廢舊木模板在施工中替代支撐的探討

劉 平，霍海龍，顏 鋒，張智明

(1.成都市第二建筑工程公司，四川成都 610081； 2.四川建設(shè)工程監(jiān)理公司，四川成都 610081)

廢舊木模板在施工中替代支撐的探討

劉 平1，霍海龍1，顏 鋒2，張智明1

(1.成都市第二建筑工程公司，四川成都 610081； 2.四川建設(shè)工程監(jiān)理公司，四川成都 610081)

隨著我國(guó)建筑業(yè)的快速發(fā)展，各類建筑工程施工中已大面積的開始推廣應(yīng)用木模板施工。隨著木模板大面積代替鋼模板的同時(shí)，建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的木模板廢料隨處可見，在很大程度上造成了材料的浪費(fèi)，此外，還增加了不少建筑垃圾。為此，對(duì)如何二次利用木模板在施工過程中產(chǎn)生的廢(舊)料，如何降低木模板的施工成本，如何在施工中做到環(huán)保、低碳、綠色成為關(guān)注話題。

低碳策略； 廢舊木模板； 施工技術(shù)

1 墻柱木模板新型支設(shè)方法改進(jìn)的背景

某公司承建的住宅工程為群體工程，短肢剪結(jié)構(gòu)，在建工程面積約為30×104m2，墻柱采用18 mm厚木模板施工。

因該工程的實(shí)際施工過程中產(chǎn)生了大量廢(舊)料，為有效的進(jìn)行二次利用，同時(shí)改善施工環(huán)境和安全環(huán)境，相關(guān)施工人員對(duì)廢舊料重復(fù)利用工藝進(jìn)行了多次的探討和實(shí)驗(yàn)。并通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，探索現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件木模板施工的新工藝和新方法，以達(dá)到環(huán)保、低碳、節(jié)能降耗、改善混凝土成型質(zhì)量和改善施工安全的目的。

2 現(xiàn)行框架剪力墻結(jié)構(gòu)采用木模板施工現(xiàn)狀

現(xiàn)行框架剪力墻結(jié)構(gòu)主要采用傳統(tǒng)的木模板施工工藝，即采用木模板后先設(shè)置(背)木枋再設(shè)置(背)鋼管的施工工藝。

2.1 結(jié)構(gòu)墻柱模(木模板)

結(jié)構(gòu)墻柱模的平面圖、剖面圖如圖1、圖2所示。

圖1 平面圖

圖2 剖面圖

2.2 結(jié)構(gòu)柱模(木模板)施工中的弊病

現(xiàn)行的木模板應(yīng)用于結(jié)構(gòu)柱模時(shí)，其存在的主要弊病如下：

(1)采用100 mm×50 mm木枋豎向背枋，然后橫向背鋼管(用蝴蝶卡、螺帽卡雙鋼管)的工藝，使用的木枋、鋼管用量大，且木枋損耗較大(一層墻柱木枋量約占一層木枋用量的40%)；

(2)在施工過程中模板的廢料較多，在工程完工后剩余的小模板較多，一般情況下均未利用；

(3)施工成本較大，除了木枋的材料費(fèi)外，還要考慮橫背鋼管等材料的租賃費(fèi)用；

(4)在支、拆模過程中存在安全隱患，尤其是外墻的安全隱患突出，木枋及橫向短鋼管極易外落(墜落)。

3 墻、柱木模在施工過程中采用廢舊模板替代鋼管、木枋支撐的新工藝探索和實(shí)踐

3.1 新型模板及支撐體系的組成

墻柱的大面模板均采用18 mm厚的木模板，采用實(shí)際施工過程中產(chǎn)生大量廢(舊)料，制作成條形的木模板片，采用木模板片代替木枋及鋼管，然后再用φ12的高強(qiáng)絲桿，高強(qiáng)螺帽及100 mm×100 mm的8 mm厚扁鋼鋼片(或短鋼筋)對(duì)墻柱模板體系進(jìn)行加固，以達(dá)到節(jié)能降耗、改善混凝土成型質(zhì)量和改善施工安全的目的(圖3～圖6) 。

圖3 廢舊木模板代替鋼管、木枋進(jìn)行剪力墻混凝土施工

圖4 廢舊木模板代替鋼管、木枋進(jìn)行L形柱混凝土施工

圖5 廢舊木模板代替鋼管、木枋進(jìn)行矩形柱混凝土施工

圖6 混凝土澆筑過程中，墻柱不脹模不變形

(1)墻、柱木模在施工過程中不采用鋼管、木枋的平面、剖面見圖7、圖8所示。

圖7 平面圖

圖8 剖面圖

(2)L形墻、柱木模在施工過程中不采用鋼管、木枋的施工立體圖如圖9所示。

圖9 木工板代替鋼管后柱模施工立體圖(L形柱)

圖9-1 木工板柱模圖示

圖9-2 橫向木工板圖示

(3)矩型柱木模在施工過程中不采用鋼管、木枋的施工立體圖見圖10所示。

3.2 材料的選用及配模

該工程中的木模板均采用18 mm厚的木工板，此外，還采用了φ12的高強(qiáng)絲桿，高強(qiáng)螺帽及100 mm×100 mm的8 mm厚扁鋼鋼片(或短鋼筋)。配模時(shí)根據(jù)實(shí)際柱墻的尺寸進(jìn)行配模，模具一旦配好后，要求按照相應(yīng)的柱墻進(jìn)行編號(hào)，以便可以逐層進(jìn)行利用。所有橫向、豎向加強(qiáng)、加固材料均為邊角層板和舊層板。

3.3 工藝及相關(guān)要求

3.3.1 L形墻、柱木模在施工過程中不采用鋼管、木枋的施工工藝及相關(guān)要求

施工工藝見圖9所示(圖示中的孔徑均為φ14)，相關(guān)要求為：

(a)平面圖

(b)剖面圖

圖9-4 橫向拼接處木工板圖示

圖9-5 橫向第一塊木工板圖示

圖10 木工板代替鋼管后柱模施工立體圖示(矩形柱)

圖10-1 木工板柱模圖示

圖10-2 橫向木工板圖示

圖10-3 橫向木工板圖示

(a)平面圖

(b)剖面圖

(1)圖9-1中所示木模板為18 mm厚的木工板，即與墻柱混凝土表面接觸的主要裹抱模板(大模板)，要求木工板最根部的第一道孔應(yīng)距木工板的下棱邊距離為120 mm，木工板兩側(cè)的第一道孔應(yīng)距相應(yīng)的兩側(cè)棱邊的距離為70 mm，其余橫向的孔間距離應(yīng)不大于450 mm(因圖9中為L(zhǎng)形異形柱，故在木工板右側(cè)距右邊棱420 mm處固定設(shè)置孔一道)，豎向的孔間距離應(yīng)不大于450 mm。

(2)圖9-2中所示的木工板為墻柱的橫向加強(qiáng)模板，該加強(qiáng)模板的寬度應(yīng)不宜小于150 mm，該加強(qiáng)模板上的孔眼與墻柱大模板上的孔眼相對(duì)應(yīng)，除兩塊大模板拼接處的橫向加強(qiáng)模板不應(yīng)與大模板用釘子釘緊之外，其余部位的橫向加強(qiáng)模板均應(yīng)與大模板用釘子釘緊。

(3)圖9-3中所示的豎向加強(qiáng)雙層木工板，為設(shè)置在橫向加強(qiáng)木工板面層上的另外一道加強(qiáng)模板，該雙層加強(qiáng)木工板上的孔眼與橫向加強(qiáng)木工板上的孔眼相重合，且孔眼與大模板上的孔眼相對(duì)應(yīng)，豎向加強(qiáng)木工板的根部的第一道孔眼應(yīng)距豎向木工板根部棱角的距離為100 mm，豎向的雙層加強(qiáng)木工板應(yīng)用釘子釘緊，使其成為一個(gè)整體。

(4)圖9-4中所示的橫向加強(qiáng)木工板為兩塊大模板拼接處的加強(qiáng)模板，該加強(qiáng)木工板的寬度應(yīng)不小于200 mm，且其上的孔眼與相應(yīng)的大模板上的孔眼相對(duì)應(yīng)，該加強(qiáng)木工板不能與大模板釘在一起。

(5)圖9-5中所示的橫向加強(qiáng)木工板為墻柱的根部第一橫向加強(qiáng)木工板，該加強(qiáng)木工板的寬度應(yīng)不小于150 mm，且其上的孔眼應(yīng)與相應(yīng)的大模板上的孔眼相對(duì)應(yīng)。

3.3.2 矩形柱木模在施工過程中不采用鋼管、木枋的施工工藝及相關(guān)要求

施工工藝見圖10所示(圖示中的孔徑均為φ14)，相關(guān)要求為：

(1)圖10-1中所示木模板為18 mm厚的木工板，即與墻柱混凝土表面接觸的主要裹抱模板(大模板)，要求木工板最根部的第一道孔應(yīng)距木工板的下棱邊距離為75 mm或215 mm，該木工板中部豎向共設(shè)置一道孔，豎向的孔間距離應(yīng)不大于450 mm。

(2)圖10-2中所示的木工板為墻柱的根部第一橫向加強(qiáng)雙層木工板，該加強(qiáng)雙層木工板的寬度為130 mm，木工板兩側(cè)各設(shè)置一道孔，孔應(yīng)距相應(yīng)的兩側(cè)棱邊的距離為100 mm，該加強(qiáng)木工板中部豎向設(shè)置一道孔，豎向的孔間距離應(yīng)不大于450 mm，孔眼與墻柱大模板上的孔眼相對(duì)應(yīng)，且該加強(qiáng)木工板與大模板用釘子釘牢。

(3)圖10-3中所示的木工板為墻柱的橫向加強(qiáng)雙層木工板，該加強(qiáng)雙層木工板的寬度不小于150 mm，木工板兩側(cè)各設(shè)置一道孔，孔應(yīng)距相應(yīng)的兩側(cè)棱邊的距離為100 mm，該加強(qiáng)木工板中部豎向設(shè)置一道孔，豎向的孔間距離應(yīng)不大于450 mm，孔眼與墻柱大模板上的孔眼相對(duì)應(yīng)，且該加強(qiáng)木工板與大模板用釘子釘牢。

(4)圖10-4中所示的豎向加強(qiáng)木工板，為設(shè)置在橫向加強(qiáng)木工板面層上的另外一道加強(qiáng)模板，該加強(qiáng)木工板上的孔眼與橫向加強(qiáng)木工板上的孔眼相重合，且孔眼與大模板上的孔眼相對(duì)應(yīng)，豎向加強(qiáng)木工板的根部的第一道孔眼應(yīng)距豎向木工板根部棱角的距離為100 mm。

3.3.3 施工順序(L形墻、柱和矩形柱木模的施工順序)

(1)放線；

(3)待墻柱鋼筋綁扎成型后，設(shè)置新型水泥內(nèi)撐；

(4)先進(jìn)行安裝墻柱的大模板(木工板)；

(5)安裝墻柱的橫向加強(qiáng)木工板；

(6)安裝墻柱的豎向加強(qiáng)木工板；

(7)設(shè)置高強(qiáng)絲桿的PVC套管，安裝墻柱的螺旋高強(qiáng)絲桿；

(8)安裝與墻柱的螺旋絲桿相對(duì)應(yīng)的100 mm×100 mm的8 mm厚的鋼片；

(9)采用高強(qiáng)螺帽進(jìn)行加固、緊死；

(10)用1∶2水泥砂漿對(duì)墻柱角模進(jìn)行補(bǔ)縫。

3.3.4 關(guān)于墻柱模板內(nèi)設(shè)置內(nèi)撐(定位鋼筋)的創(chuàng)新(改進(jìn))

當(dāng)P1既定時(shí)，地方政府采取機(jī)會(huì)主義和不采取機(jī)會(huì)主義的預(yù)期收益是相等的。若令T為地方政府獲得的實(shí)際收益額，S為地方政府采取機(jī)會(huì)主義行為的成本，那么，地方政府機(jī)會(huì)主義的凈收益T-S越高，上級(jí)政府實(shí)施監(jiān)督的概率就大。再令上級(jí)政府對(duì)其處以凈收益r倍的經(jīng)濟(jì)處罰，即r（T-S），處以a的非經(jīng)濟(jì)處罰，效應(yīng)為-F（a），則上級(jí)政府對(duì)地方政府實(shí)施處罰的程度r（T-S）越大，F(xiàn)（a）越大，上級(jí)政府監(jiān)督的概率就越小。

(1)傳統(tǒng)的工藝做法中，墻柱內(nèi)的鋼筋保護(hù)層一般采用水泥砂漿墊塊或市場(chǎng)上直接購(gòu)買的塑料定位卡充當(dāng)。傳統(tǒng)的工藝中，墻柱的內(nèi)撐采用同墻柱厚的鋼筋或水泥砂漿塊(30 mm×30 mm×墻厚)，由于內(nèi)撐是擱置在墻柱的水平筋上或墻柱的箍筋上，極易掉落、傾斜。

(2)如果在本新工藝中同樣按照傳統(tǒng)的工藝進(jìn)行設(shè)置內(nèi)撐(定位鋼筋或定位卡)，則柱墻體鋼筋極易跑位且墻柱鋼筋的撓度較大，施工實(shí)際成型效果較差。

(3)針對(duì)以上情況及本工程中的新工藝做法，特別采用了砂漿塊內(nèi)撐(圖11)。采用該砂漿內(nèi)撐后，可以使得鋼筋始終在盒子的中央，且該內(nèi)撐在盒子里面不會(huì)傾斜、掉落，既保證了鋼筋的保護(hù)層厚度，又保證了墻柱的截面尺寸及墻柱的表面平整度、垂直度，而且還減少了鋼筋的定位卡及墊塊等。

圖11 砂漿內(nèi)撐

3.3.5 新型支設(shè)模式與原方式的經(jīng)濟(jì)技術(shù)對(duì)比

(1)墻、柱木模在施工過程中不采用鋼管、木枋的技術(shù)對(duì)比

①施工工藝較傳統(tǒng)施工工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)；

②施工工效較傳統(tǒng)施工工效有顯著的提高；

③施工成型質(zhì)量好；

④施工過程中的安全系數(shù)增加，安全隱患降低；

⑤施工過程中降低了耗材，降低了浪費(fèi)，減少了建筑垃圾且有助與文明標(biāo)準(zhǔn)化施工。

(2)墻、柱木模在施工過程中不采用鋼管、木枋的經(jīng)濟(jì)對(duì)比

①可以使木模板材料的二次利用率提高約60%；

②可以減少對(duì)鋼管的使用，使得鋼管的成本減少約30%；

③可以減少對(duì)木枋的使用，使得木枋的成本減少約25%。

4 新型支設(shè)方式的力學(xué)驗(yàn)算(拉桿、防止脹模、整體穩(wěn)定性)

4.1 拉桿的驗(yàn)算

計(jì)算公式：N< [N] =fA

式中：N為對(duì)拉拉桿所受的拉力；A為對(duì)拉拉桿有效面積 (mm2)；f為對(duì)拉拉桿的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取170 N/mm2。

對(duì)拉拉桿的直徑(mm):12

對(duì)拉拉桿有效直徑(mm):10

對(duì)拉拉桿有效面積(mm2): A= 76.000

對(duì)拉拉桿最大容許拉力值(kN): [N] = 12.920

對(duì)拉拉桿所受的最大拉力(kN):N= 2.082

對(duì)拉拉桿強(qiáng)度驗(yàn)算滿足要求。

4.2 模板強(qiáng)度(防止膨脹)的力學(xué)驗(yàn)算

強(qiáng)度(防止膨脹)的力學(xué)驗(yàn)算要考慮新澆混凝土側(cè)壓力和傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載設(shè)計(jì)值。

新澆混凝土側(cè)壓力計(jì)算公式為下式中的較小值:

式中：f為模板的抗彎強(qiáng)度計(jì)算值(N/mm2)；M為模板的最大彎距(N·mm)；W為模板的凈截面抵抗矩；[f]為模板的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取15.00 N/mm2。

M=0.100ql2

式中：q為荷載設(shè)計(jì)值(kN/m)。

經(jīng)計(jì)算得到模板的防止膨脹抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算f<[f],滿足要求。

4.3 整體穩(wěn)定性驗(yàn)算

[1] JGJ 59-2011建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)[S]

[2] JGJ 130-2011建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S]

[3] JGJ 80-91建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范[S]

[4] GB 50204-2011混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S]

[5] 《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì).建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1996

[6] GB 50214-2001組合鋼模板技術(shù)規(guī)范[S]

[7] JGJ 130-2011建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S]

劉平(1969～)，男，工程師，國(guó)家一級(jí)注冊(cè)建造師；霍海龍(1982～)，男，高級(jí)工程師，國(guó)家一級(jí)注冊(cè)建造師；顏鋒(1976～)，男，工程師，國(guó)家注冊(cè)監(jiān)理工程師；張智明(1974～)，男，工程師，國(guó)家一級(jí)注冊(cè)建造師。

TU755.2+2

B

[定稿日期]2014-10-21