組合鋁合金模板在高層住宅建筑施工中的深化設(shè)計(jì)研究及應(yīng)用

錢廣鎮(zhèn)，劉 朋

(1. 北京建工博海建設(shè)有限公司，北京 豐臺(tái) 100166；2.中色資源環(huán)境工程股份有限公司，北京 順義 101300)

0 引言

當(dāng)前傳統(tǒng)的二次結(jié)構(gòu)施工過程，均是在主體混凝土結(jié)構(gòu)施工完成后再進(jìn)行砌筑施工。傳統(tǒng)的砌筑工程有著施工強(qiáng)度高、運(yùn)輸損耗大、一二次結(jié)構(gòu)交接處空鼓開裂、外墻滲漏水、外窗口滲漏水、占用工期長，綜合效益差的缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的二次結(jié)構(gòu)施工與一次結(jié)構(gòu)施工需要技術(shù)間歇時(shí)間有著時(shí)間和空間上的沖突，須在設(shè)計(jì)圖紙要求一次結(jié)構(gòu)全部施工完成，沉降達(dá)標(biāo)才可“自上而下”進(jìn)行二次結(jié)構(gòu)施工，保證二次結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的荷載逐步漸進(jìn)施加傳遞至基礎(chǔ)，避免基礎(chǔ)發(fā)生沉降不均勻等質(zhì)量問題。傳統(tǒng)的二次結(jié)構(gòu)施工在當(dāng)下高速發(fā)展的建筑進(jìn)程中，嚴(yán)重制約著工期且存在較多的質(zhì)量通病。

組合鋁合金模板作為一種新興的施工工藝，中國建筑市場(chǎng)的應(yīng)用已越來越多，施工技術(shù)也日益成熟，同時(shí)鋁合金模板的優(yōu)勢(shì)也在不斷地被大多數(shù)施工單位認(rèn)可。高層住宅建筑使用組合鋁合金模板工藝時(shí)，應(yīng)全面熟悉圖紙及規(guī)范要求、標(biāo)準(zhǔn)層非標(biāo)層的變化、建筑底部及頂部外部造型的變化；同時(shí)，保證管理人員和操作工人經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)且合格后，方可對(duì)鋁合金模板進(jìn)行更深一步的深化設(shè)計(jì)。對(duì)于一些超模數(shù)，難以配置的部位，可酌情考慮木模板與鋁合金模板結(jié)合匹配作業(yè)，以保證工期和施工成本。

本文“當(dāng)代上品府地塊三項(xiàng)目”為住宅項(xiàng)目，住宅樓為剪力墻結(jié)構(gòu)，其余配套及地下車庫均為框架結(jié)構(gòu)。工程位于山西省晉中市榆次區(qū)，是集現(xiàn)代科技化整體式車庫、人車分流的一類高層住宅小區(qū)。該工程包括8棟高層住宅樓和6#樓一棟配套用房，以及人防室外出入口、地下車庫(含人防和非人防區(qū)域)和兩處大門。項(xiàng)目各建筑物類型見表1。

表1 當(dāng)代上品府地塊三項(xiàng)目各建筑物類型

1 模板選型與深化設(shè)計(jì)

1.1 模板選型

為實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保綠色施工、加快施工進(jìn)度、提高施工質(zhì)量、促進(jìn)文明施工的目標(biāo)。項(xiàng)目施工管理團(tuán)隊(duì)從技術(shù)質(zhì)量、安全生產(chǎn)、文明施工、環(huán)境保護(hù)、綠色施工和商務(wù)成本等方面全方位分析，對(duì)比各類模板工藝及成本測(cè)算，確認(rèn)組合鋁合金模板技術(shù)可達(dá)到表觀質(zhì)量好、降低二次結(jié)構(gòu)措施費(fèi)、薄層抹灰、防滲漏的效果好、伸縮縫處施工方便、現(xiàn)場(chǎng)安全文明及綠色施工的要求，能較好地解決傳統(tǒng)施工的痛點(diǎn)問題。決定1～5#樓、7～9#樓8棟高層建筑標(biāo)準(zhǔn)層三層及以上使用組合鋁合金模板快拆體系的工藝，施工現(xiàn)場(chǎng)每棟高層各采用一套模板主系統(tǒng)，三套樓板底支撐，三套梁底支撐，四套懸挑結(jié)構(gòu)底部支撐。

1.2 深化設(shè)計(jì)

在采用組合鋁合金模板技術(shù)后，經(jīng)過反復(fù)探索研究，確定75%構(gòu)造柱、整體外墻、廚房衛(wèi)生間全部反坎、10%內(nèi)構(gòu)造墻、不同墻體交接處的壓槽和窗口防滲壓條、伸縮縫大模板等在一次結(jié)構(gòu)施工中帶入。從而更有效地降低了二次結(jié)構(gòu)、裝飾裝修及后期質(zhì)保的相關(guān)成本。在深化設(shè)計(jì)中提出的全現(xiàn)澆外墻施工，也為爬架的設(shè)計(jì)、施工提供了便利。

鋁模板深化設(shè)計(jì)前期，要確保施工圖紙完善且全部完成圖紙會(huì)審工作，避免后續(xù)產(chǎn)生設(shè)計(jì)變更，使深化設(shè)計(jì)適得其反，造成成本及工期增加。深化設(shè)計(jì)中務(wù)必考慮以下事宜：室外施工電梯留設(shè)進(jìn)出樓體位置；禁止頂板留設(shè)鋁模板傳料口；禁止設(shè)置卸料平臺(tái)；充分利用外爬架、廚衛(wèi)排風(fēng)口預(yù)留洞、天井、樓梯間及電梯間等部位傳料；屋面突出構(gòu)造盡量使用鋁模板拼接；采用租賃方式使用鋁模板時(shí)，與鋁模板租賃廠家針對(duì)圖紙變更及其技術(shù)指導(dǎo)等約定好相關(guān)售后事宜等工作。

1.2.1 鋁合金模板中的整體外墻、構(gòu)造墻柱、反坎

該工程在組合鋁合金模板施工深化圖紙中，將二次結(jié)構(gòu)75%構(gòu)造柱、整體外墻(含空調(diào)墻板)、廚房衛(wèi)生間全部反坎、10%內(nèi)構(gòu)造墻帶入一次結(jié)構(gòu)中施工。此優(yōu)化做法在施工上降低了二次結(jié)構(gòu)的工程量占比，減少了后期人工費(fèi)用和垂直運(yùn)輸機(jī)械租賃費(fèi)用，提高了構(gòu)造墻柱部位的表觀質(zhì)量，增加整體結(jié)構(gòu)完整性、防水性，節(jié)約了工期。整體外墻深化設(shè)計(jì)效果圖詳見圖1，內(nèi)構(gòu)造墻柱及反坎深化設(shè)計(jì)效果圖詳見圖2。

圖1 整體外墻深化設(shè)計(jì)效果圖

圖2 內(nèi)構(gòu)造墻柱及反坎深化設(shè)計(jì)效果圖

1.2.2 鋁合金模板施工中的壓槽、壓條

一二次結(jié)構(gòu)交接處壓槽：施工中現(xiàn)澆混凝土墻與二次結(jié)構(gòu)交接處，于現(xiàn)澆混凝土墻、梁端處做出壓槽企口，結(jié)合工程墻面做法及實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)材料，墻體、梁端部做出深10 mm寬100 mm的壓槽，在抹灰中將玻纖網(wǎng)格布平壓于現(xiàn)澆混凝土壓槽中，可更好的保障抹灰質(zhì)量。一二次結(jié)構(gòu)交接處深化設(shè)計(jì)圖詳見圖3，一二次結(jié)構(gòu)交接處壓槽效果圖詳見圖4。

圖3 一二次結(jié)構(gòu)交接處深化設(shè)計(jì)圖

圖4 一二次結(jié)構(gòu)交接處壓槽效果圖

外窗外周位置壓條：通過深化設(shè)計(jì)在外窗口外周位置預(yù)留深20 mm寬120 mm的壓槽，以精確加工的模板尺寸來維持結(jié)構(gòu)尺寸的一致性，窗口處的平整度和垂直度指標(biāo)明顯高于木模板。鋁模板安裝方便，窗口內(nèi)口及外口壓槽一次澆筑成型，混凝土成型和觀感質(zhì)量好，線條順直，混凝土成型顏色均勻，表面光滑，無麻面、漏漿，能施工成接近清水混凝土效果。此做法較傳統(tǒng)做法防滲漏效果更佳。外窗壓條深化設(shè)計(jì)圖詳見圖5，外窗壓條效果圖詳見圖6。

圖5 外窗壓條深化設(shè)計(jì)圖

圖6 外窗壓條效果圖

1.2.3 伸縮縫大模板

在樓體中部伸縮縫兩側(cè)剪力墻模板施工中，由于伸縮縫寬度小、長度大，采用傳統(tǒng)木模板施工方法，二段施工時(shí)工人無法進(jìn)入伸縮縫間進(jìn)行模板安裝拆除作業(yè)，兩側(cè)剪力墻施工后模板只能廢棄在伸縮縫內(nèi)，該施工方法不僅成本較高，而且廢棄在伸縮縫內(nèi)的模板將約束結(jié)構(gòu)自身的變形性能，進(jìn)而影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性能。施工中按照一段二段流水作業(yè)，在第一段施工的時(shí)候，可以在另一段上進(jìn)行操作施工，模板可以按照常規(guī)的方式設(shè)計(jì)安裝加固施工。第二段即為伸縮縫難以裝拆部位，在鋁合金模板施工中，將第二段伸縮縫位置剪力墻全面組裝，利用塔吊進(jìn)行吊裝入位。在鋁合金模板施工中，完全規(guī)避了木模施工中的弊端。

2 成果效益

2.1 工期保證

根據(jù)前期策劃施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用一套模板主系統(tǒng)、三套樓板底支撐、三套梁底支撐、四套懸挑結(jié)構(gòu)底部支撐，實(shí)現(xiàn)了每層節(jié)約1.5天的工期。為屋面工程、外保溫門窗工程及裝飾裝修工程等后續(xù)作業(yè)，節(jié)約了施工時(shí)間。

支撐系統(tǒng)簡單，穩(wěn)定性好，承載力較高；施工操作簡單，重量輕；模板設(shè)計(jì)人性化，便于工人安裝、拆除及傳送；不完全依賴機(jī)械，輕松拼裝。梁底、板底的支撐托成就了早拆技術(shù)，早拆效果較明顯，配模套數(shù)少。從澆筑完成的混凝土表面尺寸偏差合格率及現(xiàn)場(chǎng)安全文明的效果分析，深化做法間接的縮短了后續(xù)作業(yè)施工的準(zhǔn)備時(shí)間。

2.2 安全文明

組合鋁合金模板，整體式組裝觀感較佳，較傳統(tǒng)模板現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施過程中產(chǎn)生垃圾較少，拆除清理過程簡單安全，增強(qiáng)了施工樓層的安全文明效果；基本無需機(jī)械吊裝，建筑垃圾產(chǎn)生少；減少文明施工管理及其他輔助用工?，F(xiàn)場(chǎng)沒有木模板、方木等，有利于節(jié)約木材，綠色文明施工得到保證；不產(chǎn)生木屑等建筑垃圾，消防安全壓力較低。

2.3 質(zhì)量成果

組合鋁合金模板深化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，以精確加工的模板尺寸來維持結(jié)構(gòu)尺寸的一致性，平整度和垂直度指標(biāo)明顯高于木模板。樓層整體一次澆筑成型，混凝土成型和觀感質(zhì)量好，線條順直，混凝土成型顏色均勻，表面光滑，無麻面、漏漿，能施工成接近清水混凝土效果。樓面所有水電位預(yù)埋位置在支撐時(shí)進(jìn)行限位，確保預(yù)埋位置準(zhǔn)確、統(tǒng)一。衛(wèi)生間混凝土防水坎臺(tái)能夠一次性澆筑，避免了違反強(qiáng)制性條文規(guī)定的風(fēng)險(xiǎn)。

使用組合鋁合金模板技術(shù)，較傳統(tǒng)木模板工藝混凝土質(zhì)量合格率約為80%前提下，在混凝土表觀及偏差上的合格率高達(dá)93%以上；在該項(xiàng)目嚴(yán)密的施工管控過程中，同步成立攻關(guān)型QC小組，確立了“提高鋁模工程混凝土表觀質(zhì)量偏差合格率”的攻關(guān)課題，在多方面管控下使得混凝土表觀質(zhì)量合格率達(dá)到了96.3%，有效避免了傳統(tǒng)模板的弊病，榮獲了2021年北京市工程建設(shè)質(zhì)量管理小組一類成果。

2.4 經(jīng)濟(jì)效益

組合鋁合金模板深化設(shè)計(jì)技術(shù)施工工藝的應(yīng)用，在保證了施工進(jìn)度、質(zhì)量及工期的前提下，有效降低了二次結(jié)構(gòu)人工費(fèi)、垂直運(yùn)輸機(jī)械等措施費(fèi)用，同時(shí)采用鋁模板除了加快施工進(jìn)度外，也有效地降低了工期違約及管理成本增加的風(fēng)險(xiǎn)，極大限度地降低了成品保護(hù)、安全文明等必要支出成本，同時(shí)解決了傳統(tǒng)木模周轉(zhuǎn)率低、損耗大、倒運(yùn)占用垂直運(yùn)輸機(jī)械等問題，經(jīng)成本核算采用組合鋁合金模板深化設(shè)計(jì)可比傳統(tǒng)木模成本節(jié)約近10%。

3 結(jié)論

(1) 該工程使用組合鋁合金模板在高層住宅建筑施工中的深化設(shè)計(jì)研究及應(yīng)用，在技術(shù)、質(zhì)量、成本、安全文明和綠色施工等方面起到了很好的引導(dǎo)作用，使模板支撐體系的成本降低近10%、技術(shù)質(zhì)量取得了北京市QC小組一類成果，外窗壓條防滲技術(shù)也形成了專利(受理階段)、安全文明獲得了建設(shè)單位的“黃金級(jí)綠色體驗(yàn)式工地”的榮譽(yù)稱號(hào)。

(2) 鋁模板深化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了每層節(jié)約1.5天的工期，此項(xiàng)研究有較強(qiáng)的推廣意義。