大型镂空浮雕中空石柱施工方法.pdf

本发明公开了一种大型镂空浮雕中空石柱施工方法，它包括以下步骤：粗胚分段、逐段抽芯、端头留榫、吊点确定、镂空雕刻、各段预拼等步骤。由于本发明采用计算机排版制作技术对镂空浮雕的大型中空石柱进行了模拟，模拟出大型镂空浮雕石柱的三维整体效果，还将石雕镂空的深浅程度表现出来。通过计算机模拟出浮雕图案的镂空程度，不仅可以在雕刻操作前进一步优化镂空图案，确保浮雕的镂空质量，还能为大型石柱镂空浮雕的立体效果提供直观参考，更好的确定浮雕分割位置，具有定位准确、拼装容易、安装精度高、镂空质量高等优点。此外，本发明的采用中空石柱和核心钢筋混凝土的组合结构，具有抗震抗台风性能好的优点。

1、  一种大型镂空浮雕中空石柱施工方法，其特征在于：它包括以下步骤：(1)粗胚分段：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；(2)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，将粗胚内的石料挖出，然后再使用小型工具人工修整石柱内径至设计要求；(3)端头留榫：在各段端头均留设榫头，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，各段石柱下端的凹槽与相邻下段石柱上端的凸榫凹凸相扣；(4)吊点确定：在各段石柱的内壁设置吊点，吊点均位于各段石柱内壁的同一水平面上；(5)镂空雕刻：采用计算机排版分段制作出各段石柱的雕刻图案，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，再对图进行分段雕刻；(6)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；(7)检查修整：各段石柱预拼装完成后，对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进行检查；(8)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，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，避免石柱外表面的镂空浮雕与周围环境接触；(9)基础施工：基础多采用桩基础，其上再设置承台；(10)搭设脚手架：在石柱周围搭设一圈独立的支架；(11)增设柱身钢筋笼：柱身钢筋笼位于中空石柱内；(12)调制胶浆：石柱各段之间的榫头需要用胶浆连接；(13)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，吊装时，先将各段石柱吊至柱身钢筋笼顶端，调整石柱下放位置；位置调整好后再将石柱缓慢吊放至就位位置上，检查上下段石柱浮雕图案是否基本对准，对准后才缓慢落下石柱，上下段石柱凸榫和凹槽要对应相扣；(14)浇注混凝土：采用一次或多次的方式往石柱的中空腔内浇注的混凝土。

2、  根据权利要求1所述的大型镂空浮雕中空石柱施工方法，其特征在于：在步骤(1)中，石柱分段长度的可用尺寸为1米～2米。

3、  根据权利要求1所述的大型镂空浮雕中空石柱施工方法，其特征在于：步骤(2)中，石柱抽芯直径的尺寸比石柱成品内径小5cm，石柱成品内径大于15cm。

4、  根据权利要求1所述的大型镂空浮雕中空石柱施工方法，其特征在于：在步骤(3)中，凸榫的宽度及凹凸深度小于5cm，凹槽的宽度和深度比凸榫宽度和深度大0.5cm～1cm，榫头外边缘距石柱外边大于5cm，榫头内边缘距石柱内边大于5cm。

5、  根据权利要求1所述的大型镂空浮雕中空石柱施工方法，其特征在于：步骤(4)中，在各段石柱的内壁设置四个吊点，吊点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，吊点孔距离石柱内壁边缘约1/2壁厚，吊点孔均贯通至凸榫处。

6、  根据权利要求1所述的大型镂空浮雕中空石柱施工方法，其特征在于：步骤(7)中，各段石柱预拼装完成后的检查包括：镂空浮雕图案在各段石柱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；石柱拼装后的整体尺寸应满足大型镂空浮雕中空石柱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。

7、  根据权利要求1所述的大型镂空浮雕中空石柱施工方法，其特征在于：步骤(10)中，搭设的支架，要求钢管水平、上下间距均不大于0.6m，以石柱分段长度的公约数考虑，即采用0.5m的间距；搭设的支架，呈内圆外方的筒状，立面均设斜支撑。

8、  根据权利要求1所述的大型镂空浮雕中空石柱施工方法，其特征在于：步骤(11)中，石柱柱身钢筋笼位于中空石柱内，钢筋距石柱内边缘约10cm，且同一接头位置的钢筋数量可达到100％。

9、  根据权利要求1所述的大型镂空浮雕中空石柱施工方法，其特征在于：步骤(12)中，采用的粘接剂应保证水和搅拌桶的洁净程度，先放水后放干粉，整包搅拌，用低速搅拌器搅拌成稠度适中的胶浆，调好的胶浆宜在2小时内用完。

10、  根据权利要求1所述的大型镂空浮雕中空石柱施工方法，其特征在于：步骤(13)中，各段石柱吊至柱身钢筋笼顶端上0.5m左右时，开始调整石柱下放位置；位置调整好后再将石柱缓慢吊放至就位位置上0.1m处。

11、  根据权利要求1所述的大型镂空浮雕中空石柱施工方法，其特征在于：步骤(14)中，采用多次浇注，每次混凝土浇注至已就位石柱上端0.5m处即可，最后一次浇注至石柱顶。

大型镂空浮雕中空石柱施工方法
技术领域
本发明涉及一种石材加工，特别是涉及一种大型镂空浮雕中空石柱施工方法。
背景技术
目前，社会对石雕的需求量越来越大，特别是对大型镂空浮雕中空石柱的需求日益增加，常用于广场、博物馆等公共场所。传统的石雕技术主要针对中小型石雕，工厂加工成型后只需运至现场安放即可，对工厂制作和现场安装的要求不高，属于艺术性高的工艺品。但大型镂空浮雕中空石柱不仅具有更高的工艺性，而且具有体型大、宜破损的特点，对工厂分段加工、预拼成型、分段运输、现场安装等环节提出了较高要求，尤其对抗震、抗台风等性能均有了新的质量控制要求，已成为拥有艺术特色的现代构筑物。因此，为了保证这类体现传统艺术水平的现代构筑物的施工质量，适应社会需求量，需要将传统石雕技术现代化，研究出适用于大型镂空浮雕中空石柱特点的施工方法。
由于大型镂空浮雕中空石柱不是工艺品，而是构筑物，在施工过程中出现了众多技术难题，采用传统的中小型石雕工艺已远远不能适应其要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对性强、操作方便、质量可靠的大型镂空浮雕中空石柱施工方法。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
本发明是一种大型镂空浮雕中空石柱施工方法，它包括以下步骤：(1)粗胚分段：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；(2)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，将粗胚内的石料挖出，然后再使用小型工具人工修整石柱内径至设计要求；(3)端头留榫：在各段端头均留设榫头，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，各段石柱下端的凹槽与相邻下段石柱上端的凸榫凹凸相扣；(4)吊点确定：在各段石柱的内壁设置吊点，吊点均位于各段石柱内壁的同一水平面上；(5)镂空雕刻：采用计算机排版分段制作出各段石柱的雕刻图案，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，再对图进行分段雕刻；(6)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；(7)检查修整：各段石柱预拼装完成后，对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进行检查；(8)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，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，避免石柱外表面的镂空浮雕与周围环境接触；(9)基础施工：基础多采用桩基础，其上再设置承台；(10)搭设脚手架：在石柱周围搭设一圈独立的支架；(11)增设柱身钢筋笼：柱身钢筋笼位于中空石柱内；(12)调制胶浆：石柱各段之间的榫头需要用胶浆连接；(13)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，吊装时，先将各段石柱吊至柱身钢筋笼顶端，调整石柱下放位置；位置调整好后再将石柱缓慢吊放至就位位置上，检查上下段石柱浮雕图案是否基本对准，对准后才缓慢落下石柱，上下段石柱凸榫和凹槽要对应相扣；(14)浇注混凝土：采用一次或多次的方式往石柱的中空腔内浇注的混凝土。
在步骤(1)中，石柱分段长度的可用尺寸为1米～2米。
步骤(2)中，石柱抽芯直径的尺寸比石柱成品内径小5cm，石柱成品内径大于15cm。
在步骤(3)中，凸榫的宽度及凹凸深度小于5cm，凹槽的宽度和深度比凸榫宽度和深度大0.5cm～1cm，榫头外边缘距石柱外边大于5cm，榫头内边缘距石柱内边大于5cm。
步骤(4)中，在各段石柱的内壁设置四个吊点，吊点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，吊点孔距离石柱内壁边缘约1/2壁厚，吊点孔均贯通至凸榫处。
步骤(7)中，各段石柱预拼装完成后的检查包括：镂空浮雕图案在各段石柱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；石柱拼装后的整体尺寸应满足大型镂空浮雕中空石柱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(10)中，搭设的支架，要求钢管水平、上下间距均不大于0.6m，以石柱分段长度的公约数考虑，即采用0.5m的间距；搭设的支架，呈内圆外方的筒状，立面均设斜支撑。
步骤(11)中，石柱柱身钢筋笼位于中空石柱内，钢筋距石柱内边缘约10cm，且同一接头位置的钢筋数量可达到100％。
步骤(12)中，采用的粘接剂应保证水和搅拌桶的洁净程度，先放水后放干粉，整包搅拌，用低速搅拌器搅拌成稠度适中的胶浆，调好的胶浆宜在2小时内用完。
步骤(13)中，各段石柱吊至柱身钢筋笼顶端上0.5m左右时，开始调整石柱下放位置；位置调整好后再将石柱缓慢吊放至就位位置上0.1m处。
步骤(14)中，采用多次浇注，每次混凝土浇注至已就位石柱上端0.5m处即可，最后一次浇注至石柱顶。
采用上述方案后，本发明具有以下优点：
1、拼装容易、安装精度高。本发明采用计算机排版制作技术对镂空浮雕的大型中空石柱进行了模拟，模拟出大型镂空浮雕石柱的三维整体效果，还将石雕镂空的深浅程度表现出来。通过计算机模拟出浮雕图案的镂空程度，不仅可以在雕刻操作前进一步优化镂空图案，确保浮雕的镂空质量，还能为大型石柱镂空浮雕的立体效果提供直观参考，更好的确定浮雕分割位置，具有定位准确、拼装容易、安装精度高、镂空质量高等优点。
2、抗震抗台风性能好。本发明的采用中空石柱和核心钢筋混凝土共同工作的“中空石柱-核心混凝土”组合结构(如图5所示)。中空石柱1除了具有镂空浮雕的特点外，主要承受环向拉力，还起到约束钢筋混凝土2工作、改善核心混凝土2性能的作用；核心钢筋混凝土2受到石柱1的约束，其混凝土的抗压强度和变形能力得到显著提高，不仅能增强大型石柱组合结构的强度、刚度和整体稳定性，尤其能改善组合结构抗震抗台风的性能；组合结构不仅能承受压力，还能承受一定的剪力和弯矩，在混凝土浇筑过程发挥模板作用；此外，石柱的分段，降低了石柱属于脆性材料的缺陷。
3、针对性强。本发明针对大型镂空浮雕中空石柱的体量大、工艺性高、宜破损等特色而制定，并结合其工厂分段加工、预拼成型、分段运输、现场安装等施工要求，从制作、运输、安装等工序进行了系统研究，重点研究了计算机排版制作、中空石柱-核心混凝土组合受力分析、抗震抗台风结构模拟等三方面，其研究对象仅锁定为采用镂空浮雕的大型中空石柱，是一项针对性强的石雕施工技术。
4、成本低，工期短。工法要求石柱在工厂分段加工并预拼成型后才运至现场安装就位，这就不需要大量技术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。
5、操作方便，施工质量可靠。石柱镂空浮雕雕刻成型后，要求其在制作、运输、安装等方面不能破损，成品保护要求严；而工法中的具体措施简单、操作容易，并能有效保证成品就位后的最终质量。
6、推广应用价值高。由于大型镂空浮雕中空石柱的需求越来越多，工法为其广泛使用提供了施工技术和质量保证，因此，具有极大的推广应用前景。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2A是本发明抽芯后留榫的石柱分段单元图；
图2B是图2A沿A向视图；
图3A、图3B是石柱吊点的设置图；
图4是本发明柱身钢筋笼图；
图5是本发明制成中空石柱的横截面图。
具体实施方式
如图1参考图4所示，本发明公开了一种大型镂空浮雕中空石柱施工方法，它包括以下步骤：
(1)粗胚分段：由于大型石柱1具有长度、体积和重量大的自身特性，其制作方法不同于中小型石柱使用的整体成型制作方法，需要采用计算机排版，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。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，尤其是吊点布设、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。
(2)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，图2A所示的是抽芯10后留榫的石柱1分段单元。抽芯10直径的尺寸由中空石柱成品的内径确定，一般比石柱1成品的内径小5cm左右。而石柱1成品内径的确定需要考虑中空石柱-核心混凝土组合结构受力情况、石柱1外径大小、石柱各段端头的榫头大小、混凝土浇注量等因素，一般不小于15cm。
(3)端头留榫：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。按照石柱1的安装就位顺序，各段石柱1的下端留设环形凹槽11(如图2B所示)，上端留设环形凸榫12(如图2A所示)，以保证各段石柱1下端的凹槽11与相邻下段石柱上端的凸榫12、石柱1上端的凸榫12与相邻上段石柱1下端的凹槽11凹凸相扣。凸榫12的宽度及凹凸深度一般不超过5cm，凹槽11的宽度和深度常比凸榫12宽度和深度大0.5cm～1cm，榫头外边缘距石柱外边不小于5cm，榫头内边缘距石柱1内边不小于5cm。
(4)吊点确定(如图3A、图3B所示)：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外表面的镂空浮雕接触，以免破损镂空浮雕，因此，吊点13设置在各段石柱1的内壁。为保证各段石柱1吊装的平稳，常设置四个吊点13，吊点13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，如图5.2-3所示。此外，为保证石柱1在吊装过程中，吊点13位置处不会因为应力集中、石壁过薄而导致吊点处的石柱1破损，要求吊点13孔距离石柱内壁边缘约1/2壁厚，为方便打孔和安放钩具，吊点13孔均贯通至凸榫12处。
(5)镂空雕刻：由于大型中空石柱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。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。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。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。
(6)各段预拼：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。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。
(7)检查修整：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。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；石柱1拼装后的整体尺寸应满足大型镂空浮雕中空石柱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。
(8)保护运输：大型镂空浮雕中空石柱具有石雕的艺术性，在出厂前就具备的石雕特征，为避免各段石柱在搬运、运输过程中因碰撞而损坏镂空浮雕，必须采取合理的保护措施，满足其运输期间的保护高要求。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。此外，还确保石柱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，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。即使由于支架摇晃，使石柱与附近物体产生碰撞，也会因为采用了内外包裹的保护措施，不会导致石柱1破损。
(9)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，基础多采用桩基础，其上再设置承台。钢筋笼下放时应吊直、对准、缓慢下降，避免上浮，还应避免切削桩壁以造成塌方；浇筑桩基混凝土时，要加快浇注速度；保证桩基和承台混凝土的浇注质量。
(10)搭设脚手架(如图4所示)：在相邻上下段石柱1就位前，需要在已经就位完毕的石柱1榫头处打胶，还需要人工近距离核对上下段石柱的镂空浮雕是否对准。因此，必须在石柱1周围搭设一圈独立的支架5。由于石柱1支架5具有投影面积小、高度大、与石柱1相互独立(若与石柱连接，易损坏镂空浮雕)的特点，其稳定性较差，但其安全性要求高。搭设的支架5，要求钢管水平、上下间距均不大于0.6m，常以石柱分段长度的公约数考虑，即常采用0.5m的间距。搭设的支架，呈内圆外方的筒状，立面均设斜支撑。
(11)增设柱身钢筋笼(如图4所示)：增设柱身钢筋笼3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-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。柱身钢筋笼3位于中空石柱1内，钢筋笼3距石柱1内边缘约10cm，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100％。
(12)调制胶浆：石柱1各段之间的榫头需要用胶浆连接，不仅保证石柱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。采用的粘接剂(如CT83)，应严格按包装说明控制配水比，保证水和搅拌桶的洁净程度，实行先放水后放干粉，整包搅拌的原则，用低速搅拌器搅拌成稠度适中的胶浆。调好的胶浆宜在2小时内用完。
(13)逐段吊装：逐段吊装使用的起吊设备多为汽车式起重机。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。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。吊装时，先将各段石柱1吊至柱身钢筋笼顶端上0.5m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0.1m处，检查上下段石柱浮雕图案是否基本对准，对准后才缓慢落下石柱，上下段石柱1凸榫12和凹槽11(如图2A、图2B所示)要对应相扣，安装到位；最后仔细检查上下段石柱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。
(14)浇注混凝土：大型中空石柱1内的混凝土，常采用一次或多次浇注，一般以石柱1分段长度的倍数确定，并综合考虑中空石柱-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。若采用多次浇注，每次混凝土浇注至已就位石柱上端0.5m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。