鋁模加固體系最優(yōu)選型研究

黃鋒輝，許 彬，胡蒙蒙，栗 直，張少斌

(陜西建工第五建設(shè)集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710032)

0 引言

對于高層住宅項(xiàng)目，施工單位在選擇建造體系時(shí)，一般會(huì)優(yōu)先使用鋁模+爬架體系，主要原因是現(xiàn)場生產(chǎn)效率高，混凝土成型質(zhì)量高，整體觀感較好且后續(xù)施工可免抹灰，在施工過程中建筑垃圾較少，實(shí)現(xiàn)綠色施工。針對鋁模加固體系，目前市場上常見有對拉螺桿式與拉片式2種形式，在以往高層住宅項(xiàng)目中，普遍使用對拉螺桿式鋁模加固體系，而但在本項(xiàng)目中，業(yè)主方要求使用拉片式鋁模進(jìn)行施工。這2種加固體系主要區(qū)別在于墻柱模板加固方式不同，對于梁、頂板及節(jié)點(diǎn)等部位均采用穿墻螺桿加固體系，因此，本文僅針對墻柱加固體系進(jìn)行試驗(yàn)分析。

根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)可知，對拉螺桿式鋁模優(yōu)點(diǎn)為：①與傳統(tǒng)木模加固體系相似，工人現(xiàn)場施工易上手；②加固體系強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性好，因此，墻體平整度更優(yōu)；③在飄窗、降板及異形構(gòu)件處施工時(shí)更加便捷。拉片式鋁模優(yōu)點(diǎn)為：①降低了工人安裝勞動(dòng)強(qiáng)度；②一次性使用，外墻混凝土一次成型，滲漏風(fēng)險(xiǎn)降低，無需二次封堵，節(jié)約成本且提高施工效率。

綜合來看，2種加固體系各有特點(diǎn)，本文以實(shí)測實(shí)量數(shù)據(jù)與相關(guān)合同為基礎(chǔ)，從質(zhì)量、進(jìn)度、成本等影響因素進(jìn)行分析，從而得出不同場景下，能實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理部收益最大化的最優(yōu)鋁模加固體系。

1 工程概況

綠城春和印月群體住宅項(xiàng)目，地上建筑面積203 800m2，住宅面積187 800m2，共15棟住宅樓，分為3個(gè)批次進(jìn)行施工。其中，第1，2批次因業(yè)主要求使用拉片式鋁模進(jìn)行施工，第3批次使用對拉螺桿式鋁模進(jìn)行施工。加固體系如圖1所示。

圖1 鋁模加固體系

1)第1批次包含11，12，16，17，20，23號住宅樓，標(biāo)準(zhǔn)層層高2.9m，墻、柱模板主要采用4mm厚、65mm肋高500mm×2 700mm標(biāo)準(zhǔn)鋁模，內(nèi)、外墻超出標(biāo)準(zhǔn)板高的部分連接頂板陰角，外墻頂部增加1周300mm寬K板，高出結(jié)構(gòu)面50mm，起承接作用。模板采用2mm厚拉片相連，拉片通過銷釘與模板相連，內(nèi)墻設(shè)置6道拉片，第1道離地150mm，其余間距300mm，頂部間距600mm，外墻增設(shè)1道拉片。背楞為50mm×50mm×3mm方鋼管，外墻體設(shè)置3道背楞，內(nèi)墻體設(shè)置2道背楞，均雙面安裝，首道背楞距地150mm，斜撐采用拉片模板專用斜撐，水平間距≤1 500mm。

2)第2批次包含13，15，18，19號住宅樓，標(biāo)準(zhǔn)層層高2.9m，除外墻體設(shè)置4道背楞，內(nèi)墻體設(shè)置3道背楞外，其余設(shè)置與第1批次完全一致。將第1，2批次進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證鋁模體系中背楞對于質(zhì)量的影響。

3)第3批次包含21，22，24，25，26號住宅樓，標(biāo)準(zhǔn)層層高2.9m，墻、柱模板采用40mm×60mm扁通背楞，內(nèi)4外5分別設(shè)置在距板底0.25，0.80，1.60，2.50，2.8m處，使用M18對拉螺桿加固，對拉螺桿水平間距≤900mm，斜支撐下端套入底板上固定點(diǎn)(預(yù)埋鋼筋)；上部斜支撐與樓面夾角<60°，內(nèi)墻斜撐均斜向布置，支撐間距≤2 000mm。

2 鋁模安拆流程

對拉螺桿式鋁模與拉片式鋁模安拆流程大體相同，僅在加固工序處有區(qū)別。

鋁模安裝流程為：鋼筋定位、墻根找平→墻柱鋼筋綁扎→水電預(yù)埋、精確定位→墻柱模板安裝、加固→墻模板斜撐設(shè)置→梁板模板安裝、鋼筋綁扎→鋼筋、模板驗(yàn)收→混凝土澆筑→下一層施工。首先采用水平間距100mm、超出地面高度80mm的φ16鋼筋定位，在墻根處找平，然后進(jìn)行墻柱鋼筋綁扎、水電預(yù)埋及驗(yàn)收，驗(yàn)收合格完成后，開始安裝墻柱模板、梁板模板，同時(shí)進(jìn)行墻模板斜撐安裝，然后綁扎梁板鋼筋，待鋼筋、模板驗(yàn)收合格后，最后澆筑混凝土。

墻柱模板安裝流程為：測量、放線→樓面平整→焊接定位鋼筋→安裝一側(cè)模板→安裝套管、螺栓(拉片)→安裝另一側(cè)模板→安裝背楞→安裝斜撐→標(biāo)高、垂直度、平整度校核→預(yù)檢驗(yàn)收。首先進(jìn)行測量放線，然后整平樓面和焊接定位筋，同時(shí)檢查鋼筋是否超出墻柱控制線及樓面標(biāo)高控制線，然后進(jìn)行墻柱鋼筋綁扎與水電預(yù)埋，同時(shí)開始安裝一側(cè)墻模板、套管及對拉螺桿(拉片)，待墻柱鋼筋與水電預(yù)埋通過驗(yàn)收后，開始安裝另一側(cè)模板和背楞，最后進(jìn)行標(biāo)高、垂直度、平整度校核及預(yù)檢驗(yàn)收。

墻柱模板拆模流程為：拆模審批→斜撐拆除→背楞拆除→螺栓(拉片)拆除→墻柱模板拆除→頂模拆除→套管拆除→墻柱混凝土質(zhì)量驗(yàn)收。首先進(jìn)行拆模審批，審批通過后再進(jìn)行斜撐拆除，接下來拆除背楞、對拉螺桿(拉片)，使用專用Y形扳手拆除墻柱模板、頂撐及套管，最后驗(yàn)收混凝土質(zhì)量(注意拆除模板時(shí)嚴(yán)禁暴力拆除)。

3 墻柱實(shí)測實(shí)量數(shù)據(jù)分析

3.1 實(shí)測實(shí)量標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)場實(shí)際施工時(shí)，每棟住宅樓施工進(jìn)度各不相同，現(xiàn)從已拆模樓層進(jìn)行實(shí)測實(shí)量。數(shù)據(jù)包括平整度、垂直度、截面尺寸。

1)測量墻柱平整度時(shí)，同一面墻4個(gè)角(頂部及根部)中取左上及右下2個(gè)角。按45°角斜放靠尺，累計(jì)測量2次表面平整度算作2個(gè)計(jì)算點(diǎn)，洞口位置45°斜交叉測1次算作1個(gè)計(jì)算點(diǎn)。

2)測量墻柱垂直度時(shí)，同一面墻距兩端頭豎向陰陽角30cm位置處靠尺一頂一底累計(jì)測2次垂直度算作2個(gè)計(jì)算點(diǎn)；柱任選兩面靠尺一頂一底累計(jì)測2次垂直度算作2個(gè)計(jì)算點(diǎn)；洞口處垂直度測1次算作1個(gè)計(jì)算點(diǎn)。

3)測量墻柱截面尺寸時(shí)，從地面向上300，1 500mm 各測量1次，選取其中與設(shè)計(jì)尺寸偏差最大的數(shù)，作為判斷該實(shí)測指標(biāo)合格率的1個(gè)計(jì)算點(diǎn)，洞口高度和寬度偏差各作為1個(gè)計(jì)算點(diǎn)。

3.2 不同鋁模加固體系對墻柱質(zhì)量的影響

每棟樓統(tǒng)計(jì)的墻柱垂直度、平整度、截面尺寸數(shù)據(jù)來自已實(shí)測樓層數(shù)據(jù)總和。其中第1批次6棟樓累計(jì)測量39層，垂直度累計(jì)測量點(diǎn)數(shù)3 165個(gè)，合格率為97.3%；平整度累計(jì)測量點(diǎn)數(shù)3 155個(gè)，合格率為91.4%；測量截面尺寸597處，合格率99.8%。第2批次4棟樓累計(jì)測量27層，垂直度累計(jì)測量點(diǎn)數(shù)2 067個(gè)，合格率為98.5%；平整度累計(jì)測量點(diǎn)數(shù)2 067個(gè)，合格率為92.7%；測量截面尺寸378處，合格率99.7%。第3批次4棟樓累計(jì)測量10層，垂直度累計(jì)測量點(diǎn)數(shù)1 340個(gè)，合格率為97.5%；平整度累計(jì)測量點(diǎn)數(shù)1 340個(gè)，合格率為95.1%；測量截面尺寸188處，合格率99.5%。實(shí)測實(shí)量記錄如表1所示。

表1 實(shí)測實(shí)量記錄

在同一樓棟中，針對垂直度與平整度爆點(diǎn)位置進(jìn)行重新定位，并按樓層縱向觀察數(shù)據(jù)可知，原因?yàn)殇X模結(jié)構(gòu)問題。在后續(xù)施工過程中及時(shí)調(diào)整模板，防止質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的再次發(fā)生。由第1，2批次實(shí)測實(shí)量數(shù)據(jù)可知，第1批次平整度與垂直度均低于第2批次，排除外界其他因素影響，可初步得出：在本項(xiàng)目中，背楞為外4內(nèi)3比外3內(nèi)2 的混凝土質(zhì)量更高。由第2，3批次實(shí)測實(shí)量數(shù)據(jù)可知，本項(xiàng)目實(shí)際施工過程中，拉片式鋁模加固體系垂直度優(yōu)于對拉螺桿式鋁模加固體系。

4 影響因素及效益分析

4.1 混凝土質(zhì)量及要求

3個(gè)批次質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)對比如表2所示。由表2可知，在平整度方面，對拉螺桿式優(yōu)于拉片式鋁模，而在垂直度及截面尺寸方面拉片式優(yōu)于對拉螺桿式。

表2 各批次質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)對比

通過分析可知原因如下：①對拉螺桿加固成型的混凝土平整度是因?qū)輻U式鋁模整體穩(wěn)定性較高。②采用拉片式鋁模的墻柱截面尺寸質(zhì)量好。因拉片式鋁模的墻柱截面尺寸質(zhì)量主要依賴于拉片規(guī)格，且拉片由工廠進(jìn)行批量化生產(chǎn)加工，精度得到保證；而采用對拉螺桿式鋁模主要依賴于螺母松緊度，受人為因素影響較大。③采用拉片式鋁模的垂直度優(yōu)于對拉螺桿式鋁模。對拉螺桿式鋁模背楞采用的是兩邊管，同時(shí)豎向放置背楞，總體質(zhì)量相對較大，鋁模拼裝完成后，調(diào)整垂直度的精度有限；而拉片式鋁模背楞選用的是單方管，且一般只需設(shè)置3道橫向背楞，整體自重小，便于模板垂直度的準(zhǔn)確調(diào)整。

18號住宅樓由下至上質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)如表3所示。由表3可知，隨著樓層攀升，每棟樓混凝土質(zhì)量逐漸變高；整體質(zhì)量數(shù)據(jù)呈增長趨勢。

表3 18號住宅樓質(zhì)量數(shù)據(jù)對比

在本項(xiàng)目中，業(yè)主方的質(zhì)量要求為96%，為達(dá)到高收益，在滿足業(yè)主方質(zhì)量需求的情況下，推薦選擇第2批次拉片式鋁模加固體系。從現(xiàn)場施工質(zhì)量來看，在不進(jìn)行后期修補(bǔ)情況下，拉片式鋁模混凝土質(zhì)量平均合格率為95.9%，對拉螺桿式鋁?；炷临|(zhì)量平均合格率為97.4%。因此，可針對業(yè)主方不同質(zhì)量要求，選擇最經(jīng)濟(jì)的鋁模加固體系。

4.2 施工進(jìn)度

正常情況下各棟樓施工進(jìn)度平均5d/層，因各批次施工進(jìn)度差異不大，則不作為主要研究對象。但考慮到各項(xiàng)目現(xiàn)場管理水平參差不齊，因此，對工序進(jìn)行分解、分析，旨在探討不同鋁模加固體系下，可能發(fā)生并影響工期的問題。

鋁模加固體系工序如下：①加固 對拉螺桿式鋁模只需將對拉螺桿螺母鎖緊，便可將背楞固定，工作量較少；而拉片式鋁模本身因拉片槽較密集，且需將每塊模板拉片用銷釘進(jìn)行連接，工作量較大。②調(diào)平 拉片式鋁模整體剛度較大，在模板調(diào)平階段較難操作，調(diào)整1處往往涉及一整片區(qū)域模板，調(diào)整耗時(shí)長；而對拉螺桿式鋁模能通過調(diào)整背楞上的螺母達(dá)到調(diào)平要求。③回收與封堵 拉片式鋁模在施工過程中直接澆筑在混凝土中，作為一次性使用不回收利用，拆模后需將外露拉片進(jìn)行敲擊、防銹處理；對拉螺桿式鋁模中對拉螺桿需回收周轉(zhuǎn)，重復(fù)使用，對孔洞須使用發(fā)泡與水泥砂漿進(jìn)行塞孔處理，外墻還需進(jìn)行防水處理。

此外，在拉螺桿式鋁模施工過程中，螺桿常會(huì)與墻柱主筋或箍筋發(fā)生碰撞，從而影響工期，常用以下措施解決問題：①在滿足鋼筋規(guī)范與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的情況下，調(diào)整主筋或箍筋位置，避免碰撞發(fā)生；②在滿足螺桿最小間距情況下，將相鄰2塊板的方位進(jìn)行對調(diào)，調(diào)整螺桿位置避免碰撞發(fā)生；③避開主筋或箍筋，在相鄰方位板上開孔，作為螺桿加固位置；④在無法避開鋼筋的狀況下，局部改用小號螺桿。

4.3 成本

鋁模施工過程中的成本來源主要為鋁模租金、配件材料費(fèi)、人工費(fèi)、質(zhì)量修補(bǔ)費(fèi)用。其中鋁模租金以接觸面積與理想狀況下工期綜合考慮進(jìn)行費(fèi)用計(jì)算；配件材料費(fèi)主要為拉片與套筒費(fèi)用；人工費(fèi)按建筑面積整包，對于成本差異不是主要影響因素，暫不做分析；質(zhì)量修補(bǔ)費(fèi)最終從分包扣除。最終的成本對比以各批次單平方鋁模生產(chǎn)費(fèi)用進(jìn)行定量對比分析。

1)按現(xiàn)場實(shí)際施工進(jìn)度，標(biāo)準(zhǔn)層施工階段進(jìn)度基本為5d/層，各棟住宅樓層數(shù)以26層居多，則鋁模租用時(shí)間大體上≤7個(gè)月。由合同可知，第1批次鋁模面積為13 150m2、租金約506萬元，第2批次鋁模面積為9 323m2、租金約359萬元，第3批次鋁模面積約13 128m2、租金約568萬元。

2)對拉螺桿式鋁模套管費(fèi)用、墻眼封堵費(fèi)用由分包承擔(dān)；拉片式鋁模的拉片直接澆筑至混凝土中，不重復(fù)使用，鋁模廠提供1層拉片后，剩余樓層拉片由總包統(tǒng)一按樓層購買。以1面長4 000mm、層高2.9m墻體為例，拉片按500mm板距、6道拉片設(shè)置，則需約54個(gè)拉片。則各批次拉片大概使用量如表4所示。鋁模相關(guān)材料費(fèi)用為：第1批次 388.62元/m2，第2批次388.67元/m2，第3批次435.98元/m2，最優(yōu)選擇依次為：第1批次>第2批次>第3批次。

表4 各批次拉片消耗量匯總

3)合同上表明，主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行鋁模施工過程中，總包單位與分包單位簽訂以建筑面積為依據(jù)的固定總價(jià)合同，分包單位具體施工時(shí)以鋁模面積劃分工作面，進(jìn)行高效施工。因此，對于各批次來說，單位建筑面積人工費(fèi)均相同，則不進(jìn)行成本差異對比。

4)質(zhì)量修補(bǔ)主要針對平整度偏差、垂直度偏差、截面尺寸偏差這3種情形，現(xiàn)場以麻面、蜂窩、露筋、孔洞、爛根、錯(cuò)臺等形式體現(xiàn)。通過分析可以明確，引起質(zhì)量問題的關(guān)鍵因素為鋁模構(gòu)造問題(不排除后期暴力拆模)。

5)墻柱垂直度修正分為2種情況：①墻柱垂直度偏差超出規(guī)范8～11mm 利用磨光機(jī)打磨或配合稍許剔鑿后打磨，且必須保證墻柱截面尺寸在規(guī)范允許的誤差范圍內(nèi)。②墻柱垂直度偏差超出規(guī)范12mm以上 用手工鋼纖剔鑿，清除表面松散的砂、石，采用專用修補(bǔ)砂漿修補(bǔ)，修補(bǔ)過程中遇露筋嚴(yán)禁切割。墻柱平整度修正使用磨光機(jī)打磨或剔鑿后打磨后，使用專用砂漿修補(bǔ)即可。在費(fèi)用上，所有因分包單位施工產(chǎn)生的質(zhì)量問題，依據(jù)合同和相關(guān)法律法規(guī)由分包單位自行承擔(dān)，因此，在此不做詳細(xì)討論。

總之，拉片式鋁模加固體系成本低于對拉螺桿式鋁模加固體系。

5 結(jié)語

闡述了拉片式鋁模與對拉螺桿式鋁模特點(diǎn)，從現(xiàn)場施工工藝、模板安拆進(jìn)行對比，并通過實(shí)測實(shí)量采集質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從鋁模質(zhì)量、進(jìn)度、成本3個(gè)方面進(jìn)行效益總結(jié)分析，得出各不同需求場景下的鋁模加固方式選型如下。

1)質(zhì)量方面 對拉螺桿式鋁模在平整度上優(yōu)于拉片式鋁模，而在垂直度及截面尺寸方面，拉片式鋁模優(yōu)于對拉螺桿式鋁模；拉片式鋁?；炷临|(zhì)量略低于對拉螺桿式鋁模混凝土質(zhì)量。因此，可針對業(yè)主方不同質(zhì)量要求，選擇最經(jīng)濟(jì)的鋁模加固體系。

2)進(jìn)度方面 作為總包單位,拉片式或?qū)輻U式鋁模施工進(jìn)度一般均為5d/層，考慮到現(xiàn)場管理水平，綜合來看拉片式鋁模比對拉螺栓式鋁模施工快。

3)成本方面 本項(xiàng)目拉片式鋁模加固體系成本低于對拉螺桿式鋁模加固體系。

總之，群體住宅快速建造體系的落地離不開鋁合金模板、爬架、裝配式等施工技術(shù)，隨著市場的成熟，各相關(guān)技術(shù)的研究會(huì)更加深入，同時(shí)，在保證質(zhì)量情況下達(dá)到盈利目的。在目前成熟的鋁合金加固體系上，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，給出更細(xì)致的場景化選型思路。