木模板數(shù)字化施工技術(shù)在住宅工程中的應(yīng)用分析

姬海寧

摘要：隨著建筑工程規(guī)模的不斷擴大，各類建筑材料的質(zhì)量與技術(shù)水平不斷提高，在建筑施工中，通過利用數(shù)字化技術(shù)，發(fā)揮產(chǎn)業(yè)協(xié)同應(yīng)用優(yōu)勢改造傳統(tǒng)工藝已成為建筑施工工程發(fā)展的發(fā)展趨勢。在滿足現(xiàn)行規(guī)范和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，研究和應(yīng)用木模板數(shù)字化施工技術(shù)，探索住宅工程施工技術(shù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，可在傳統(tǒng)施工工藝的基礎(chǔ)上實現(xiàn)提高材料使用周轉(zhuǎn)率、提升施工效率、節(jié)約人工、培養(yǎng)新一代數(shù)字化產(chǎn)業(yè)工人等目標(biāo)，能夠有效解決施工模板傳統(tǒng)加工、安裝工藝污染多、效率低、維修成本高、人員及材料浪費等一系列問題。

關(guān)鍵詞：施工技術(shù)??數(shù)字化??精細(xì)化??木模板

中圖分類號：TP316????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Application?Analysis?of?the?Digital?Construction?Technology?of?Timber?Formwork?in?Residential?Engineering

JI?Haining

（Beijing?Construction?Engineering?Group?Co.，?Ltd.，?Beijing，?100055?China）

Abstract：?With?the?continuous?expansion?of?the?scale?of?construction?projects，?the??quality?and?technical?level?of?all?kinds?of?building?materials?have?been?constantly?improved.?In?the?construction，?it?has?become?the?trend?of?the?development?of?construction?projects?to?transform?traditional?processes?by?using?digital?technology?and?giving?full?play?to?the?advantages?of?industrial?collaborative?application.?On?the?premise?of?meeting?current?specifications?and?relevant?standards，?this?paper?studies?and?applies?the?digital?construction?technology?of?timber?formwork，?and?explores?the?digital?transformation?of?the?construction?technology?of?residential?projects，?which?can?achieve?the?goals?of?improving?the?turnover?rate?of?material?use，?improving?construction?efficiency，?saving?labor，?and?training?a?new?generation?of?digital?industrial?workers?on?the?basis?of?traditional?construction?technology，?and?can?effectively?solve?a?series?of?problems?such?as?heavy?pollution，?low?efficiency，?high?maintenance?costs，?and?the?waste?of?personnel?and?materials?of?the?traditional?processing?and?installation?technology?of?construction?formwork.

Key?Words：?Construction?technology;?Digitization;?Refinement;?Timber?formwork

傳統(tǒng)建筑模板加工安裝工藝在施工中會產(chǎn)生大量邊角料、廢棄模板和鋸末粉塵，極易造成環(huán)保污染、混凝土構(gòu)件夾渣等行業(yè)詬?。挥捎谌斯げ僮魉绞芟?，加工尺寸偏差也經(jīng)常導(dǎo)致混凝土質(zhì)量較差。盡管近年來為提高模板施工質(zhì)量，行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了塑料模板，鋼制模板、鋁制模板等一系列新型材料和工藝，但受成本較高、材料透氣性能、市場不成熟等因素影響，傳統(tǒng)木模板在實際施工應(yīng)用中仍具備一定優(yōu)勢。在建筑施工領(lǐng)域，為在大型公共建筑中提高清水混凝土外觀效果，降低施工成本，會提高木模板的加工精度，實現(xiàn)精細(xì)化安裝，但在住宅工程中，尚未形成可復(fù)制的推廣經(jīng)驗，研究和探索木模板數(shù)字化施工技術(shù)在住宅工程中的應(yīng)用具有重要意義[1]。

1?木模板數(shù)字化施工技術(shù)應(yīng)用概述

通過在住宅工程中應(yīng)用BIM信息化技術(shù)，將住宅工程主體結(jié)構(gòu)豎向剪力墻構(gòu)件建立BIM精準(zhǔn)化模型，施工過程中引入數(shù)控加工設(shè)備，利用施工現(xiàn)場常用規(guī)格的模板、方木等原材料進(jìn)行模塊組拼深化設(shè)計，結(jié)合CAD科學(xué)排版、數(shù)控加工技術(shù)、模板免打孔工藝改進(jìn)技術(shù)，科學(xué)組拼，優(yōu)化布局，降低原材料損耗，提高加工精度，從而解決了傳統(tǒng)工藝中施工現(xiàn)場木加工粉塵污染、材料浪費、加工尺寸偏差大，勞動效率低等一系列問題。從而體現(xiàn)了精益管理思想，更好地發(fā)揮了數(shù)字化施工技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)降低污染、節(jié)約施工成本的目標(biāo)，如圖1所示。

2?木模板數(shù)字化施工技術(shù)在住宅工程中的應(yīng)用

2.1?住宅工程木模板數(shù)字化施工BIM深化設(shè)計技術(shù)

BIM精準(zhǔn)化模型開展深化設(shè)計、推敲和優(yōu)化技術(shù)方案，將所有豎向剪力墻構(gòu)件在BIM三維模型基礎(chǔ)上進(jìn)行模板的選型、分縫、碰撞試驗，將梁墻結(jié)合處、墻頂（地）交界處、復(fù)雜構(gòu)造處進(jìn)行針對性的組拼分解，從而引導(dǎo)CAD精準(zhǔn)化配模工作，為后續(xù)的數(shù)字化設(shè)備加工切割、模塊單元化組拼、安裝提供精準(zhǔn)化的依據(jù)，有效杜絕材料加工尺寸偏差及構(gòu)件碰撞帶來的返工損失，提高施工效率[2]，如圖2所示。

在BIM模型深化設(shè)計中，結(jié)合工人實際操作經(jīng)驗，在滿足單個工人周轉(zhuǎn)效率的前提下，為使模板加工下料損耗率最低，且組拼好的單元模塊重量正好適應(yīng)工人操作，通過層層討論，反復(fù)推敲，最終將組拼模塊設(shè)置成450?mm以內(nèi)寬的標(biāo)準(zhǔn)化單元模塊，重量為30?kg以內(nèi)，達(dá)到了拆卸方便、周轉(zhuǎn)靈活的目的；由于住宅工程層高一般在2.9?m左右，結(jié)合單元模塊組拼規(guī)則及市場行情，建議采用加工長度為3?m的木方，截面尺寸35?mm×85?mm，將單元模塊的豎向背楞設(shè)置為2.6?m，水平背楞設(shè)置為0.4?m，最終使木方加工損耗率為0，模板加工損耗率在5%以內(nèi)，有效確保了成本節(jié)約，如圖3所示。

組拼分解過程中，盡可能多采用標(biāo)準(zhǔn)板，針對陰陽角與封邊部位針對性進(jìn)行深化設(shè)計，如圖4所示。

2.2?住宅工程CAD精準(zhǔn)排版技術(shù)

通過掌握住宅施工技術(shù)及生產(chǎn)安裝工藝的繪圖人員，結(jié)合BIM精準(zhǔn)化模型，利用CAD制圖技術(shù)將每個戶型、每面墻、柱進(jìn)行立面分解，并充分考慮機電預(yù)留與線盒的位置及開孔措施，對施工區(qū)域和分解后的單元模塊進(jìn)行編號匯總，分解編號后的切割板塊在每塊915?mm×1?830?mm的模板原材上進(jìn)行合理化排版，優(yōu)化布局，提高了每一塊模板的原材使用率，減少原材料浪費，并生成數(shù)字化設(shè)備路徑傳輸文件，為后續(xù)的數(shù)字化加工切割、模塊組拼提供了重要依據(jù)。從而有效減少了住宅工程材料浪費、人員返工、質(zhì)量缺陷修補等造成的各項損失，節(jié)約工期[3]，如圖5所示。

2.3?住宅工程木模板數(shù)字化加工技術(shù)

采用YS-WD1325型數(shù)控切割設(shè)備，含除塵設(shè)施、供電設(shè)施、數(shù)字化控制設(shè)施等，通過CAD導(dǎo)出的路徑傳輸文件，引入開放版JDSoft?SurfMill軟件平臺，將結(jié)合BIM模型深化后的原材料排版圖轉(zhuǎn)化為DXF文件后，導(dǎo)入該平臺形成指導(dǎo)三軸編程切割加工的NC文件，從而實現(xiàn)數(shù)控設(shè)備的精準(zhǔn)化加工作業(yè)，如圖6所示。

經(jīng)實際應(yīng)用，加工尺寸誤差在0.5?mm左右，切割速度為15?m/min，有效杜絕因加工尺寸偏差導(dǎo)致的合模拼縫不嚴(yán)、尺寸不符等現(xiàn)象，從而將精益化管理的思想切實融入實際施工當(dāng)中，提高了混凝土觀感質(zhì)量。

2.4?住宅工程模板免打孔安裝工藝改進(jìn)技術(shù)

此技術(shù)在傳統(tǒng)模板免打孔工藝基礎(chǔ)上，基于住宅工程數(shù)字化施工技術(shù)進(jìn)行了一定的改進(jìn)。

2.4.1?加工方面

利用BIM技術(shù)建模分析，在配模階段模塊分解組拼的同時，將每道螺栓孔的位置同步融合，尤其是陰陽角位置主背楞易出現(xiàn)交叉沖突，影響施工的部位進(jìn)行分解調(diào)整，融合后的模型通過CAD合理排版后，形成指導(dǎo)數(shù)控機床加工的統(tǒng)一路徑文件，在模塊切割的同時，將模板兩側(cè)的半圓形螺栓孔一次性切割成型，相較于傳統(tǒng)免打孔施工工藝，切割效率更高，成孔質(zhì)量更精準(zhǔn)。

2.4.2?安裝方面

針對模板數(shù)字化施工技術(shù)的板塊小、拼縫多、無水泥支撐墊塊等特點，科研小組在傳統(tǒng)免打孔模板施工工藝的基礎(chǔ)上做了一系列改進(jìn)，初步計劃利用施工現(xiàn)場常用的915?mm×1?830?mm×14?mm多層板，將每面墻立面下部第一道螺栓孔圓心距結(jié)構(gòu)面標(biāo)高均設(shè)置為200?mm，利用450?mm、500?mm、550?mm的模數(shù)進(jìn)行豎向排布，φ14螺栓均設(shè)置于模塊兩側(cè)半圓形開孔處（孔徑φ18?mm），利用85?mm寬14?mm厚板條鑲嵌在35?mm×85?mm方木側(cè)面進(jìn)行通長固定，從而形成組合型固定式模塊背楞，利用雙鋼管做主楞將山形扣和螺栓進(jìn)行有效固定。

模板安裝免打孔技術(shù)可有效減小模板因打孔造成的材料損耗，提高材料周轉(zhuǎn)使用率，對螺栓孔施工質(zhì)量和提高拆模效率均有顯著效果[4]。

3?住宅工程木模板數(shù)字化施工技術(shù)質(zhì)量控制措施

3.1?保證剪力墻截面尺寸符合要求

該應(yīng)用技術(shù)實施過程中，為確保剪力墻截面尺寸，提高模板安裝結(jié)構(gòu)剛度，受市場上鋁模施工安裝工藝啟發(fā)，創(chuàng)新性使用成品錐形套筒固定，既保證施工質(zhì)量，又可代替水泥支撐墊塊，彌補了傳統(tǒng)免打孔施工工藝許多不足。

3.2?保證混凝土構(gòu)件外觀質(zhì)量符合要求

為方便施工操作，提高單個工人施工周轉(zhuǎn)效率，既要使模板加工下料損耗率最低，同時又要使組拼好的單元模塊重量正好適應(yīng)工人操作，寬度設(shè)置為450?mm以內(nèi)的單元模塊，相較于傳統(tǒng)木模散拼施工工藝，模板拼縫增加了約1/3，為防止螺栓孔處錯縫漏漿，造成混凝土構(gòu)件蜂窩、錯臺等外觀質(zhì)量缺陷，施工現(xiàn)場應(yīng)編制質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)化實施方案，通過樣板引路制度減少返工，同時依托質(zhì)量保證體系，體系內(nèi)部建立信息平臺，將跟工程建設(shè)相關(guān)的動態(tài)信息通過微信群和QQ群進(jìn)行傳輸和共享，每周組織召開技術(shù)系統(tǒng)例會、質(zhì)量每周聯(lián)檢和質(zhì)量周例會，對照現(xiàn)場存在的問題制定改進(jìn)措施，根據(jù)工程進(jìn)展布置各階段工作任務(wù)，使技術(shù)質(zhì)量管理工作做到分工明確、有的放矢、不留死角、責(zé)任到人，如圖7所示。

4?結(jié)語

綜上所述，隨著我國建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)發(fā)揮的作用性也越加顯著，探索和應(yīng)用木模板施工技術(shù)在住宅工程中的應(yīng)用，既能提高模板加工精度、模板原材料使用率，施工效率，降低施工成本，減少施工現(xiàn)場粉塵污染，保證住宅工程整體施工質(zhì)量提升的同時，還能夠為建筑工程、施工單位帶來可觀的經(jīng)濟效益和社會效益，促使建筑行業(yè)能夠朝著現(xiàn)代化、精益化的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋亞楠.建筑施工項目模板方案評價[J].碩士電子期刊出版信息，2021（6）：60.

[2] 錢玉川.分析房屋建筑工程框架剪力墻結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[J].裝飾裝修天地，2018（19）：83.[3] 郭杰翔.房屋建筑工程框架剪力墻結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點分析[J].建筑與裝飾，2019（9）：180.