鋁合金模架在地下綜合管廊中的應用

段益慶 楊永俊 李 俊 和 成

1.云南建設投資集團控股有限公司 云南 昆明 650106；2.云南建投第五建設有限公司 云南 昆明 650106

1 工程概況及模架體系施工難點

云南省保山市東環路地下綜合管廊的標準段斷面尺寸為11.6 m×4.3 m，采用四艙布置，分別為燃氣艙、高壓艙、電力通信艙、綜合艙。側墻厚度為400 mm和300 mm，頂板厚400 mm，底板厚500 mm。工程采用鋁合金模架進行施工時[1-2]，存在以下難點：

1）綜合管廊模板為水平流水施工，在運輸過程中模板容易混亂，從而影響施工進度。

2）管廊艙內徑高（超過單頂支撐最大高度的3.2 m），傳統房建單頂支撐不能使用。

3）頂板與側墻厚度大、荷載大，對模板及支撐架的安全性能要求高。

4）綜合管廊為地下工程，因防水要求，傳統鋁合金模板可拆除式的對穿螺栓加固方式不可使用。

5）傳統房建中鋁合金模板在同一水平中施工，通過標準尺寸的模板組裝后，運用到實際工程中，整裝的模板需要垂直于水平面；而綜合管廊存在縱向坡度，成為鋁合金模板應用的一個難點。

2 模架體系簡介

2.1 地下綜合管廊鋁合金模架體系

地下綜合管廊鋁合金模架體系由模板、支撐、加固及連接4個系統組成。其中：模板系統由底板、側壁及頂板3個部分模板構成；支撐系統由輪扣支撐架系統構成，有立桿、橫桿及多功能輪扣托撐3個部分；加固系統由三段式止水螺栓、模板背楞和背楞對接卡碼、模板對撐及斜撐組成；連接系統由連接模板與模板間的銷釘及螺栓組成。

2.2 施工工藝流程

地下綜合管廊鋁合金模架體系的施工工藝流程如下：配模設計→異形模加工→廠內預拼裝→底板模板安裝→支撐架搭設→側壁模板安裝→頂板模板安裝→模板拆除→下一流水段施工。

3 施工難點處理

3.1 水平施工縫處混凝土錯臺的處理方法

施工縫下的模板定義為底板模板（圖1），模板主要分為內外模板。通過精確的點位放線，限位加固完成模板安裝，分層澆筑的混凝土易錯臺是施工縫處的質量通病。管廊鋁合金底模外模澆筑完混凝土后不進行拆除，作為側壁外模的墊腳模，使用銷釘平滑連接，確保管廊外立面處無錯臺發生。

管廊主體施工段長度較長（達20 m），而且在縱向存在一定的坡度，若底模內模不拆除，則側壁內模板下端固定，模板間拼縫誤差將逐漸累積并反映至模板上端，最終會導致頂板模板因錯孔而無法安裝，因此底板內模必須拆除。內模板上可安裝10 mm×50 mm的壓條（圖2），混凝土上預留出10 mm×50 mm缺口。澆筑側壁時，側墻砂漿應補滿企口，以消除錯臺。

圖1 底板模板安裝大樣

圖2 壓條效果

3.2 三段式止水螺栓的應用

使用三段式止水螺栓代替穿墻對拉螺栓，在澆筑墻或柱混凝土時，可起到固定模板及防止爆模、止水與防水的作用，并且能夠滿足工程結構的需要。傳統的穿墻對拉螺栓在固定模板和防止爆模的同時，也易使墻體滲水。為了防止滲水，在對拉螺栓中間設一方形鋼筋片以改變滲水路徑，從而達到防水的效果，但使用老式止水螺栓拆模后，必須將超出墻體的一部分對拉螺栓切割掉，既不方便，也造成了很大的浪費。經研究，決定將止水螺栓設計成三段式，在使用過程中可以拆成三段，不僅方便，而且省時、省工、省料。三段式止水螺栓由一中桿、兩端桿及杯頭組成（圖3）。杯頭又被稱為帶膠螺帽或錐形母。中桿兩端設有螺紋，端桿帶有螺紋端與中桿相匹配。中桿與端桿的連接處套有杯頭。H（墻/梁/柱厚度）=L1（中桿長度）＋L2（杯頭長度），L3（端桿長度）=65 mm（模板厚度）＋60 mm（背楞厚度）＋L4（伸出長度，125 mm以上）。杯頭為圓臺形的硬質塑料，使用時大頭朝模板側，再用扳手將端桿與杯頭擰緊，完成一面模板的安裝后，裝上三段式止水螺栓，再安裝另一面的模板。

3.3 模板防變形技術

圖3 三段式止水螺栓

鋁合金模板開設對拉螺栓孔后，該位置的模板強度隨之減弱，有可能導致混凝土澆筑后對拉螺栓孔位置的模板局部變形，影響混凝土澆筑質量。因此，發明實用新型專利“一種鋁合金模板對拉孔防變形墊”設置在模板與背楞之間，將該防變形墊穿過對拉螺栓，其兩端的鋼板分別對撐在鋁合金模板對拉螺栓孔剛度薄弱處及背楞處（圖4）。對拉螺栓依次穿過背楞、鋁合金模板對拉螺栓孔及本實用新型的鋼板圓孔和圓管內孔，使整個鋁合金模板的整體剛度得以提高，可有效避免對拉螺栓孔處模板變形，從而提高混凝土外觀質量。

圖4 鋁合金模板防變形墊應用節點及大樣

3.4 輪扣支撐架系統

模板獨立單頂支撐桿件的支撐高度范圍為1 700～3 200 mm，高度超過3.2 m時單頂支撐無法使用。本項目所需支撐的高度為3.4 m，因此開發了鋁合金模板輪扣支撐系統（圖5）。鋁合金模板輪扣支撐系統分為立桿和橫桿。立桿由輪扣立桿和多功能輪扣托撐拼接組成。通過計算確定立桿長度和多功能輪扣托撐需要調節的長度。

圖5 鋁合金模板輪扣支撐系統及多功能輪扣托撐

多功能輪扣托撐由絲桿、套裝在絲桿頂部并與絲桿固定焊接的鋼管、固定焊接在鋼管上的輪扣輪盤組成，通過絲桿螺母調節絲桿沉插在輪扣立桿中的搭接長度。將新型輪扣托撐的絲桿與鋼管分別沉插在輪扣立桿中，并使用絲桿螺母調整立桿的長度。

4 應用效益分析

4.1 與傳統模板相比的優勢

1）質量輕：鋁合金模板自重僅為20～25 kg/m2。

2）強度高：試驗荷載60 kN/m2不破壞。

3）環保、回收價值高：鋁合金模板為環保、可回收的建筑材料。

4）施工精度高：模板間拼縫可控制到1 mm以內，達到清水混凝土效果。

5）施工效率高：鋁合金建筑模板安拆方便，完全可由人工拼裝，或者拼裝成片后整體由機械吊裝，模板設置快拆系統，可縮短工期。

6）支撐簡單：操作空間大，安裝方便，無活動配件，現場易管理。

7）文明施工程度高：施工現場建筑廢料少，場地整潔、干凈。

4.2 與傳統工藝相比的優勢

1）支撐系統改進為鋁合金模板輪扣支撐系統，可滿足任何高度的模板支撐，可對3.2 m以上高度的模板進行支撐。系統由獨立支撐改為支撐架體，提高了支撐穩定性。

2）采用三段式止水螺栓代替傳統止水螺桿，無需氣割外露的螺桿及用防銹漆涂刷螺桿端部。避免了氣割產生的氣體污染，以及墻體局部因高溫出現水泥崩裂、少量螺桿輕微松動等現象。三段式止水螺桿不用切割，取出杯頭后可用高強度水泥砂漿補平，拆卸后的端桿可以重復利用，節約施工成本。

3）利用一種獲專利授權的鋁合金模板防變形墊，解決了鋁合金模板因開對拉螺栓孔后模板強度減弱的問題。

5 結語

本工程的地下綜合管廊采用鋁合金模板進行施工。在實際應用過程中，通過將鋁合金模板單頂支撐系統改進為鋁合金模板輪扣支撐系統，并創新應用三段式止水螺栓與鋁合金模板防變形墊，從而有效提高了混凝土的觀感質量。鋁合金模架系統在本工程地下綜合管廊的應用中取得一定的社會效益和經濟效益，可為類似工程提供借鑒。