鋁合金模板和方圓扣加固體系在大截面異形外包混凝土勁性柱施工中的應(yīng)用

徐名尉 徐小洋 王梓年 李 滔 張麗艷 陳志翔

中國建筑第二工程局有限公司湖北分公司 湖北 武漢 430077

傳統(tǒng)木模板＋方木為最常見的建筑施工塑模材料，但隨著綠色節(jié)能理念的不斷發(fā)展完善，傳統(tǒng)木模板＋方木體系暴露出越來越多的問題，鋁合金模板應(yīng)運(yùn)而生。鋁合金模板在使用過程中不會(huì)像木模板那樣產(chǎn)生廢棄物、垃圾，確保施工現(xiàn)場始終處于一個(gè)干凈整潔的狀態(tài)，體現(xiàn)出文明施工的理念[1-5]。

1 工程概況

越秀國際金融匯位于湖北省武漢市江漢區(qū)，西鄰新華路，東鄰精武路，南靠解放大道，是集辦公、酒店、商業(yè)為一體的多功能綜合發(fā)展項(xiàng)目，總建筑面積為340 087 m2，其中T4建筑面積37 012 m2，高190.8 m，共50層。標(biāo)準(zhǔn)層采用鋁合金模板＋爬架施工體系，結(jié)構(gòu)柱采用鋁合金模板＋方圓扣加固體系。鋁合金模板是以鋁合金型材為主要材料，經(jīng)過焊接和機(jī)械加工等工藝制成，具有剛度大、不變形、不起鼓等優(yōu)點(diǎn)；方圓扣加固體系采用Q345B級(jí)鋼材打造，屬于低合金高強(qiáng)度合金鋼，相較于傳統(tǒng)加固有力學(xué)性能優(yōu)、施工周期短、安拆便捷等優(yōu)點(diǎn)，將鋁合金模板和方圓扣加固體系結(jié)合使用可以有效提升施工質(zhì)量及施工效率，實(shí)現(xiàn)高效、便捷、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的目標(biāo)。

2 鋁合金模板及方圓扣加固體系概述

2.1 鋁合金模板體系

T4塔樓模板采用鋁合金模板體系，鋁合金模板體系在我國建筑行業(yè)中已經(jīng)被廣泛使用，相較于傳統(tǒng)木模板有較優(yōu)的力學(xué)性能、施工安裝便捷、周轉(zhuǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。本塔樓鋁合金模板既可以單塊組拼，又可以組拼大模板，施工過程中可不依賴塔吊，水平、豎向及樓梯均采用鋁合金模板體系，其中豎向模板以3.3 m為標(biāo)準(zhǔn)層高配模，標(biāo)準(zhǔn)墻板的高度均為2.7 m；現(xiàn)場配置鋁合金墻柱模板1套，梁板模板3套，支撐體系3套，冬季施工增設(shè)1套支撐體系。

塔樓結(jié)構(gòu)柱截面為五邊異形柱，周長為4.5 m（圖1）。柱鋁合金模板單塊最大面積為500 mm×2 700 mm，因陽角部位是受力薄弱點(diǎn)，在施工時(shí)應(yīng)注重此處模板的連接。

圖1 柱截面及配筋

2.2 方圓扣加固體系

眾所周知，模板加固環(huán)節(jié)對整個(gè)工程質(zhì)量的影響巨大，選擇正確的模板加固工具，能夠極大地提升混凝土成形質(zhì)量及觀感。傳統(tǒng)加固方式工藝落后，不能靈活地調(diào)節(jié)規(guī)格大小，由于建筑物的截面尺寸不同，需要給不同的建筑物搭配不同的規(guī)格模板加固件，安裝復(fù)雜、周轉(zhuǎn)率極低，而且成形質(zhì)量差、影響施工環(huán)境，已經(jīng)無法跟上現(xiàn)在建筑施工快速高效的節(jié)奏。選用新型方圓扣改變了這一困境，新型方圓扣采用Q345B級(jí)鋼材打造，表面鍍鋅（圖2），該材料荷載力強(qiáng)，防銹防磨性能極佳，施工周期短，周轉(zhuǎn)方便，安拆快捷。該材料對應(yīng)固定柱模板的專用定制型配套卡箍，外形有對應(yīng)的2個(gè)對折鍍鋅卡板，卡板一端設(shè)置為軸心結(jié)構(gòu)，自由開合，每條卡板上沿長度方向設(shè)有若干相同間隔的固定孔，楔形固定銷穿過通孔和固定孔將定位孔和卡板固定，安裝拆卸方便。

圖2 方圓扣示意

2.3 施工重難點(diǎn)

1）T4塔樓結(jié)構(gòu)柱為異形柱，且柱截面大，若采用傳統(tǒng)木模板，加工工藝復(fù)雜，且木模板材料承載力低，穩(wěn)定性差，陰陽角受力問題難以解決，易出現(xiàn)脹模、爆模、漏漿等質(zhì)量問題。

2）T4塔樓結(jié)構(gòu)柱中間設(shè)置有鋼結(jié)構(gòu)勁性柱且大直徑鋼筋密集，若采用傳統(tǒng)加固方式需在勁性柱上開孔才能使對拉螺桿正常穿過，且開孔位置容易與鋼結(jié)構(gòu)腹板及鋼筋發(fā)生碰撞，易造成鋼結(jié)構(gòu)損傷和鋼筋、對拉螺桿偏位。

3）由于項(xiàng)目整體工期緊張，若采用傳統(tǒng)木模板施工需在加工棚統(tǒng)一加工后調(diào)運(yùn)至作業(yè)層，會(huì)嚴(yán)重影響項(xiàng)目進(jìn)度，且場地面積狹小，施工材料過多、堆積混亂，嚴(yán)重影響施工秩序。

3 鋁合金模板與方圓扣組合施工工藝流程

工藝流程：測量放線，焊接模板下口限位鋼筋→安裝柱模板→柱模板加固→調(diào)整垂直度→檢查驗(yàn)收。

1）測量放線，焊接模板下口限位鋼筋：將板清掃干凈后，按設(shè)計(jì)圖紙測放軸線、柱邊線及柱模板500 mm控制線；按放出的柱邊線焊接內(nèi)截面控制筋，每個(gè)方向2根。

2）安裝柱模板：按放線位置安裝柱模板，異形大截面柱若采用木模板施工，承載力及穩(wěn)定性差，易出現(xiàn)脹模、爆模和漏漿現(xiàn)象，且加工轉(zhuǎn)運(yùn)困難，會(huì)造成材料堆積，影響施工周期；本工程選用鋁合金模板施工，鋁合金模板拼裝完成后形成一個(gè)整體框架（圖3），大大增加了穩(wěn)定性和承載力，有效避免了木模板會(huì)出現(xiàn)的質(zhì)量問題。鋁合金模板和方圓扣加固體系較傳統(tǒng)的施工方式操作便捷，對材料進(jìn)行編號(hào)后施工現(xiàn)場規(guī)整有序，原先傳統(tǒng)施工工藝需9 d施工一層，采用鋁合金模板和方圓扣加固體系后5 d施工一層，大大縮短了項(xiàng)目工期。

圖3 異形柱鋁合金模板與方圓扣施工樣板

3）柱模板加固：模板安裝完成后進(jìn)行加固，因T4塔樓框架柱中含有鋼結(jié)構(gòu)勁性柱，且柱截面為不規(guī)則五邊形，若運(yùn)用傳統(tǒng)的對拉螺桿加固方式則十分不便，易造成鋼結(jié)構(gòu)損傷和鋼筋、對拉螺桿偏位，而使用方圓扣加固在陽角位置會(huì)存在受力偏大問題，易造成脹模和變形。經(jīng)過與方圓扣及鋁合金模板廠家的討論，要想實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、施工便捷且保證質(zhì)量的效果，需要根據(jù)異形柱尺寸定制方圓扣加固構(gòu)件（圖4），大陽角位置2條邊的方圓扣構(gòu)件定制為一個(gè)整體，2個(gè)構(gòu)件采用雙面焊接，將原先的5個(gè)方圓扣構(gòu)件縮減為3個(gè)，這樣不僅可以增加構(gòu)件的承載力，也會(huì)大大提升施工時(shí)的工作效率。由于T4塔樓結(jié)構(gòu)柱體積較大，僅用方圓扣進(jìn)行加固會(huì)使箍具間距過密，經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)際操作，將鋁合金模板加固斜支撐與方圓扣結(jié)合，達(dá)到了較好的效果，不僅加強(qiáng)了加固體系承載力，而且避免了箍具間距過密的情況，進(jìn)一步地保證了混凝土成形質(zhì)量。

圖4 方圓扣修改后構(gòu)件

4）調(diào)整垂直度：模板加固完成后檢查墻板垂直度，在墻模頂部轉(zhuǎn)角處，將固定線錘自由落下，使線錘尖部對齊樓面垂直度控制線。若有偏差，可調(diào)節(jié)斜撐，直到線錘尖部和參考控制線重合為止。模板平面的平整度、垂直度均應(yīng)≤5 mm。

4 結(jié)語

通過對武漢精武路項(xiàng)目異形柱鋁合金模板與方圓扣結(jié)合的研究，優(yōu)化了方圓扣構(gòu)件，將原有構(gòu)件融合縮減，為現(xiàn)場施工及操作帶來極大便利，也保障了施工質(zhì)量，創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益約90余萬元，工程效果良好，得到了各方的一致好評(píng)。本工程對異形柱鋁合金模板與方圓扣結(jié)合的模板加固技術(shù)所做的研究，也可為同類型的工程項(xiàng)目提供一定的參考。