模塊化模板施工技術在港珠澳大橋工程中的應用

張怡戈，靳勝，楊潤來

（1.中交一航局第一工程有限公司，天津300456；2.中交第一航務工程局有限公司，天津300461）

1 概述

港珠澳大橋西人工島設置島上主體建筑作為大橋及隧道的運營管控用房，其中主體建筑共3層，層高分別為7 m、6 m、7 m，總建筑面積2萬m2。主體建筑位于島上現澆隧道之上，在滿足建筑功能需求的同時兼顧景觀效果，結構輪廓為弧形，外立柱采用異形結構。主體建筑內部為管理辦公及功能用房，結構設計復雜，主次梁交錯。結構外露面均采用清水混凝土，建筑施工的時間及空間受到諸多條件限制[1-5]。

主體建筑按照模塊化理念，采取分層分區模塊化現澆方案，即將每層分成若干區域流水施工，柱、梁、板分開澆筑，并將柱、梁、板的模板預先劃分模塊拼成整體，通過整體吊裝或移動，盡量減少現場拼縫，達到在受限的空間內合理投入模板材料、保證澆筑質量、滿足進度要求的目的。配套鋼筋工程采用灌漿套筒連接技術[6]，將后臺預制化、現場裝配化，為類似高等級建筑施工提供一種新的解決方案。

2 模板模塊化施工技術

2.1 總體施工工藝

主體建筑因建筑功能及造型需要，設計相對較為復雜。為便于施工組織，按照化整為零，先易后難的思路，對各樓層施工先后順序進行劃分。以一層樓為例，將標準開間區域劃分為1號、2號、3號施工區，并優先開展施工；周邊涉及建筑造型等非標準開間劃分為1-1號、2-1號非標準區域，待標準區施工完成后，流水跟進。建筑中間部位為隧道風機房或控制機房，主次梁交錯或構件尺寸規格不一，劃分為A、B兩區。房建斜屋面單獨劃分為I區最后進行實施。為便于樓層整體推進，配置標準模板及非標準模板各2套，交替流水推進。

同一施工區域內，柱、梁、板等不同構件分開施工，總體按照柱、梁、板、外廊的順序逐層推進，不同施工區域的同種構件形成流水施工。為保證建筑景觀效果，外廊道按照設計曲線施工，內側環梁因外露面減少，以立柱角點為折點進行多點擬合。

2.2 施工縫處理

對于建筑外立面景觀柱與環梁、主次梁與樓板結合面除采取常規鑿毛工藝外，增加剪力槽增強構件抗剪性能。對于梁柱節點在剪力槽模板上附加免拆模增強結合面粗糙度；對于梁板結合面，采用專用工具進行壓槽。各施工界面在施工過程中嚴格檢查混凝土粗糙面的質量及鍵槽的尺寸、數量和位置[7]。

3 模板工藝

為確保清水混凝土施工質量及效率，按照模塊化裝配式施工理念，對各構件模板進行設計，并確保模板具有足夠的強度、剛度和穩定性[8]。各構件模板均為后臺拼裝，現場通過銷軸或螺栓進行緊固即可滿足要求。其中，模板面板采用雙層21 mm多層膠合板或17 mm單層板。雙層板面通過自攻螺絲從襯板外側擰入固定，避免表面形成印記。次龍骨采用PERI24號木工字梁，主龍骨根據構件施工期受力需求采用12號雙槽鋼或8號雙槽鋼。構件陽角采用15 mm塑料倒角條進行止漿，對于建筑柱廊造型則通過內嵌木盒進行定制。梁、板及外廊道模單元模板均與配套的承插型盤扣式鋼管支架形成單元臺模。

3.1 柱模板施工

立柱尺寸為0.9 m伊0.9 m，模板由2片L形模板組成，模架一體化，兼顧不同層高施工需求，高度按照（6+1）m進行配置。施工不同樓層時，安裝或拆除底部1 m標準段即可。模板板面為雙層板，結構為面板寅墊板寅木梁寅鋼圍令，2片模板用直徑15 mm的拉桿拉合。標準區室內柱模板采用2片L形模板組合而成。景觀柱模板結構形式相對復雜，頂部設置柱頭，柱頭端模為整體合模后安裝。

柱模板采用梆夾底形式，各立柱施工前按照結構尺寸及位置精確放樣，提前預澆根部7 cm高底座。底座澆筑后，粘貼1 cm止水膠帶，以便于模板采用綁夾底工藝進行立柱模板安裝。立柱模板安裝時，將其中1片L形模板吊裝到指定位置，確保板面緊貼柱底止漿條，同時利用斜撐進行固定及垂直度調整。其后，安裝第2片L形模板至對角側。2片L形模板通過抱角絲桿嚴密拉合，并利用斜撐進行模板整體垂直度調整。模板加固方式如圖1所示。

圖1 主體建筑室內柱模板加固示意圖Fig.1 Indoor column formwork reinforcement diagram of main building

景觀柱位于主體建筑外立面，柱身為0.9 m伊0.9 m，柱頭兩側各增加0.7 m伊0.7 m加腋，同時在立柱外立面角部通長設計10 cm伊10 cm的凹槽形成柱廊造型。景觀柱模板安裝時，提前臨時采用螺絲從襯板背面將10 cm伊10 cm的效果木盒緊密固定，待整體合模后通過螺栓反拉方式固定效果木盒，并拆除臨時固定螺釘，具體固定方式如圖2所示。合模完成后，對柱頭兩端采用現拼堵頭模板進行封固，其中堵頭模板設置榫槽以便拆模后形成剪力槽。立柱模板底部設置鉛垂絲桿，進行模板標高調整，確保加腋高度滿足要求。景觀柱加腋處玻璃幕墻槽式埋件采用螺栓反拉工藝進行固定，避免漏漿造成觀感缺陷及表面后處理[9]，圖3為槽式埋件拆模后效果。

圖2 景觀柱固定效果木盒Fig.2 Fixed effect wooden box of landscape column

圖3 槽式埋件拆模后效果Fig.3 Effect of groove embedment after mold removal

3.2 梁模板施工

標準區室內梁主要與室內柱相連，主要型號有900 mm伊800 mm、500 mm伊800 mm、300 mm伊600 mm等類型，室外環梁與景觀柱相連，類型有900 mm伊1 350 mm、900 mm伊1 550 mm、900 mm伊1 850 mm。為提升清水混凝土的觀感質量，簡化施工工序，900 mm寬主梁均采用模塊化臺模施工，按照梁板分開澆筑工藝實施。其他型號次梁通過100%斷面預埋直螺紋套筒方式，待拆模后另行施工或臨時增加定制模板一次性澆筑成型。

梁臺模主要分為定型底模及側模、護欄，模板各構件均在后臺提前制作。其中，底模主龍骨采用12號雙槽鋼，底模次龍骨采用24 cm高木工字梁，后臺分塊制作后吊裝至配套支架形成單元臺模；室內梁側模主龍骨采用8號雙槽鋼定型鋼梁，采用梆包底工藝，設置底角固定拉桿進行緊固；外環梁相對高度較高，主龍骨采用12號雙槽鋼。因環梁需適應景觀柱扭角，梁寬存在變化，因此側模立于底模之上，與底模鉸接連接并采用頂絲進行模板橫向位置調整。模板頂部采用15 mm高強拉桿緊固。梁模板設計斷面如圖4所示。

室內梁單跨梁主要由2片臺模組成，臺模中間設置填充模板以適應梁跨徑變化且便于后期拆模操作。具體施工流程為：立柱施工完成后，沿其四周安裝梁底臺模，而后安裝填充模板形成底模整體并開始鋼筋綁扎；鋼筋安裝完成后，自梁柱節點安裝側模，側模中間合龍同樣通過填充模板進行調節。

圖4 梁模板安裝橫斷面示意圖Fig.4 Cross-section diagram of beam formwork installation

外環梁臺模安裝方式由2片臺模組成。由于各景觀柱扭角不同，因此在臺模與臺模之間、臺模與景觀柱間安裝3片填充模板以適應梁跨徑及端部節點構造的需要。

外環廊外立面設置100 mm伊100 mm效果槽，與景觀柱效果槽連接形成柱廊整體效果。因此，在側模安裝時，按照景觀柱效果槽同類工藝，對效果木盒緊固，并與景觀柱已實施槽體搭接。

當梁混凝土達到強度后，吊除梁側模，并采用4套專用轉移臺車固定底臺模支架四角。通過臺車卡盤頂撐支架盤扣，并卸除支架底座完成受力體系轉換。利用臺車齒輪式千斤頂同步平穩降低臺模高度，完成脫模，并推移至下一施工段。以此完成臺模拆模到下一施工段的流水化操作，施工效率及安裝風險大為降低。

3.3 板模板施工

柱梁施工完成后，即開始進行樓板施工。其中，標準開間樓板一般主要由4片臺模組成，臺模中間十字縫隙采用填充補模以適應板平面尺寸變化，見圖5。板臺模模板主龍骨采用12號雙槽鋼，安裝間距與支架立桿步距一致；次龍骨采用24 cm高木工字梁，面板采用17 mm厚膠合模板。

圖5 樓板模板拼裝平面圖Fig.5 Floor formwork assembly plan

標準臺模設計前，對建筑各樓層開間尺寸進行統計，并對標準開間進行分類以對應制作標準臺模，提高模板通用化及適用能力。對于非標準部位，按照相同的模板布置原則進行原位拼裝。為確保樓板模板與已澆筑的梁結構止漿到位，同開間的臺模間設置反頂絲桿確保板模板與梁結構貼靠嚴密，并在各拼縫間設置止漿條。各臺模安裝就位后，調整標高及位置，安裝填充模板形成板鋼筋工作面。板混凝土強度達到拆模強度后，按照梁臺模轉移工藝完成模板拆模及下一流水工作面支模作業。

3.4 外廊道

外廊道在外環梁及室內樓板均施工完成后開始實施，模板主龍骨采用12號雙槽鋼，次龍骨采用24 cm高木工字梁，雙層面板，其中面板襯板均為21 mm多層膠合板；對拉螺桿采用17 mm高強對拉螺桿，間隔1.5 m間距布置。

因外廊道設計為曲線形，外環梁采取多點折線進行擬合，至外廊道平面寬度漸變，以及上層外廊施工時，下層外廊無法完全承受施工期荷載等多項不利因素的影響，外廊道模板設計難度相對較大。為解決上述難題，外廊道模板弧形造型通過在次龍骨與面板間采用21 mm膠合板制作弧形格構龍骨定型，廊道底模按照標準化設計，對標準臺模間以及臺模與已澆筑的外環梁間采用填充面板適應結構橫縱向變化。同時，在底模底部增加斜撐，將結構主要荷載傳遞至下層外環梁，避免下層外廊道懸挑板受力過大，出現結構承載超限。

為確保模板受力體系穩定，外環梁施工時，在梁上按照固定間距埋設錨固點。外廊道模板安裝時，通過外拉桿與錨固點緊固確保廊道底模緊貼外環梁，并在止漿到位同時，防止模板出現整體向外側傾覆失穩。模板結構體系如圖6所示。

圖6 外廊道模板體系示意圖Fig.6 Schematic diagram of outer corridor formwork system

外廊道底模安裝完成后，對廊道欄桿內外邊線進行放樣，綁扎懸挑板鋼筋，并安裝欄桿外側模板。欄桿鋼筋則在外側模安裝完成后貼靠綁扎，確保鋼筋混凝土保護層滿足要求。由于外廊道寬度在各立柱間存在變化，欄桿側模按照蹲底方式安裝，模板主龍骨與底模鋼梁設置鉸接及水平調整絲桿，確保滿足側壓力承載要求同時，可進行模板橫向位置微調。外廊道護欄與懸挑板外側陽角處設置100 mm伊100 mm效果槽，其安裝方法及模板支設方式與外環梁基本一致。為確保外廊道欄桿頂面收面線形及平整度，對模板的安裝線形需加密測量，并在模板頂口設置倒角條進行標高抄平及收面控制。

外廊道混凝土強度達到100%時，拆除欄桿內側模板，調整底模支架底座實現脫膜。利用欄桿外側模板頂部鋼梁吊點將臺模及欄桿外側模板整體吊移至下一施工區域。

4 結語

港珠澳大橋西人工島主體建筑工程為高等級清水混凝土建筑，在該項目中應用的模塊化模板施工技術，取得了預期效果。得益于對建筑結構的前期優化，總體施工工藝的開拓性創新，以及模板工程施工技術的大量技術研發，主體建筑在模塊化、標準化施工水平上取得較大突破，有效保障了施工質量，提升了施工效率。其中模板工程中新穎的模塊化設計方案，改變了傳統模板安裝工藝伴隨而來的施工過程繁瑣、人為因素難以管控所造成的質量弊病；極大地壓縮了施工過程環節，在保障施工質量的同時兼顧施工效率。