鋁合金模板施工技術創新與應用

高海濤 戴連雙 趙 迎 劉 鳴 劉鵬迪 彭 崢

1. 北京市住房和城鄉建設科技促進中心 北京 101160；2. 中國新興建筑工程有限責任公司 北京 100009

1 工程概況

新興·御藍山位于山東省泰安市創業大街以南，天柱峰路以西，總建筑面積30 761.5 m2，其中地下面積2 220 m2，地上面積28 541.5 m2，為剪力墻結構。地下2層，地上33層，1－33層層高2.9 m，1－6層為加強層，6－33層為標準層。墻體截面均為200 mm，梁尺寸為400 mm×500 mm、400 mm×600 mm等，板厚為110、120、130 mm等，地上結構模板工程采用鋁合金模板施工工藝[1-3]。

2 工程重、難點分析

2.1 樓梯間鋁合金模板施工

在傳統鋁合金模板施工工藝中，樓梯間的墻體處于上、下樓層之間，墻體模板一般為2次支設，在此處設置的K板作為下掛板，澆筑完成后不拆除，再次安裝時可保證墻體的順直和嚴密。同時，將樓梯間施工縫留置在休息平臺1/3處，避免樓梯二次支模，減少錯臺、漏漿等問題。

2.2 墻體變形縫鋁合金模板施工

在傳統鋁模工藝中，穿墻螺栓采用φ16 mm制作，端部用φ12 mm的光圓鋼筋焊接φ45 mm的圓環，圓環的作用是做龍骨的連接加固部件，變形縫處墻體模板的螺栓孔需要制作成φ50 mm，便于端頭圓環的進入和取出。當墻體模板拼裝成整體安裝后，穿入自制穿墻螺栓，用φ20 mm的鋼筋做龍骨，從上向下穿入每根螺栓的圓環內，然后從墻體另一側進行加固，工藝操作較為復雜，且變形縫處墻體為外墻，螺栓孔封堵對墻體防水有一定的要求，預留孔洞較大，不利于施工封堵，易造成滲水隱患。

2.3 鋁合金墻體模板封堵施工

傳統鋁合金墻體模板底部要連接高40 mm的底腳，底腳可與模板用螺栓連接或焊接。在現場施工中，為了便于墻體模板的拆除，需留設一定的縫隙，一般設置為15 mm，這就造成了在混凝土澆筑前，必須采取封堵的施工措施，才能保證墻體根部模板的嚴密，防止混凝土漏漿而造成的墻體爛根問題。傳統做法采用水泥砂漿進行封堵，拆模后還需剔鑿清理，不利于現場的文明環保施工。

2.4 鋁合金墻體模板變截面施工

在高層住宅中一般設有加強層，加強層墻體厚度與標準層墻體厚度不同，而鋁合金墻體模板只針對標準層設計，在非標準層中采用鋁合金模板的情況較少，一般采用木模板施工非標準層，無法最大化利用標準層鋁合金模板，一次性投入木模板只用加強層費用較高，若采用舊的木模板施工，則成形質量無法保證。

3 鋁合金模板設計

3.1 鋁合金模板選材

1）鋁合金模板應采用鋁、錳、鎂等合金元素構成的軋制板或擠壓型材，并應符合現行國家標準GB/T 3190—2020《變形鋁及鋁合金化學成分》的有關規定和要求，型材宜采用5系列和6系列鋁合金，其物理性能指標及材料強度設計值應符合規范要求。

2）鋁合金模板成品的設計應按工程特點選定通用的長度和寬度模數，以50 mm為倍數，根據工程需要可增加其他專用模數，本工程采用的模板寬400 mm，面板厚4 mm。

3.2 結合圖紙深化設計

1）主體結構中加強層墻體、梁在變截面處的模板節點處理，例如加強層墻體厚250 mm，變截面200 mm，為增加模板周轉率，配墻體模板時應進行散拼，設計成面板50 mm和200 mm的組合模板（梁、柱模板相同），優先設計標準層模板，與標準層模板差異處單獨配模組合，設計以50 mm為調節模數模板，單獨制作加工，如圖1所示，在加強層處可最大限度地利用標準層鋁合金模板，結合非標準模板構件進行施工。

圖1 鋁合金模數調節模板

2）變形縫處墻體模板單獨制作加工，將墻體模板采用銷釘固定連接形成整體，穿墻螺栓采用與內墻一樣的φ16 mm普通螺栓，拼裝完成后，采用φ14 mm鋼筋將上下鋼背楞焊接形成整體，在頂部通過銷孔增加2個吊裝環，變形縫處的整體模板便可現場吊裝，加固模板所用穿墻螺栓的墊片和螺母直接焊接在外側模板背楞上。墻體模板安裝時，穿墻螺栓對準預留螺栓眼，直接從墻體內側擰至外側進行加固。拆除時，從墻體內側旋出螺栓桿，松動模板即可拆除。

3）墻體模板底部采用伸縮式底腳模板，裝置由4部分組成，分別為1個底腳模板、1個帶螺栓的角鋼、2根壓縮彈簧及橡膠條，將部件組裝后與標準模板相連，形成伸縮式模板，伸縮量在15 mm，可實現模板底部縫隙調節，寬度為0～15 mm，如圖2所示。使用時，通過模板自身質量將角鋼下壓，此時擋片與底腳模板底部相平，彈簧處于拉伸狀態；當墻體模板調整標高后與頂板模板相連，擋片受彈簧自身應力的影響，帶動擋片向下，直至擋片貼近樓板地面，從而實現自動封堵的功能，替代傳統砂漿封堵。

圖2 伸縮式底腳模板實物

4）明確一次結構與二次結構部分構件能否同時澆筑，包括門、窗洞口的過梁與結構梁間距小于200 mm的部位、砌筑墻垛小于10 cm的墻體部位，以便減少二次結構的施工量，提高施工速度。

5）鋁模板的傳遞預留孔、放線孔禁止留設在有防水要求的房間內，防止封堵不密實造成滲水隱患。預留洞口的封堵應采用定型的梯形模板封堵，便于施工時取出。

6）墻體采用免抹灰工藝，填充墻與結構墻交界處采取企口做法，留設寬200 mm、深1 cm凹槽，便于填充墻抹灰縫隙的抗裂處理，一次性澆筑成形的外窗同樣可采取此辦法。在結構圖紙中進行優化，篩選出結構墻體與填充墻體交界處需要增設貼片的位置，畫出平面布置圖，在結構墻體模板加工后，按照布置圖在墻體、梁模板上安裝貼片。

7）鋁模板的外墻模板應考慮外墻腳手架的選型，當采用型鋼懸挑式腳手架時，應先布置型鋼位置，然后與外墻模板平面布置進行比對，當單根型鋼穿出部位不在同一塊模板時，應當調整模板單塊尺寸或者調整型鋼位置，此部位的模板高度應分成2個部分，一部分為型鋼以上墻體模板，一部分為型鋼穿墻體處模板。此處可采用木模板做面板，鋁合金做連接框的鋁木結合形式，如圖3所示。

圖3 懸挑腳手架工字鋼穿鋁模示意

3.3 鋁模板加工及制作

1）鋁合金模板的焊接應符合國家標準GB 10858—1989《鋁及鋁合金焊絲》的規定，宜選用Eur5356和Eur4043焊絲，焊接工藝可采用鎢極惰性氣體保護電弧焊。

2）鋁合金模板加工應根據設計加工圖紙進行，每做完一部分應對成品板進行檢驗，模板、加筋、封邊等部件組裝焊接前應調平、調直。

3）模板的組裝焊接應根據變形控制的要求采用合理的焊接順序和方法，并在工裝平臺上進行作業，施焊前應去除材料表面的油污和氧化膜。

4）模板構件的焊接部位必須牢固，焊縫應均勻，無夾渣、氣孔、咬肉、裂紋等缺陷，優先采用機械手臂進行機器焊接作業。

5）模板加工完成后應在面板上涂刷鋁合金專用隔離劑，涂刷時作業環境最低溫度不得低于5 ℃。

3.4 鋁模板試拼裝

1）模板加工完成后應在加工場地試拼裝，單位應組織相關人員現場驗收，驗收內容包括構件尺寸、軸線位移、拼縫寬度、開間進深、構造措施等，書面記錄問題并調整。

2）模板在試拼裝過程中組織作業人員進行培訓工作，讓工人分區域、分段進行責任劃分，利用編號法或標記法，對模板進行標記，拆除時讓作業人員根據自己的標記拆除并碼放好，由廠家按標記進行打包運輸。

3.5 模板運輸及驗收

1）模板運輸采取木架裝箱打包的方式，邊角填充塑料等柔軟物，防止在運輸過程中磕碰。

2）模板運輸至施工現場后，進行數量、規格和外觀的檢查，鋁模板采用質量承重的方式，能夠查清的構配件采取數量清點的方式進行。

3）在模板試拼裝過程中，根據標記的構件通過垂直運輸設備直接運至作業面，由負責標記的工人進行核實。

4 鋁合金模板施工

4.1 墻柱模板安裝

1）墻體模板按照編號進行排列，按照墻體尺寸先在樓面上進行模板拼裝，銷釘間距不大于300 mm，拼出整塊墻板然后根據墻線進行模板的架立，事先在封閉前安裝PVC套管，然后臨時安裝穿墻螺栓。

2）模板合模前，應涂刷專用脫模劑，脫模劑應涂刷均勻，不得漏刷，涂刷時應防止污染鋼筋。

3）墻模板加固從底部背楞開始，根據從下到上的順序逐一安裝背楞，緊固穿墻螺栓后進行垂直度和軸線校正。

4）外墻模板樓層間施工縫處模板高度450 mm，下跨300 mm，上側150 mm，首次安裝鋁模板時必須采用2套鋁模板下跨板，頂層澆筑混凝土后不拆除，將底層的拆除后傳遞至新澆筑層的頂部，來回交替使用。

5）樓梯間墻體模板的安裝應待樓梯梯段板和休息平臺安裝就位后進行，在墻體施工縫部位同樣設置下跨板，并將上一層樓梯間墻體內側模板一同支設完成，方便下一步與預支設的梯段板和梁進行連接。

4.2 梁模板安裝

1）梁模板按照編號依次進行梁底模、梁側模、梁頂角模及墻頂角模的安裝，用獨立支撐調節梁底的標高，安裝時應保證立桿的垂直度和牢固度。

2）梁底側模板應先與墻體模板連接，采用線墜進行軸線的校核。調整時，同時調整梁底模板和墻體模板。

4.3 頂板模板安裝

1）墻模板和梁模板校正后進行頂板模板的安裝，同樣按照編號標記，從板頂的一角處開始，先拼裝頂板短邊的模板，逐步向長邊方向推進，安裝與墻、梁連接的角模板，再安裝頂板模板，銷釘的固定間距不大于300 mm。

2）頂板模板安裝應采用專用的操作平臺進行操作，在洞口邊緣安裝時，應佩戴好安全帶。

3）頂板預留洞模板安裝，采用專用梯形封堵模板，封堵模板底部設內伸2 cm企口，防止漏漿。梯形模板垂直于頂板安裝對拉螺栓，擰緊上部山形卡完成固定。

4）頂板下臥部位的模板，如衛生間和陽臺比室內地面低2 cm，采用可拆卸的方鋼管組合而成，鋼筋綁扎完成后放置在鋼筋上，利用鐵絲固定牢固。

5）采用同層排水的下臥衛生間同樣采用長方形拼裝鋁模板，此處模板在四角應采用45°斜面連接，便于模板的拆除，四角加固采用角鋼斜拉連接固定。為控制降板標高及板厚，在四角設置“土”字形、φ12 mm的螺紋鋼筋，每個角設置2個，共8個。

6）頂板的支撐體系采用獨立式鋼支柱，頂板拼裝后進行安裝，先將內套管調節至合適高度，將中間部位的固定桿擰緊，然后調節垂直度，對于跨度不小于4 m的梁板，其模板起拱高度宜為跨度的1/1 000～3/1 000。

7）采用布料機澆筑時，底部需進行受力驗算，單獨支設加強架體，與鋁模板接觸部位放置100 mm×100 mm的主龍骨。

8）墻兩側模板的對拉螺栓孔應平直對應，穿插螺栓時不得斜拉硬頂，鉆孔應采用專用打孔機具，不得用電、氣焊灼孔或電鉆鉆孔。

4.4 鋁模板的檢查與驗收

1）鋁模加固及校正完后進行自檢，檢查螺栓、銷子、楔子是否遺漏，重點檢查墻柱及梁部位是否緊固；檢查墻柱的垂直度、頂板的平整度、墻柱及梁的截面尺寸是否符合要求。

2）鋁模板的墻體模板底部留設的縫隙，伸縮裝置可自動封堵縫隙，選擇任意單塊模板做清掃口，底部墊上木楔，防止擋片自動下落，將雜物取出，完成清理。

3）固定在模板上的預埋件和預留孔不得遺漏，應安裝牢固，位置準確。

4.5 澆筑混凝土

1）混凝土澆筑期間至少需要2名操作工及1名實測實量管理人員，檢查正在澆筑的鋁模，上面的銷釘、銷片是否脫落，對拉螺栓連接是否完好，掉落時應及時進行加固。

2）混凝土澆筑時，因鋁模板成形后會形成相對封閉的空間，鋁模接縫較嚴密，混凝土澆筑時封閉區域內因空氣不容易排出，易出現“閉氣”現象，使成形混凝土結構內產生空洞，所以在澆筑相對封閉區域模內混凝土前，在梁面封板上開通氣孔。澆筑混凝土時先放入振動棒，混凝土注入鋁模內后再開啟振動棒，邊振搗邊注入混凝土，直至封閉區外部溢出混凝土且不產生氣泡后慢慢拔出振動棒。

3）相對封閉的鋁模區域內混凝土澆筑要從鋁模開口的一端注入，切不可從兩端同時注入混凝土，以免模內產生封閉空氣。

4）封閉區域內混凝土澆筑完成后，用小錘輕敲鋁模外側，檢查是否有空洞現象，若有封閉氣體，需再次插入振動棒進行振搗，同時注入混凝土。

4.6 鋁模板拆除及保養

1）鋁模板拆除分為2個部分，一部分為鋁模板的拆除，一部分為支撐體系的拆除。由于采用快拆體系，支撐間距小于2 m，頂板達到設計強度的50%即可拆除鋁模板，保留立桿及頂托支撐樓板，拆除前必須寫好拆模申請單，經監理公司同意后方可拆除。

2）墻體模板拆除時的混凝土強度應能保證其表面及棱角不受損傷。

3）鋁模拆除時應先采用拔銷器將所有的銷釘取下，專人進行收集。墻體模板的拆除采用啟模器，先松動頂層的模板，然后再從底層撬出，碼放在傳料口周邊，做到隨拆隨碼放隨清理。

4）頂層模板拆除應2人協同配合，采用移動平臺進行拆除，禁止將模板直接從高空扔下，應保證鋁模的完好及施工的安全。

5）拆下的鋁模板應及時清理和清點，用刮刀鏟除污物，及時涂刷脫模劑，零散配件應當通過樓梯進行搬運。

5 結語

目前，我國仍處在發展與大建設階段，對模板有較大的需求。鋁模板具有周轉次數多、施工工藝簡便、現場安裝快捷、基本不產生建筑垃圾等優點，近兩年鋁模板的市場份額明顯上升，特別是綠色節能施工概念被提出以來，鋁模板在建筑領域成為極具發展前景的模板。本文通過對鋁合金模板施工技術的改進和研究，不斷總結和完善鋁模板施工技術在建筑工程中的應用經驗，對今后鋁合金模板的推廣使用起到一定的推動作用。