过。

所述的紧固螺栓3，包括螺栓主杆31，内紧固螺帽32，限位螺帽33，外紧固螺帽34。

所述的螺栓主杆31两端设有丝扣，该丝扣与内紧固螺帽32、限位螺帽33、外紧固螺帽34均匹配。

所述的螺栓主杆31最外端中心处设有补浆嘴311，在限位螺帽33和内紧固螺帽32之间区段对称设有6个环向补浆孔312；螺栓主杆31最外端至螺栓主杆31的中心处设有联通的孔道，用以连接补浆嘴311和环向补浆孔312；

所述的内紧固螺帽32，在螺栓主杆31的最内侧，两侧端各设置一个，包括主紧固螺帽321、螺帽翼缘322和透浆孔323，紧固螺栓3通过主紧固螺帽321和螺帽翼缘322固定在原有柱子上，在主紧固螺帽321和螺帽翼缘322上分别对称设置6个、12个透浆孔323，均沿螺栓主杆31方向联通，可以使后继施工中的水泥砂浆穿过进入原柱子中的螺栓孔，填充螺栓主杆31外侧的孔隙，进一步加固柱子。

所述的限位螺帽33，两侧端各设置一个，限位螺帽33位于内紧固螺帽32的外侧，通过限位螺帽33可以准确限制标准模板节1和柱顶模板节2的安装位置。

所述的外紧固螺帽34，两侧端各设置一个，外紧固螺帽34位于最外侧，其厚度与下凹螺栓孔12的阶梯型尺寸匹配，安装紧固后可以准确控制标准模板节1和柱顶模板节2的位置，保证加固后柱体的截面尺寸。

所述的连接插板4，为矩形钢板，其尺寸与标准模板节1两端的拼接孔11对应匹配。两个标准模板节1对接时，连接插板4处在拼接孔11内部，起初步定位和紧固作用。

所述的标准模板节1和柱顶模板节2的厚度均为0.5cm～1.0cm，优选0.6cm。标准模板节1和柱顶模板节2的单节高度，介于0.2m～0.4m之间，优选0.3m。

以下结合具体实施例说明本发明拼装式模板的施工方法：

设：需要加固的柱子高度3.0m，截面尺寸为400mm×400mm；加固后高度不变，截面尺寸扩大为500mm×500mm；模板由9个高度0.3m的标准模板节1和一个高度0.3m的柱顶模板节2拼装而成。模板厚度均为0.6cm，支模后形成的正方形边长为500mm。浇注孔24位于浇筑用柱顶模板22的上缘中心处，孔口尺寸为宽200mm×高150m。采用微膨胀细石混凝土。

本实施例一种用于加固方形截面柱的拼装式模板的施工方法，包括如下步骤：

第一步，将需要加固的柱子表面清理，按加固设计要求安装纵向钢筋和箍筋；

第二步，根据施工要求，计算柱子上的紧固螺栓3的位置，并钻螺栓孔，相邻螺栓孔相互垂直，该孔直径略大于螺栓主杆31的直径；柱顶端需钻设两排互相垂直的螺栓孔，即对应于柱顶模板节2的下层螺栓孔25和上层螺栓孔26；

经计算，以柱底面标高为0.00m，标准模板节1对应的螺栓孔道标高自下至上依次为0.15m、0.45m、0.75m、1.05m、1.35m、1.65m、1.95m、2.25m、2.55m，柱顶模板节2对应的螺栓孔标高自下至上依次为2.85m、2.925m，其中奇数序号孔道和偶数序号孔道互相垂直，2.85m处的孔道对应于下层螺栓孔25，2.925m处的孔道对应于上层螺栓孔26。

第三步，从柱底开始，在柱子的螺栓孔上安装螺栓主杆31，在其两端依次拧上内紧固螺帽32和限位螺帽33，通过调整内紧固螺帽32使螺栓主杆31与原柱子紧密连接，通过调整其上的两个限位螺帽33确定标准模板节1的空间位置；

第四步，安装柱子两侧面的标准模板节1，使螺栓主杆31穿过标准模板节1的螺栓孔12，并通过连接插板4将两侧标准模板节1初步连接，使得拼接孔11匹配结合；安装紧固螺栓3的外紧固螺帽34，拧紧使两侧的标准模板节1固定并紧密结合；

第五步，重复第三步～第四步，从下往上依次对接拼装标准模板节1，直至最上端柱顶模板节2的位置，高度方向相邻的两层标准模板节1的安装方向与柱子预钻的螺栓孔位置匹配，即相邻的两层安装面方向相互垂直；

第六步，依次安装柱顶位置的两个螺栓主杆31，分别穿过柱顶端两排互相垂直的螺栓孔，并在其两端依次拧上内紧固螺帽32和限位螺帽33；

第七步，安装普通柱顶模板21和浇筑用柱顶模板22，使柱顶位置的两个螺栓主杆31分别穿过下层螺栓孔25和上层螺栓孔26，安装下层螺栓孔25对应的两个外紧固螺帽34，并拧紧固定普通柱顶模板21和浇筑用柱顶模板22位置；

第八步，从混凝土浇注孔24浇筑微膨胀细石混凝土并振捣密实；

第九步，调整浇注孔24处上层螺栓孔26对应的内紧固螺帽32和限位螺帽33的位置，在螺栓主杆31上安装封孔板23，安装对应的外紧固螺帽34，拧紧固定封孔板23；

第十步，从紧固螺栓外端的补浆嘴处高压注水泥浆液，当临近的上侧补浆嘴有水泥浆冒出时停止紧固螺栓处的补浆；从柱子底部开始沿紧固螺栓逐个向上直至顶端。

第十一步，处理所有外紧固螺帽34，用装饰材料覆盖。