基于全混凝土外墻結(jié)構(gòu)的鋁合金模板配合懸挑架施工技術(shù)

張龍洋 田曉航 馮家強(qiáng) 余文龍

中建二局第二建筑工程有限公司 廣東 深圳 518052

1 工程概況

聯(lián)投東方華府三期項目位于深圳市寶安區(qū)松崗街道東方大道南側(cè)園區(qū)，總建筑面積為33萬 m2，總用地面積為4.15萬 m2，由1棟辦公樓及8棟住宅樓組成，地上33～43層、地下3～4層，建筑最高148 m。8棟住宅樓采用框支-剪力墻結(jié)構(gòu)形式，標(biāo)準(zhǔn)層采用 鋁合金模板＋懸挑架 的施工工藝，外墻設(shè)計為全混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。

2 總體思路

鋁合金模板深化設(shè)計階段注重工字鋼穿鋁合金模板部位的配模設(shè)計，通過三維配模深化設(shè)計模擬，提前解決工字鋼定位和鋁合金模板在深化設(shè)計過程中容易產(chǎn)生沖突的問題。工字鋼穿剪力墻采用工廠預(yù)制定型化擠塑板封堵，解決傳統(tǒng)封堵使用木盒不容易拆除且容易產(chǎn)生漏漿脹模的問題。工字鋼穿鋁合金模板周邊采用鋁塑結(jié)合方式，解決工字鋼洞口周邊模板加固困難的問題。外架連墻件優(yōu)化為裝配式連墻件，通過工人操作難易程度分析及外架安全性論證，解決連墻件和鋁合金模板、外剪力墻結(jié)構(gòu)之間的沖突問題，從而避免連墻件部位穿結(jié)構(gòu)墻的預(yù)留孔出現(xiàn)滲漏情況。

3 工藝流程

鋁合金模板深化設(shè)計→第n層懸挑工字鋼定位放線、工字鋼錨環(huán)預(yù)埋→工字鋼及定型化擠塑板安裝→工字鋼周邊凹形鋁塑板制作安裝→第n＋1層懸挑外架搭設(shè)、豎向鋁合金模板安裝、連墻件穿墻錐形套管固定→第n＋1層主體結(jié)構(gòu)施工、鋁合金模板拆除、取出錐形套管→第n＋1層外架連墻件安裝→第n＋2層主體結(jié)構(gòu)施工、工字鋼斜拉鋼絲繩拉環(huán)及連墻件穿墻套管預(yù)埋→拉設(shè)工字鋼斜拉鋼絲繩、第n＋2層懸挑外架搭設(shè)、連墻件安裝→第n＋3層外架搭設(shè)、主體結(jié)構(gòu)施工、連墻件安裝，并依次逐層向上循環(huán)施工

4 關(guān)鍵技術(shù)

4.1 懸挑外架和鋁合金模板三維配模深化設(shè)計技術(shù)

通過鋁合金模板PKPM三維配模技術(shù)，結(jié)合工字鋼平面布置圖、卸荷鋼絲繩拉結(jié)點平面布置圖、連墻件平面布置圖對鋁合金模板進(jìn)行深化設(shè)計[1-2]。

鋁合金模板外墻K板設(shè)置：根據(jù)工字鋼排布采取交錯布置，一般位置K板板頂標(biāo)高高出樓板面50 mm，工字鋼穿墻位置K板板頂標(biāo)高同板面標(biāo)高。

工字鋼穿剪力墻位置鋁合金模板配板：工字鋼穿剪力墻位置內(nèi)外豎向鋁合金模板采用分段式設(shè)計，下段為分段小板，懸挑層取出工字鋼穿過的鋁合金模板小板，工字鋼從洞口穿過，非懸挑層通過銷釘將分段大小板連接，完成封模。

鋁合金模板背楞設(shè)置：工字鋼部位鋁合金模板首道背楞整體提高50 mm，避免鋁合金模板背楞與穿剪力墻的工字鋼出現(xiàn)沖突。

4.2 懸挑工字鋼錨固環(huán)精確預(yù)埋定位技術(shù)

工字鋼錨固環(huán)的位置決定了工字鋼的定位，因此保證錨固環(huán)的精確定位是確保工字鋼定位準(zhǔn)確的關(guān)鍵。根據(jù)懸挑外架平面圖對工字鋼定位放線，使用PVC管模擬工字鋼擺放路徑，保證PVC管從鋁合金模板預(yù)留洞口穿過，在板面使用油漆涂刷工字鋼U形卡環(huán)定位線。在穿墻位置，控制U形卡環(huán)與墻面距離≥250 mm；墻端非穿墻工字鋼時，控制U形卡環(huán)與墻端距離≥300 mm，滿足鋁合金模板安裝操作面的要求。

為保證工字鋼部位鋁合金模板平整度要求，結(jié)合墻柱鋼筋上的結(jié)構(gòu)50控制點，采用一種定型化鋼筋三腳架板厚控制器及激光找平儀器，澆筑時配合刮尺使用，控制樓板厚度、平整度。在混凝土收平后取出，其頂標(biāo)高同樓板面標(biāo)高，三腳架中心間距控制在2 m左右。

4.3 工字鋼穿剪力墻定型化擠塑板封堵及鋁塑結(jié)合技術(shù)

4.3.1 工字鋼及定型化擠塑板安裝

結(jié)構(gòu)板面混凝土澆筑完成后，在U形卡環(huán)內(nèi)安裝工字鋼，并根據(jù)豎向鋁合金模板安裝空間在U形卡環(huán)范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整工字鋼，確保工字鋼不與相鄰鋁合金模板沖突后加固工字鋼。然后穿入一種定型化聚苯板，聚苯板根據(jù)工字鋼的型號在工廠定型化加工而成，以20#工字鋼為例，其加工斷面如圖1所示。

圖1 穿工字鋼定型化擠塑板

定型化聚苯板可緊密地嵌入工字鋼上。

4.3.2 工字鋼周邊凹形鋁塑板制作安裝

墻體豎向鋼筋綁扎完成后，在工字鋼套入的聚苯板兩側(cè)各安裝一張裁剪后的倒凹字形鋁塑板（厚度5 mm），卡在工字鋼上方（圖2）。

圖2 凹形鋁塑板大樣

凹形鋁塑板內(nèi)部開槽尺寸為工字鋼寬h 工字鋼高，外部尺寸為（工字鋼寬＋320 mm）h （工字鋼高＋150 mm）。通過鋁塑板代替?zhèn)鹘y(tǒng)木模板封堵的優(yōu)勢在于其裁剪方便，用壁紙刀便可切割成任意形狀，并且鋁塑板硬度較高，安裝拆除便利，結(jié)構(gòu)成形效果好，不會產(chǎn)生木屑，有利于環(huán)保和安全文明施工。

鋁塑板固定完成后，安裝分段鋁合金模板墻板，為了保證鋁塑板的穩(wěn)定性，防止底部混凝土壓力過大造成脹模，在靠近工字鋼一側(cè)設(shè)置65 mmh 65 mm角鋁或者鋁合金模板小板作為鋁塑板的加固背楞，角鋁單側(cè)鉆孔，孔位和鋁合金模板側(cè)邊孔位一一對應(yīng)，通過銷釘和銷片與鋁合金模板墻板連接，接著完成豎向墻體其他鋁合金模板墻板的安裝。

4.4 懸挑外架穿剪力墻裝配式可拆卸連墻件施工技術(shù)

1）第n＋1層懸挑外架搭設(shè)，安裝豎向鋁合金模板，固定連墻件穿墻錐形套管。

①鋁合金模板定位開孔。第n＋1層外腳手架搭設(shè)完成后，按照連墻件平面布置圖中的定位，在連墻件拉結(jié)點的立桿位置用彩色油性筆做好標(biāo)記，將對應(yīng)拉結(jié)點在z軸方向與外架主節(jié)點的距離控制在200 mm以內(nèi)，并盡量靠近樓層上部結(jié)構(gòu)（n＋1層板面標(biāo)高－400 mm），以保證外架不超過一層半的懸挑高度，墻柱外側(cè)鋁合金模板安裝完成后，將立桿標(biāo)記點投射到墻柱外側(cè)的鋁合金模板上，鉆孔位置確定后用彩色筆做好標(biāo)記，采用鋁合金模板專用電鉆鉆φ12 mm的圓孔。

②錐形套管預(yù)埋。穿墻套管采用一種新型加工的內(nèi)嵌螺帽式錐形套管（圖3），并用螺栓固定在單側(cè)鋁合金模板墻板上。采用錐形套管的作用為：一是形成結(jié)構(gòu)預(yù)留洞口，連墻件穿過預(yù)留洞口和剪力墻結(jié)構(gòu)形成拉結(jié)；二是結(jié)構(gòu)預(yù)留洞形成外側(cè)大內(nèi)側(cè)小的喇叭口，防止雨水倒灌到室內(nèi)；三是錐形套管大口內(nèi)部鑲嵌固定螺母，通過螺栓將套管牢牢固定在鋁合金模板上，防止套管出現(xiàn)偏位，保證預(yù)留洞口的準(zhǔn)確性。

圖3 定制錐形套管加工示意

2）第n＋1層主體結(jié)構(gòu)施工，拆除鋁合金模板，取出錐形套管，安裝第n＋1層外架連墻件。當(dāng)?shù)趎＋1層混凝土澆筑完成后，拆除墻柱鋁合金模板，用錘子將錐形套管敲出，結(jié)構(gòu)形成錐形孔位，將連墻件穿過結(jié)構(gòu)預(yù)留孔洞。由于本工程主體結(jié)構(gòu)優(yōu)化為全混凝土外墻，外窗洞口周邊、窗下反坎及飄窗節(jié)點為混凝土結(jié)構(gòu)，在剪力墻和飄窗結(jié)構(gòu)反坎部位的連墻件采用一種特殊的裝配式連墻件結(jié)構(gòu)（圖4、圖5）。連墻件采用φ48 mmh 3.0 mm鋼管和M16圓鋼焊接而成，采用E43型焊條或者CO2氣體保護(hù)焊焊接，焊縫長度200 mm。鋼管長度等于結(jié)構(gòu)外墻外側(cè)到外架外排立桿間距加150 mm，圓鋼鋼筋長度等于剪力墻厚度加300 mm，圓鋼端部套絲段長度100 mm，穿鋼板墊片，并采用M16雙螺帽和結(jié)構(gòu)連接。該連墻件經(jīng)過拉拔試驗測試，當(dāng)拉拔力達(dá)到70 kN時，鋼管發(fā)生變形，逐步增加拉力后鋼筋被拉斷裂，焊縫部位未出現(xiàn)開裂，因此本連墻件的抗拉拔力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過雙扣件12 kN的抗滑移力，其安全性滿足要求，并可周轉(zhuǎn)使用。

圖4 剪力墻部位連墻件節(jié)點

圖5 飄窗反坎結(jié)構(gòu)部位連墻件節(jié)點

4.6 懸挑外架斜拉、卸荷鋼絲繩裝配式可拆卸拉環(huán)施工技術(shù)

1）第n＋2層主體結(jié)構(gòu)施工，工字鋼斜拉鋼絲繩拉環(huán)及連墻件穿墻套管預(yù)埋。鋼絲繩拉環(huán)選用φ20 mm圓鋼作為穿錨材料，在車間內(nèi)定型加工，螺栓前段制成圓環(huán)，圓環(huán)口處采用雙面搭接焊，搭接長度不小于100 mm，螺栓后錨固端采用機(jī)械過絲，絲牙長度為100 mm，穿厚10 mm墊板采用高強(qiáng)雙螺帽與結(jié)構(gòu)擰緊。第n＋2層主體結(jié)構(gòu)施工時，當(dāng)墻柱外側(cè)鋁合金模板安裝時，按照懸挑外架斜拉鋼絲繩錨固環(huán)定位圖，在墻柱外側(cè)鋁合金模板上標(biāo)記出鋼絲繩錨環(huán)的位置，并用鋁合金模板專用電鉆在此處鉆φ12 mm的圓孔，然后將錐形套管和鋁合金模板孔位連接，此錐形套管同連墻件預(yù)埋用的錐形套管一致，作用相同。

2）拉設(shè)工字鋼斜拉鋼絲繩，第n＋2層懸挑外架搭設(shè)，連墻件安裝?；炷翝仓瓿珊?，拆除鋁合金模板和錐形套管，將鋼絲繩拉環(huán)穿入結(jié)構(gòu)預(yù)留的孔洞，轉(zhuǎn)動螺栓使圓環(huán)口朝上，后端加設(shè)鋼墊板，用扳手?jǐn)Q緊雙螺帽，將卸載鋼絲繩穿入拉環(huán)前端圓環(huán)內(nèi)并用繩卡固定。后期懸挑架拆除時，連墻件和鋼絲繩拉環(huán)拆卸后均可周轉(zhuǎn)使用，結(jié)構(gòu)預(yù)留的孔洞注入微膨脹水泥砂漿封堵。

5 效益分析

通過對鋁合金模板配合懸挑架施工技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化，引入裝配式、定型化、綠色施工的思想。新方法工藝簡單、架體安全可靠、可操作性好，將外架對鋁合金模板和結(jié)構(gòu)的影響減少到最小，一方面解決了懸挑工字鋼穿過鋁合金模板封堵的問題，另一方面解決了外架連墻件和剪力墻結(jié)構(gòu)連接困難的問題，也避免了外墻結(jié)構(gòu)預(yù)留孔容易出現(xiàn)滲漏的隱患。該技術(shù)創(chuàng)新采用的定制擠塑板、特制錐形套管、裝配式連墻件等材料均可在工廠定型加工，并且可多次周轉(zhuǎn)回收利用，現(xiàn)場安裝簡單便捷，有利于減少勞動力和材料的投入，達(dá)到降本增效的目的。

本技術(shù)適用于主體結(jié)構(gòu)采用鋁合金模板施工、外腳手架采用普通懸挑式外腳手架施工的工程，特別是住宅外墻優(yōu)化為全混凝土外墻結(jié)構(gòu)時，可凸顯出其優(yōu)越性。

6 結(jié)語

通過現(xiàn)場實踐結(jié)果及分析得出以下結(jié)論：

1）通過提前繪制工字鋼平面布置圖、卸荷鋼絲繩拉結(jié)點平面布置圖，開展鋁合金模板深化設(shè)計工作，內(nèi)外豎向鋁合金模板采用分離組合設(shè)計，避免鋁合金模板在懸挑層因沖突產(chǎn)生的切割損耗。

2）工字鋼穿外剪力墻鋁合金模板周邊采用定型化擠塑板和鋁塑板封堵，利用角鋁作為鋁塑板加固背楞，同傳統(tǒng)的埋設(shè)木盒子和木模板封堵相比，大大降低了洞口的封堵難度，提升了工字鋼穿墻部位結(jié)構(gòu)成形的觀感質(zhì)量。

3）采用新型特制錐形套管代替?zhèn)鹘y(tǒng)預(yù)埋PVC套管作為鋼絲繩錨環(huán)和裝配式連墻件穿墻孔預(yù)埋的方法，錐形套管拆卸便捷，結(jié)構(gòu)預(yù)留洞為喇叭形，后期通過注入膨脹防水砂漿實現(xiàn)封堵密實的效果，并可防止外墻雨水倒灌到室內(nèi)。套管內(nèi)部嵌固螺帽，通過螺栓將套管牢牢固定在鋁合金模板上方，防止套管出現(xiàn)偏位，保證預(yù)留洞口的準(zhǔn)確性。錐形套管材料僅需投入1層，可同鋁合金模板一起層層周轉(zhuǎn)使用，解決了傳統(tǒng)套管一次性投入費用高的問題。

4）穿過飄窗、剪力墻位置的連墻件采用可拆卸裝配式鋼絲繩拉環(huán)，結(jié)構(gòu)施工中提前預(yù)埋定制錐形套管，裝配式錨固環(huán)拆卸后可周轉(zhuǎn)使用，節(jié)約成本，結(jié)構(gòu)預(yù)留孔洞后期注入膨脹水泥砂漿封堵，保證結(jié)構(gòu)外墻不出現(xiàn)滲漏情況。

5）采用鋼管和圓鋼焊接形成的外架連墻件，裝配式安裝拆卸便捷，加工成本低廉，安全性經(jīng)過試驗檢驗滿足要求，解決了外架連墻件和剪力墻結(jié)構(gòu)連接困難的問題，也避免了傳統(tǒng)外墻連墻件結(jié)構(gòu)預(yù)留孔過大容易出現(xiàn)外墻滲漏的隱患。