外鋼內(nèi)木模架體系在機(jī)場(chǎng)高聳塔臺(tái)筒體外墻快速高效建造中的應(yīng)用

林佳銘 王昌旭

上海建工五建集團(tuán)有限公司 上海 200063

近年來，國(guó)內(nèi)航空運(yùn)輸業(yè)快速增長(zhǎng)，機(jī)場(chǎng)運(yùn)行規(guī)模不斷擴(kuò)大、航班量快速上升，飛機(jī)起降架次不斷攀升，機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)的新建、擴(kuò)建成為機(jī)場(chǎng)改擴(kuò)建工程其中一項(xiàng)內(nèi)容。隨著人們對(duì)建筑審美標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，在機(jī)場(chǎng)高聳塔臺(tái)設(shè)計(jì)中，建筑外形日益獨(dú)特新穎、結(jié)構(gòu)形式愈加復(fù)雜，組合形式豐富多樣，圓形、弧形等不規(guī)則曲面結(jié)構(gòu)在塔臺(tái)設(shè)計(jì)中不斷涌現(xiàn)。由于功能要求，塔臺(tái)通常是機(jī)場(chǎng)內(nèi)最高的建筑物，且一般采用框架核心筒結(jié)構(gòu)[1]。而塔臺(tái)混凝土核心筒的施工質(zhì)量直接影響著塔臺(tái)的整體穩(wěn)定性和安全性。采用不同的模板體系進(jìn)行塔臺(tái)混凝土核心筒施工，其施工的特點(diǎn)以及難度差異性較大，會(huì)直接影響塔臺(tái)核心筒筒體建造速度以及混凝土的施工質(zhì)量。因此，塔臺(tái)施工過程中，對(duì)各種模板的特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比、分析，科學(xué)合理地選擇和設(shè)計(jì)模板體系尤為重要[2]。

塔臺(tái)混凝土核心內(nèi)筒通常采用倒模、滑模施工工藝，施工過程中對(duì)機(jī)械設(shè)備依賴性強(qiáng)[3]。倒模 倒一澆一 的施工工藝，存在難以保證塔臺(tái)筒體整體性能、靈活性差、施工工期長(zhǎng)等問題[4]。

外鋼內(nèi)木模架體系既充分利用了定型大鋼模板重復(fù)利用率高、施工成形質(zhì)量好的特點(diǎn)，又綜合木模板靈活、適用性強(qiáng)和施工便捷的優(yōu)勢(shì)，得以實(shí)現(xiàn)混凝土核心筒整層墻柱、梁板混凝土一次澆筑成形，能有效地提高混凝土核心筒的施工質(zhì)量和縮短施工工期，同時(shí)也充分地保障了塔臺(tái)混凝土核心筒整體性和安全性[5]。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

海口美蘭國(guó)際機(jī)場(chǎng)新塔臺(tái)工程（航管樓、新塔臺(tái)）位于?？诮瓥|新區(qū)臨空經(jīng)濟(jì)區(qū)，包含1棟22層塔臺(tái)和1棟5層航管樓。

1.2 混凝土筒體外墻概況

本工程新塔臺(tái)結(jié)構(gòu)高度106.70 m，采用混凝土筒體＋上部鋼框架結(jié)構(gòu)的混合結(jié)構(gòu)形式?；炷镣搀w為圓形截面，直徑為12 m，由剪力墻和異形（約束）構(gòu)造邊緣柱組成，如圖1所示。剪力墻厚度及異形（約束）構(gòu)造邊緣柱截面隨著筒體高度逐步變化。大截面異形（約束）構(gòu)造邊緣柱地下1層至地上14層為內(nèi)置十字形型鋼勁性鋼骨柱，地上15ü 20層為鋼筋混凝土異形柱，21層為內(nèi)置鋼管勁性鋼骨柱。塔臺(tái)上部結(jié)構(gòu)下小上大，12層以上結(jié)構(gòu)分段外挑。塔臺(tái)筒體剪力墻厚度：地下1層至地上6層為500 mm，地上7ü 15層為400 mm，地上16ü 21層為300 mm。

圖1 塔臺(tái)筒體墻柱平面布置

2 混凝土筒體施工重點(diǎn)和難點(diǎn)

2.1 塔臺(tái)施工工期緊

本工程新塔臺(tái)合同工期為395 d，預(yù)期施工工期約為14個(gè)月，相比其他機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)的平均施工工期19個(gè)月，工期縮短近26%。

2.2 筒體模板安、拆困難

本工程塔臺(tái)為圓形筒體，空間狹小，筒體直徑僅為12 m，剪力墻為曲面形式，弧形模板的安裝曲率、拼縫控制要求高，對(duì)模板的安裝精度要求高。在模板安裝過程中，由于剪力墻和異形勁性柱中存在密集的鋼筋、鋼柱，導(dǎo)致筒體外墻采用止水螺桿拉結(jié)加固困難。

塔臺(tái)筒體層高以4.2、5.4 m為主，塔臺(tái)內(nèi)部可使用模板安裝、拆卸施工空間約60 m2，占塔臺(tái)該樓層建筑面積的53%左右。內(nèi)架與剪力墻模板之間施工工作面狹小，操作空間有限，再加上筒體層高整體較高，筒體外墻模板安裝、拆卸難度大。

2.3 材料垂直轉(zhuǎn)運(yùn)難度大

采用墻柱、梁板整體現(xiàn)澆形式，內(nèi)架與剪力墻模板之間空間狹小，拆卸困難，梁板澆筑后，拆卸后的模板、加固鋼管等施工材料，在樓層之間垂直轉(zhuǎn)運(yùn)空間僅為筒體內(nèi)樓梯和電梯井，面積約為28 m2，占塔臺(tái)該樓層建筑面積25%左右，施工空間狹小。塔臺(tái)筒體底部并無(wú)門窗洞口，導(dǎo)致筒體內(nèi)施工材料無(wú)法直接向外運(yùn)輸，塔臺(tái)筒體內(nèi)材料垂直轉(zhuǎn)運(yùn)困難。

2.4 塔臺(tái)筒體垂直度控制

塔臺(tái)屬于高聳建筑，其豎向受力構(gòu)件偏差對(duì)塔臺(tái)結(jié)構(gòu)的受力性能、安全性能和使用性能都會(huì)產(chǎn)生直接影響，而模板安裝的垂直度控制又是保證筒體剪力墻垂直度的基礎(chǔ)，因此塔臺(tái)混凝土筒體模板以及現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的垂直度控制尤為重要。在塔臺(tái)筒體施工中，模板垂直度允許偏差在層高≤5 m時(shí)為6 mm，在層高＞5 m時(shí)為8 mm，現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)垂直度允許偏差在層高≤5 m時(shí)為8 mm，在層高＞5 m時(shí)為10 mm，且塔臺(tái)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的垂直度允許偏差需控制在塔臺(tái)全高的1/1 000，且應(yīng)＜30 mm。

3 外鋼內(nèi)木模架體系設(shè)計(jì)

本工程塔臺(tái)筒體外墻采用外鋼內(nèi)木模架體系，即在塔臺(tái)筒體外墻外側(cè)采用定型鋼模板，塔臺(tái)筒體外墻內(nèi)側(cè)采用弧形木模板，鋼模板與木模板之間采用止水螺桿進(jìn)行拉結(jié)，定型鋼模板之間采用螺栓連接，弧形木模板之間采用凹凸槽連接，如圖2所示。

圖2 筒體外墻外鋼內(nèi)木模架體系剖面

4 塔臺(tái)筒體結(jié)構(gòu)外鋼內(nèi)木模架體系施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 塔臺(tái)筒體施工工藝

測(cè)量放線→鋼、木大模板拼裝→鋼柱焊接、墻柱鋼筋安裝→內(nèi)側(cè)木模板安裝→外側(cè)鋼模板安裝→墻柱模板垂直度校正→墻柱模板穿對(duì)拉螺桿加固→梁板模板安裝、鋼筋綁扎→墻柱、梁板混凝土澆筑

4.2 外側(cè)鋼模板加固及支撐施工技術(shù)

塔臺(tái)筒體外墻鋼模板采用定型大鋼模板，沿筒體外圈周長(zhǎng)進(jìn)行十等分，采用共10塊大鋼模進(jìn)行筒體外墻模板施工，盡可能降低因模板施工誤差及變形對(duì)混凝土施工質(zhì)量造成的影響，并可以最大限度減少施工工作量。層高為5.4 m的筒體，每塊大鋼模由3塊高度分別為1.5、1.7、2.3 m的定型鋼模板用螺栓拼接而成，再用塔吊進(jìn)行大鋼模板的吊運(yùn)、安裝。

鋼模板與木模板之間采用對(duì)拉螺桿拉結(jié)加固，但因異形柱內(nèi)鋼筋密集，對(duì)拉螺桿施工困難，故將止水螺桿一端與異形柱中縱筋焊接，形成拉結(jié)加固。塔臺(tái)筒體剪力墻外墻施工過程中，為了使對(duì)拉螺桿之間受力均勻，防止加固引起的大鋼模板變形，本工程在鋼模板加固時(shí)，采用雙拼鋼管作為圍檁，配合止水螺桿拉結(jié)進(jìn)行加固。由于一整塊大鋼模板質(zhì)量約2 t，為避免在混凝土振搗過程中，發(fā)生模板移位滑脫等情況，在鋼模板底部設(shè)置鋼槽，將鋼槽卡在頂層頂板預(yù)埋的預(yù)留鋼筋上進(jìn)行支撐。

4.3 內(nèi)側(cè)木模板“整裝散拆”施工技術(shù)

塔臺(tái)筒體外墻內(nèi)側(cè)木模板采用 整裝散拆 施工技術(shù)，即在模板安裝時(shí)，根據(jù)施工圖模板尺寸，在模板加工場(chǎng)預(yù)先將弧形木模板拼裝成大模板，再整體吊裝、拼接和加固。

采用整體拼裝后吊運(yùn)安裝的施工工藝，可以在鋼筋綁扎的同時(shí)進(jìn)行大模板的拼裝，減少了鋼筋綁扎后模板施工的工作量，從而有效地提高了模板的施工效率，縮短了施工工期。采用整體拼裝的方式，加上凹凸槽的設(shè)計(jì)，提高了弧形剪力墻模板拼縫處混凝土的澆筑質(zhì)量。

本工程墻柱、梁板混凝土一次澆筑成形，加上塔臺(tái)筒體施工工作面狹小，導(dǎo)致整裝的拼裝木模板無(wú)法進(jìn)行吊運(yùn)，除了樓梯間、電梯井及空腔部分模板可采用 整裝整拆 的施工工藝之外，其余的大部分只能將拼裝成整體的大模板，散拆成小塊弧形木模板進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。

4.4 塔臺(tái)筒體垂直度控制技術(shù)

本工程在模板施工中，以塔臺(tái)筒體中心點(diǎn)為控制點(diǎn)，進(jìn)行塔臺(tái)筒體測(cè)量放線，將模板安裝的垂直度控制在8 mm以內(nèi)。除此之外，工程對(duì)弧形木模板以及定型大鋼模板進(jìn)行了編號(hào)，在同一位置使用相同的模板，從而防止因模板位置改變而導(dǎo)致模板拼接不緊密。

鋼模板施工時(shí)，在本層施工的鋼模板拼裝完成后，在鋼模板頂部?jī)?nèi)緊貼1層薄木模板，控制因混凝土振搗等施工問題引起的鋼模板脹模，從而防止下一層模板施工時(shí)，出現(xiàn)鋼模板因脹模而無(wú)法緊密連接的現(xiàn)象。

5 實(shí)施效果

本工程在機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)筒體中應(yīng)用外鋼內(nèi)木模板體系，施工完成后，塔臺(tái)筒體混凝土成形效果好，剪力墻垂直度合格率高。經(jīng)驗(yàn)收，滿足設(shè)計(jì)和使用要求，符合現(xiàn)行國(guó)家、行業(yè)的質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)以及驗(yàn)收規(guī)范要求，一次檢測(cè)驗(yàn)收合格。

6 效益分析

6.1 社會(huì)與環(huán)保效益分析

本工程通過外鋼內(nèi)木模架體系的應(yīng)用，有效地解決了機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)筒體外墻模板加固難度大，模板的安裝、拆除及支撐困難，模板的施工質(zhì)量難保證和工期緊等施工難點(diǎn)，保證了剪力墻的施工進(jìn)度和施工質(zhì)量，贏得了同行的一致稱贊，提升了企業(yè)形象，取得了良好的社會(huì)效益。

外鋼內(nèi)木模架體系筒體外側(cè)采用定型鋼模板，提高了模板重復(fù)使用次數(shù)，減少了木模的使用；內(nèi)側(cè)弧形模板根據(jù)圓形曲率進(jìn)行定制，降低了木材的消耗。

6.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

本工程通過外鋼內(nèi)木模架體系的應(yīng)用，有效保證了剪力墻垂直度合格率，減少返工修補(bǔ)的施工費(fèi)用。同時(shí)與滑模、滑框提模等施工工藝相比，減少了提升設(shè)備的租賃費(fèi)用。通過優(yōu)化施工工藝，實(shí)現(xiàn)了資源的合理配置，減少了勞務(wù)成本的投入，節(jié)約了建設(shè)成本。

6.3 工期效益分析

本工程通過外側(cè)鋼模板加固及支撐施工技術(shù)、內(nèi)側(cè)木模板 整裝散拆 施工技術(shù)、塔臺(tái)筒體垂直度控制技術(shù)等快速高效建造關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)塔臺(tái)筒體施工工藝進(jìn)行合理優(yōu)化，工期由原先的7 d/層，縮短為5 d/層，縮短約28%。

7 結(jié)語(yǔ)

本工程通過外鋼內(nèi)木模架體系中外側(cè)鋼模板加固及支撐施工技術(shù)、內(nèi)側(cè)木模板 整裝散拆 施工技術(shù)、塔臺(tái)筒體垂直度控制技術(shù)等快速高效建造關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，不僅提升了塔臺(tái)筒體混凝土的施工質(zhì)量，而且縮短了施工工期，實(shí)現(xiàn)了塔臺(tái)筒體的快速建造。外鋼內(nèi)木模架體系為現(xiàn)有技術(shù)的施工效率低下、施工質(zhì)量難以保證等施工難題，提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、使用范圍廣、工作和運(yùn)行效率高、施工速度快、施工方法簡(jiǎn)單的模架施工體系。該體系適用于具有施工工藝復(fù)雜、施工作業(yè)面小、施工難度大、施工工期短的塔臺(tái)筒體施工[6-7]。

綜上所述，外鋼內(nèi)木模架體系具有良好的社會(huì)和環(huán)保效益、經(jīng)濟(jì)效益、工期效益，對(duì)類似工程具有一定的借鑒價(jià)值。