廢舊木模板在施工中替代支撐的探討

劉 平，霍海龍，顏 鋒，張智明

(1.成都市第二建筑工程公司，四川成都 610081； 2.四川建設(shè)工程監(jiān)理公司，四川成都 610081)

廢舊木模板在施工中替代支撐的探討

劉 平1，霍海龍1，顏 鋒2，張智明1

(1.成都市第二建筑工程公司，四川成都 610081； 2.四川建設(shè)工程監(jiān)理公司，四川成都 610081)

隨著我國建筑業(yè)的快速發(fā)展，各類建筑工程施工中已大面積的開始推廣應(yīng)用木模板施工。隨著木模板大面積代替鋼模板的同時，建筑施工現(xiàn)場的木模板廢料隨處可見，在很大程度上造成了材料的浪費，此外，還增加了不少建筑垃圾。為此，對如何二次利用木模板在施工過程中產(chǎn)生的廢(舊)料，如何降低木模板的施工成本，如何在施工中做到環(huán)保、低碳、綠色成為關(guān)注話題。

低碳策略； 廢舊木模板； 施工技術(shù)

1 墻柱木模板新型支設(shè)方法改進的背景

某公司承建的住宅工程為群體工程，短肢剪結(jié)構(gòu)，在建工程面積約為30×104m2，墻柱采用18 mm厚木模板施工。

因該工程的實際施工過程中產(chǎn)生了大量廢(舊)料，為有效的進行二次利用，同時改善施工環(huán)境和安全環(huán)境，相關(guān)施工人員對廢舊料重復(fù)利用工藝進行了多次的探討和實驗。并通過現(xiàn)場實踐，探索現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件木模板施工的新工藝和新方法，以達到環(huán)保、低碳、節(jié)能降耗、改善混凝土成型質(zhì)量和改善施工安全的目的。

2 現(xiàn)行框架剪力墻結(jié)構(gòu)采用木模板施工現(xiàn)狀

現(xiàn)行框架剪力墻結(jié)構(gòu)主要采用傳統(tǒng)的木模板施工工藝，即采用木模板后先設(shè)置(背)木枋再設(shè)置(背)鋼管的施工工藝。

2.1 結(jié)構(gòu)墻柱模(木模板)

結(jié)構(gòu)墻柱模的平面圖、剖面圖如圖1、圖2所示。

圖1 平面圖

圖2 剖面圖

2.2 結(jié)構(gòu)柱模(木模板)施工中的弊病

現(xiàn)行的木模板應(yīng)用于結(jié)構(gòu)柱模時，其存在的主要弊病如下：

(1)采用100 mm×50 mm木枋豎向背枋，然后橫向背鋼管(用蝴蝶卡、螺帽卡雙鋼管)的工藝，使用的木枋、鋼管用量大，且木枋損耗較大(一層墻柱木枋量約占一層木枋用量的40%)；

(2)在施工過程中模板的廢料較多，在工程完工后剩余的小模板較多，一般情況下均未利用；

(3)施工成本較大，除了木枋的材料費外，還要考慮橫背鋼管等材料的租賃費用；

(4)在支、拆模過程中存在安全隱患，尤其是外墻的安全隱患突出，木枋及橫向短鋼管極易外落(墜落)。

3 墻、柱木模在施工過程中采用廢舊模板替代鋼管、木枋支撐的新工藝探索和實踐

3.1 新型模板及支撐體系的組成

墻柱的大面模板均采用18 mm厚的木模板，采用實際施工過程中產(chǎn)生大量廢(舊)料，制作成條形的木模板片，采用木模板片代替木枋及鋼管，然后再用φ12的高強絲桿，高強螺帽及100 mm×100 mm的8 mm厚扁鋼鋼片(或短鋼筋)對墻柱模板體系進行加固，以達到節(jié)能降耗、改善混凝土成型質(zhì)量和改善施工安全的目的(圖3～圖6) 。

圖3 廢舊木模板代替鋼管、木枋進行剪力墻混凝土施工

圖4 廢舊木模板代替鋼管、木枋進行L形柱混凝土施工

圖5 廢舊木模板代替鋼管、木枋進行矩形柱混凝土施工

圖6 混凝土澆筑過程中，墻柱不脹模不變形

(1)墻、柱木模在施工過程中不采用鋼管、木枋的平面、剖面見圖7、圖8所示。

圖7 平面圖

圖8 剖面圖

(2)L形墻、柱木模在施工過程中不采用鋼管、木枋的施工立體圖如圖9所示。

圖9 木工板代替鋼管后柱模施工立體圖(L形柱)

圖9-1 木工板柱模圖示

圖9-2 橫向木工板圖示

(3)矩型柱木模在施工過程中不采用鋼管、木枋的施工立體圖見圖10所示。

3.2 材料的選用及配模

該工程中的木模板均采用18 mm厚的木工板，此外，還采用了φ12的高強絲桿，高強螺帽及100 mm×100 mm的8 mm厚扁鋼鋼片(或短鋼筋)。配模時根據(jù)實際柱墻的尺寸進行配模，模具一旦配好后，要求按照相應(yīng)的柱墻進行編號，以便可以逐層進行利用。所有橫向、豎向加強、加固材料均為邊角層板和舊層板。

3.3 工藝及相關(guān)要求

3.3.1 L形墻、柱木模在施工過程中不采用鋼管、木枋的施工工藝及相關(guān)要求

施工工藝見圖9所示(圖示中的孔徑均為φ14)，相關(guān)要求為：

(a)平面圖

(b)剖面圖

圖9-4 橫向拼接處木工板圖示

圖9-5 橫向第一塊木工板圖示

圖10 木工板代替鋼管后柱模施工立體圖示(矩形柱)

圖10-1 木工板柱模圖示

圖10-2 橫向木工板圖示

圖10-3 橫向木工板圖示

(a)平面圖

(b)剖面圖

(1)圖9-1中所示木模板為18 mm厚的木工板，即與墻柱混凝土表面接觸的主要裹抱模板(大模板)，要求木工板最根部的第一道孔應(yīng)距木工板的下棱邊距離為120 mm，木工板兩側(cè)的第一道孔應(yīng)距相應(yīng)的兩側(cè)棱邊的距離為70 mm，其余橫向的孔間距離應(yīng)不大于450 mm(因圖9中為L形異形柱，故在木工板右側(cè)距右邊棱420 mm處固定設(shè)置孔一道)，豎向的孔間距離應(yīng)不大于450 mm。

(2)圖9-2中所示的木工板為墻柱的橫向加強模板，該加強模板的寬度應(yīng)不宜小于150 mm，該加強模板上的孔眼與墻柱大模板上的孔眼相對應(yīng)，除兩塊大模板拼接處的橫向加強模板不應(yīng)與大模板用釘子釘緊之外，其余部位的橫向加強模板均應(yīng)與大模板用釘子釘緊。

(3)圖9-3中所示的豎向加強雙層木工板，為設(shè)置在橫向加強木工板面層上的另外一道加強模板，該雙層加強木工板上的孔眼與橫向加強木工板上的孔眼相重合，且孔眼與大模板上的孔眼相對應(yīng)，豎向加強木工板的根部的第一道孔眼應(yīng)距豎向木工板根部棱角的距離為100 mm，豎向的雙層加強木工板應(yīng)用釘子釘緊，使其成為一個整體。

(4)圖9-4中所示的橫向加強木工板為兩塊大模板拼接處的加強模板，該加強木工板的寬度應(yīng)不小于200 mm，且其上的孔眼與相應(yīng)的大模板上的孔眼相對應(yīng)，該加強木工板不能與大模板釘在一起。

(5)圖9-5中所示的橫向加強木工板為墻柱的根部第一橫向加強木工板，該加強木工板的寬度應(yīng)不小于150 mm，且其上的孔眼應(yīng)與相應(yīng)的大模板上的孔眼相對應(yīng)。

3.3.2 矩形柱木模在施工過程中不采用鋼管、木枋的施工工藝及相關(guān)要求

施工工藝見圖10所示(圖示中的孔徑均為φ14)，相關(guān)要求為：

(1)圖10-1中所示木模板為18 mm厚的木工板，即與墻柱混凝土表面接觸的主要裹抱模板(大模板)，要求木工板最根部的第一道孔應(yīng)距木工板的下棱邊距離為75 mm或215 mm，該木工板中部豎向共設(shè)置一道孔，豎向的孔間距離應(yīng)不大于450 mm。

(2)圖10-2中所示的木工板為墻柱的根部第一橫向加強雙層木工板，該加強雙層木工板的寬度為130 mm，木工板兩側(cè)各設(shè)置一道孔，孔應(yīng)距相應(yīng)的兩側(cè)棱邊的距離為100 mm，該加強木工板中部豎向設(shè)置一道孔，豎向的孔間距離應(yīng)不大于450 mm，孔眼與墻柱大模板上的孔眼相對應(yīng)，且該加強木工板與大模板用釘子釘牢。

(3)圖10-3中所示的木工板為墻柱的橫向加強雙層木工板，該加強雙層木工板的寬度不小于150 mm，木工板兩側(cè)各設(shè)置一道孔，孔應(yīng)距相應(yīng)的兩側(cè)棱邊的距離為100 mm，該加強木工板中部豎向設(shè)置一道孔，豎向的孔間距離應(yīng)不大于450 mm，孔眼與墻柱大模板上的孔眼相對應(yīng)，且該加強木工板與大模板用釘子釘牢。

(4)圖10-4中所示的豎向加強木工板，為設(shè)置在橫向加強木工板面層上的另外一道加強模板，該加強木工板上的孔眼與橫向加強木工板上的孔眼相重合，且孔眼與大模板上的孔眼相對應(yīng)，豎向加強木工板的根部的第一道孔眼應(yīng)距豎向木工板根部棱角的距離為100 mm。

3.3.3 施工順序(L形墻、柱和矩形柱木模的施工順序)

(1)放線；

(3)待墻柱鋼筋綁扎成型后，設(shè)置新型水泥內(nèi)撐；

(4)先進行安裝墻柱的大模板(木工板)；

(5)安裝墻柱的橫向加強木工板；

(6)安裝墻柱的豎向加強木工板；

(7)設(shè)置高強絲桿的PVC套管，安裝墻柱的螺旋高強絲桿；

(8)安裝與墻柱的螺旋絲桿相對應(yīng)的100 mm×100 mm的8 mm厚的鋼片；

(9)采用高強螺帽進行加固、緊死；

(10)用1∶2水泥砂漿對墻柱角模進行補縫。

3.3.4 關(guān)于墻柱模板內(nèi)設(shè)置內(nèi)撐(定位鋼筋)的創(chuàng)新(改進)

當(dāng)P1既定時，地方政府采取機會主義和不采取機會主義的預(yù)期收益是相等的。若令T為地方政府獲得的實際收益額，S為地方政府采取機會主義行為的成本，那么，地方政府機會主義的凈收益T-S越高，上級政府實施監(jiān)督的概率就大。再令上級政府對其處以凈收益r倍的經(jīng)濟處罰，即r（T-S），處以a的非經(jīng)濟處罰，效應(yīng)為-F（a），則上級政府對地方政府實施處罰的程度r（T-S）越大，F(xiàn)（a）越大，上級政府監(jiān)督的概率就越小。

(1)傳統(tǒng)的工藝做法中，墻柱內(nèi)的鋼筋保護層一般采用水泥砂漿墊塊或市場上直接購買的塑料定位卡充當(dāng)。傳統(tǒng)的工藝中，墻柱的內(nèi)撐采用同墻柱厚的鋼筋或水泥砂漿塊(30 mm×30 mm×墻厚)，由于內(nèi)撐是擱置在墻柱的水平筋上或墻柱的箍筋上，極易掉落、傾斜。

(2)如果在本新工藝中同樣按照傳統(tǒng)的工藝進行設(shè)置內(nèi)撐(定位鋼筋或定位卡)，則柱墻體鋼筋極易跑位且墻柱鋼筋的撓度較大，施工實際成型效果較差。

(3)針對以上情況及本工程中的新工藝做法，特別采用了砂漿塊內(nèi)撐(圖11)。采用該砂漿內(nèi)撐后，可以使得鋼筋始終在盒子的中央，且該內(nèi)撐在盒子里面不會傾斜、掉落，既保證了鋼筋的保護層厚度，又保證了墻柱的截面尺寸及墻柱的表面平整度、垂直度，而且還減少了鋼筋的定位卡及墊塊等。

圖11 砂漿內(nèi)撐

3.3.5 新型支設(shè)模式與原方式的經(jīng)濟技術(shù)對比

(1)墻、柱木模在施工過程中不采用鋼管、木枋的技術(shù)對比

①施工工藝較傳統(tǒng)施工工藝簡單，可操作性強；

②施工工效較傳統(tǒng)施工工效有顯著的提高；

③施工成型質(zhì)量好；

④施工過程中的安全系數(shù)增加，安全隱患降低；

⑤施工過程中降低了耗材，降低了浪費，減少了建筑垃圾且有助與文明標準化施工。

(2)墻、柱木模在施工過程中不采用鋼管、木枋的經(jīng)濟對比

①可以使木模板材料的二次利用率提高約60%；

②可以減少對鋼管的使用，使得鋼管的成本減少約30%；

③可以減少對木枋的使用，使得木枋的成本減少約25%。

4 新型支設(shè)方式的力學(xué)驗算(拉桿、防止脹模、整體穩(wěn)定性)

4.1 拉桿的驗算

計算公式：N< [N] =fA

式中：N為對拉拉桿所受的拉力；A為對拉拉桿有效面積 (mm2)；f為對拉拉桿的抗拉強度設(shè)計值，取170 N/mm2。

對拉拉桿的直徑(mm):12

對拉拉桿有效直徑(mm):10

對拉拉桿有效面積(mm2): A= 76.000

對拉拉桿最大容許拉力值(kN): [N] = 12.920

對拉拉桿所受的最大拉力(kN):N= 2.082

對拉拉桿強度驗算滿足要求。

4.2 模板強度(防止膨脹)的力學(xué)驗算

強度(防止膨脹)的力學(xué)驗算要考慮新澆混凝土側(cè)壓力和傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載設(shè)計值。

新澆混凝土側(cè)壓力計算公式為下式中的較小值:

式中：f為模板的抗彎強度計算值(N/mm2)；M為模板的最大彎距(N·mm)；W為模板的凈截面抵抗矩；[f]為模板的抗彎強度設(shè)計值，取15.00 N/mm2。

M=0.100ql2

式中：q為荷載設(shè)計值(kN/m)。

經(jīng)計算得到模板的防止膨脹抗彎強度驗算f<[f],滿足要求。

4.3 整體穩(wěn)定性驗算

[1] JGJ 59-2011建筑施工安全檢查標準[S]

[2] JGJ 130-2011建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S]

[3] JGJ 80-91建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范[S]

[4] GB 50204-2011混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S]

[5] 《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》編委會.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1996

[6] GB 50214-2001組合鋼模板技術(shù)規(guī)范[S]

[7] JGJ 130-2011建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S]

劉平(1969～)，男，工程師，國家一級注冊建造師；霍海龍(1982～)，男，高級工程師，國家一級注冊建造師；顏鋒(1976～)，男，工程師，國家注冊監(jiān)理工程師；張智明(1974～)，男，工程師，國家一級注冊建造師。

TU755.2+2

B

[定稿日期]2014-10-21