鋁合金模架在地下綜合管廊中的應(yīng)用

段益慶 楊永俊 李 俊 和 成

1.云南建設(shè)投資集團(tuán)控股有限公司 云南 昆明 650106；2.云南建投第五建設(shè)有限公司 云南 昆明 650106

1 工程概況及模架體系施工難點(diǎn)

云南省保山市東環(huán)路地下綜合管廊的標(biāo)準(zhǔn)段斷面尺寸為11.6 m×4.3 m，采用四艙布置，分別為燃?xì)馀?、高壓艙、電力通信艙、綜合艙。側(cè)墻厚度為400 mm和300 mm，頂板厚400 mm，底板厚500 mm。工程采用鋁合金模架進(jìn)行施工時(shí)[1-2]，存在以下難點(diǎn)：

1）綜合管廊模板為水平流水施工，在運(yùn)輸過程中模板容易混亂，從而影響施工進(jìn)度。

2）管廊艙內(nèi)徑高（超過單頂支撐最大高度的3.2 m），傳統(tǒng)房建單頂支撐不能使用。

3）頂板與側(cè)墻厚度大、荷載大，對(duì)模板及支撐架的安全性能要求高。

4）綜合管廊為地下工程，因防水要求，傳統(tǒng)鋁合金模板可拆除式的對(duì)穿螺栓加固方式不可使用。

5）傳統(tǒng)房建中鋁合金模板在同一水平中施工，通過標(biāo)準(zhǔn)尺寸的模板組裝后，運(yùn)用到實(shí)際工程中，整裝的模板需要垂直于水平面；而綜合管廊存在縱向坡度，成為鋁合金模板應(yīng)用的一個(gè)難點(diǎn)。

2 模架體系簡介

2.1 地下綜合管廊鋁合金模架體系

地下綜合管廊鋁合金模架體系由模板、支撐、加固及連接4個(gè)系統(tǒng)組成。其中：模板系統(tǒng)由底板、側(cè)壁及頂板3個(gè)部分模板構(gòu)成；支撐系統(tǒng)由輪扣支撐架系統(tǒng)構(gòu)成，有立桿、橫桿及多功能輪扣托撐3個(gè)部分；加固系統(tǒng)由三段式止水螺栓、模板背楞和背楞對(duì)接卡碼、模板對(duì)撐及斜撐組成；連接系統(tǒng)由連接模板與模板間的銷釘及螺栓組成。

2.2 施工工藝流程

地下綜合管廊鋁合金模架體系的施工工藝流程如下：配模設(shè)計(jì)→異形模加工→廠內(nèi)預(yù)拼裝→底板模板安裝→支撐架搭設(shè)→側(cè)壁模板安裝→頂板模板安裝→模板拆除→下一流水段施工。

3 施工難點(diǎn)處理

3.1 水平施工縫處混凝土錯(cuò)臺(tái)的處理方法

施工縫下的模板定義為底板模板（圖1），模板主要分為內(nèi)外模板。通過精確的點(diǎn)位放線，限位加固完成模板安裝，分層澆筑的混凝土易錯(cuò)臺(tái)是施工縫處的質(zhì)量通病。管廊鋁合金底模外模澆筑完混凝土后不進(jìn)行拆除，作為側(cè)壁外模的墊腳模，使用銷釘平滑連接，確保管廊外立面處無錯(cuò)臺(tái)發(fā)生。

管廊主體施工段長度較長（達(dá)20 m），而且在縱向存在一定的坡度，若底模內(nèi)模不拆除，則側(cè)壁內(nèi)模板下端固定，模板間拼縫誤差將逐漸累積并反映至模板上端，最終會(huì)導(dǎo)致頂板模板因錯(cuò)孔而無法安裝，因此底板內(nèi)模必須拆除。內(nèi)模板上可安裝10 mm×50 mm的壓條（圖2），混凝土上預(yù)留出10 mm×50 mm缺口。澆筑側(cè)壁時(shí)，側(cè)墻砂漿應(yīng)補(bǔ)滿企口，以消除錯(cuò)臺(tái)。

圖1 底板模板安裝大樣

圖2 壓條效果

3.2 三段式止水螺栓的應(yīng)用

使用三段式止水螺栓代替穿墻對(duì)拉螺栓，在澆筑墻或柱混凝土?xí)r，可起到固定模板及防止爆模、止水與防水的作用，并且能夠滿足工程結(jié)構(gòu)的需要。傳統(tǒng)的穿墻對(duì)拉螺栓在固定模板和防止爆模的同時(shí)，也易使墻體滲水。為了防止?jié)B水，在對(duì)拉螺栓中間設(shè)一方形鋼筋片以改變滲水路徑，從而達(dá)到防水的效果，但使用老式止水螺栓拆模后，必須將超出墻體的一部分對(duì)拉螺栓切割掉，既不方便，也造成了很大的浪費(fèi)。經(jīng)研究，決定將止水螺栓設(shè)計(jì)成三段式，在使用過程中可以拆成三段，不僅方便，而且省時(shí)、省工、省料。三段式止水螺栓由一中桿、兩端桿及杯頭組成（圖3）。杯頭又被稱為帶膠螺帽或錐形母。中桿兩端設(shè)有螺紋，端桿帶有螺紋端與中桿相匹配。中桿與端桿的連接處套有杯頭。H（墻/梁/柱厚度）=L1（中桿長度）＋L2（杯頭長度），L3（端桿長度）=65 mm（模板厚度）＋60 mm（背楞厚度）＋L4（伸出長度，125 mm以上）。杯頭為圓臺(tái)形的硬質(zhì)塑料，使用時(shí)大頭朝模板側(cè)，再用扳手將端桿與杯頭擰緊，完成一面模板的安裝后，裝上三段式止水螺栓，再安裝另一面的模板。

3.3 模板防變形技術(shù)

圖3 三段式止水螺栓

鋁合金模板開設(shè)對(duì)拉螺栓孔后，該位置的模板強(qiáng)度隨之減弱，有可能導(dǎo)致混凝土澆筑后對(duì)拉螺栓孔位置的模板局部變形，影響混凝土澆筑質(zhì)量。因此，發(fā)明實(shí)用新型專利“一種鋁合金模板對(duì)拉孔防變形墊”設(shè)置在模板與背楞之間，將該防變形墊穿過對(duì)拉螺栓，其兩端的鋼板分別對(duì)撐在鋁合金模板對(duì)拉螺栓孔剛度薄弱處及背楞處（圖4）。對(duì)拉螺栓依次穿過背楞、鋁合金模板對(duì)拉螺栓孔及本實(shí)用新型的鋼板圓孔和圓管內(nèi)孔，使整個(gè)鋁合金模板的整體剛度得以提高，可有效避免對(duì)拉螺栓孔處模板變形，從而提高混凝土外觀質(zhì)量。

圖4 鋁合金模板防變形墊應(yīng)用節(jié)點(diǎn)及大樣

3.4 輪扣支撐架系統(tǒng)

模板獨(dú)立單頂支撐桿件的支撐高度范圍為1 700～3 200 mm，高度超過3.2 m時(shí)單頂支撐無法使用。本項(xiàng)目所需支撐的高度為3.4 m，因此開發(fā)了鋁合金模板輪扣支撐系統(tǒng)（圖5）。鋁合金模板輪扣支撐系統(tǒng)分為立桿和橫桿。立桿由輪扣立桿和多功能輪扣托撐拼接組成。通過計(jì)算確定立桿長度和多功能輪扣托撐需要調(diào)節(jié)的長度。

圖5 鋁合金模板輪扣支撐系統(tǒng)及多功能輪扣托撐

多功能輪扣托撐由絲桿、套裝在絲桿頂部并與絲桿固定焊接的鋼管、固定焊接在鋼管上的輪扣輪盤組成，通過絲桿螺母調(diào)節(jié)絲桿沉插在輪扣立桿中的搭接長度。將新型輪扣托撐的絲桿與鋼管分別沉插在輪扣立桿中，并使用絲桿螺母調(diào)整立桿的長度。

4 應(yīng)用效益分析

4.1 與傳統(tǒng)模板相比的優(yōu)勢

1）質(zhì)量輕：鋁合金模板自重僅為20～25 kg/m2。

2）強(qiáng)度高：試驗(yàn)荷載60 kN/m2不破壞。

3）環(huán)保、回收價(jià)值高：鋁合金模板為環(huán)保、可回收的建筑材料。

4）施工精度高：模板間拼縫可控制到1 mm以內(nèi)，達(dá)到清水混凝土效果。

5）施工效率高：鋁合金建筑模板安拆方便，完全可由人工拼裝，或者拼裝成片后整體由機(jī)械吊裝，模板設(shè)置快拆系統(tǒng)，可縮短工期。

6）支撐簡單：操作空間大，安裝方便，無活動(dòng)配件，現(xiàn)場易管理。

7）文明施工程度高：施工現(xiàn)場建筑廢料少，場地整潔、干凈。

4.2 與傳統(tǒng)工藝相比的優(yōu)勢

1）支撐系統(tǒng)改進(jìn)為鋁合金模板輪扣支撐系統(tǒng)，可滿足任何高度的模板支撐，可對(duì)3.2 m以上高度的模板進(jìn)行支撐。系統(tǒng)由獨(dú)立支撐改為支撐架體，提高了支撐穩(wěn)定性。

2）采用三段式止水螺栓代替?zhèn)鹘y(tǒng)止水螺桿，無需氣割外露的螺桿及用防銹漆涂刷螺桿端部。避免了氣割產(chǎn)生的氣體污染，以及墻體局部因高溫出現(xiàn)水泥崩裂、少量螺桿輕微松動(dòng)等現(xiàn)象。三段式止水螺桿不用切割，取出杯頭后可用高強(qiáng)度水泥砂漿補(bǔ)平，拆卸后的端桿可以重復(fù)利用，節(jié)約施工成本。

3）利用一種獲專利授權(quán)的鋁合金模板防變形墊，解決了鋁合金模板因開對(duì)拉螺栓孔后模板強(qiáng)度減弱的問題。

5 結(jié)語

本工程的地下綜合管廊采用鋁合金模板進(jìn)行施工。在實(shí)際應(yīng)用過程中，通過將鋁合金模板單頂支撐系統(tǒng)改進(jìn)為鋁合金模板輪扣支撐系統(tǒng)，并創(chuàng)新應(yīng)用三段式止水螺栓與鋁合金模板防變形墊，從而有效提高了混凝土的觀感質(zhì)量。鋁合金模架系統(tǒng)在本工程地下綜合管廊的應(yīng)用中取得一定的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，可為類似工程提供借鑒。