木模板數字化施工技術在住宅工程中的應用分析

姬海寧

摘要：隨著建筑工程規模的不斷擴大，各類建筑材料的質量與技術水平不斷提高，在建筑施工中，通過利用數字化技術，發揮產業協同應用優勢改造傳統工藝已成為建筑施工工程發展的發展趨勢。在滿足現行規范和相關標準的前提下，研究和應用木模板數字化施工技術，探索住宅工程施工技術數字化轉型，可在傳統施工工藝的基礎上實現提高材料使用周轉率、提升施工效率、節約人工、培養新一代數字化產業工人等目標，能夠有效解決施工模板傳統加工、安裝工藝污染多、效率低、維修成本高、人員及材料浪費等一系列問題。

關鍵詞：施工技術??數字化??精細化??木模板

中圖分類號：TP316????文獻標識碼：A

Application?Analysis?of?the?Digital?Construction?Technology?of?Timber?Formwork?in?Residential?Engineering

JI?Haining

（Beijing?Construction?Engineering?Group?Co.，?Ltd.，?Beijing，?100055?China）

Abstract：?With?the?continuous?expansion?of?the?scale?of?construction?projects，?the??quality?and?technical?level?of?all?kinds?of?building?materials?have?been?constantly?improved.?In?the?construction，?it?has?become?the?trend?of?the?development?of?construction?projects?to?transform?traditional?processes?by?using?digital?technology?and?giving?full?play?to?the?advantages?of?industrial?collaborative?application.?On?the?premise?of?meeting?current?specifications?and?relevant?standards，?this?paper?studies?and?applies?the?digital?construction?technology?of?timber?formwork，?and?explores?the?digital?transformation?of?the?construction?technology?of?residential?projects，?which?can?achieve?the?goals?of?improving?the?turnover?rate?of?material?use，?improving?construction?efficiency，?saving?labor，?and?training?a?new?generation?of?digital?industrial?workers?on?the?basis?of?traditional?construction?technology，?and?can?effectively?solve?a?series?of?problems?such?as?heavy?pollution，?low?efficiency，?high?maintenance?costs，?and?the?waste?of?personnel?and?materials?of?the?traditional?processing?and?installation?technology?of?construction?formwork.

Key?Words：?Construction?technology;?Digitization;?Refinement;?Timber?formwork

傳統建筑模板加工安裝工藝在施工中會產生大量邊角料、廢棄模板和鋸末粉塵，極易造成環保污染、混凝土構件夾渣等行業詬病；由于人工操作水平受限，加工尺寸偏差也經常導致混凝土質量較差。盡管近年來為提高模板施工質量，行業內出現了塑料模板，鋼制模板、鋁制模板等一系列新型材料和工藝，但受成本較高、材料透氣性能、市場不成熟等因素影響，傳統木模板在實際施工應用中仍具備一定優勢。在建筑施工領域，為在大型公共建筑中提高清水混凝土外觀效果，降低施工成本，會提高木模板的加工精度，實現精細化安裝，但在住宅工程中，尚未形成可復制的推廣經驗，研究和探索木模板數字化施工技術在住宅工程中的應用具有重要意義[1]。

1?木模板數字化施工技術應用概述

通過在住宅工程中應用BIM信息化技術，將住宅工程主體結構豎向剪力墻構件建立BIM精準化模型，施工過程中引入數控加工設備，利用施工現場常用規格的模板、方木等原材料進行模塊組拼深化設計，結合CAD科學排版、數控加工技術、模板免打孔工藝改進技術，科學組拼，優化布局，降低原材料損耗，提高加工精度，從而解決了傳統工藝中施工現場木加工粉塵污染、材料浪費、加工尺寸偏差大，勞動效率低等一系列問題。從而體現了精益管理思想，更好地發揮了數字化施工技術的優勢，實現降低污染、節約施工成本的目標，如圖1所示。

2?木模板數字化施工技術在住宅工程中的應用

2.1?住宅工程木模板數字化施工BIM深化設計技術

BIM精準化模型開展深化設計、推敲和優化技術方案，將所有豎向剪力墻構件在BIM三維模型基礎上進行模板的選型、分縫、碰撞試驗，將梁墻結合處、墻頂（地）交界處、復雜構造處進行針對性的組拼分解，從而引導CAD精準化配模工作，為后續的數字化設備加工切割、模塊單元化組拼、安裝提供精準化的依據，有效杜絕材料加工尺寸偏差及構件碰撞帶來的返工損失，提高施工效率[2]，如圖2所示。

在BIM模型深化設計中，結合工人實際操作經驗，在滿足單個工人周轉效率的前提下，為使模板加工下料損耗率最低，且組拼好的單元模塊重量正好適應工人操作，通過層層討論，反復推敲，最終將組拼模塊設置成450?mm以內寬的標準化單元模塊，重量為30?kg以內，達到了拆卸方便、周轉靈活的目的；由于住宅工程層高一般在2.9?m左右，結合單元模塊組拼規則及市場行情，建議采用加工長度為3?m的木方，截面尺寸35?mm×85?mm，將單元模塊的豎向背楞設置為2.6?m，水平背楞設置為0.4?m，最終使木方加工損耗率為0，模板加工損耗率在5%以內，有效確保了成本節約，如圖3所示。

組拼分解過程中，盡可能多采用標準板，針對陰陽角與封邊部位針對性進行深化設計，如圖4所示。

2.2?住宅工程CAD精準排版技術

通過掌握住宅施工技術及生產安裝工藝的繪圖人員，結合BIM精準化模型，利用CAD制圖技術將每個戶型、每面墻、柱進行立面分解，并充分考慮機電預留與線盒的位置及開孔措施，對施工區域和分解后的單元模塊進行編號匯總，分解編號后的切割板塊在每塊915?mm×1?830?mm的模板原材上進行合理化排版，優化布局，提高了每一塊模板的原材使用率，減少原材料浪費，并生成數字化設備路徑傳輸文件，為后續的數字化加工切割、模塊組拼提供了重要依據。從而有效減少了住宅工程材料浪費、人員返工、質量缺陷修補等造成的各項損失，節約工期[3]，如圖5所示。

2.3?住宅工程木模板數字化加工技術

采用YS-WD1325型數控切割設備，含除塵設施、供電設施、數字化控制設施等，通過CAD導出的路徑傳輸文件，引入開放版JDSoft?SurfMill軟件平臺，將結合BIM模型深化后的原材料排版圖轉化為DXF文件后，導入該平臺形成指導三軸編程切割加工的NC文件，從而實現數控設備的精準化加工作業，如圖6所示。

經實際應用，加工尺寸誤差在0.5?mm左右，切割速度為15?m/min，有效杜絕因加工尺寸偏差導致的合模拼縫不嚴、尺寸不符等現象，從而將精益化管理的思想切實融入實際施工當中，提高了混凝土觀感質量。

2.4?住宅工程模板免打孔安裝工藝改進技術

此技術在傳統模板免打孔工藝基礎上，基于住宅工程數字化施工技術進行了一定的改進。

2.4.1?加工方面

利用BIM技術建模分析，在配模階段模塊分解組拼的同時，將每道螺栓孔的位置同步融合，尤其是陰陽角位置主背楞易出現交叉沖突，影響施工的部位進行分解調整，融合后的模型通過CAD合理排版后，形成指導數控機床加工的統一路徑文件，在模塊切割的同時，將模板兩側的半圓形螺栓孔一次性切割成型，相較于傳統免打孔施工工藝，切割效率更高，成孔質量更精準。

2.4.2?安裝方面

針對模板數字化施工技術的板塊小、拼縫多、無水泥支撐墊塊等特點，科研小組在傳統免打孔模板施工工藝的基礎上做了一系列改進，初步計劃利用施工現場常用的915?mm×1?830?mm×14?mm多層板，將每面墻立面下部第一道螺栓孔圓心距結構面標高均設置為200?mm，利用450?mm、500?mm、550?mm的模數進行豎向排布，φ14螺栓均設置于模塊兩側半圓形開孔處（孔徑φ18?mm），利用85?mm寬14?mm厚板條鑲嵌在35?mm×85?mm方木側面進行通長固定，從而形成組合型固定式模塊背楞，利用雙鋼管做主楞將山形扣和螺栓進行有效固定。

模板安裝免打孔技術可有效減小模板因打孔造成的材料損耗，提高材料周轉使用率，對螺栓孔施工質量和提高拆模效率均有顯著效果[4]。

3?住宅工程木模板數字化施工技術質量控制措施

3.1?保證剪力墻截面尺寸符合要求

該應用技術實施過程中，為確保剪力墻截面尺寸，提高模板安裝結構剛度，受市場上鋁模施工安裝工藝啟發，創新性使用成品錐形套筒固定，既保證施工質量，又可代替水泥支撐墊塊，彌補了傳統免打孔施工工藝許多不足。

3.2?保證混凝土構件外觀質量符合要求

為方便施工操作，提高單個工人施工周轉效率，既要使模板加工下料損耗率最低，同時又要使組拼好的單元模塊重量正好適應工人操作，寬度設置為450?mm以內的單元模塊，相較于傳統木模散拼施工工藝，模板拼縫增加了約1/3，為防止螺栓孔處錯縫漏漿，造成混凝土構件蜂窩、錯臺等外觀質量缺陷，施工現場應編制質量管理標準化實施方案，通過樣板引路制度減少返工，同時依托質量保證體系，體系內部建立信息平臺，將跟工程建設相關的動態信息通過微信群和QQ群進行傳輸和共享，每周組織召開技術系統例會、質量每周聯檢和質量周例會，對照現場存在的問題制定改進措施，根據工程進展布置各階段工作任務，使技術質量管理工作做到分工明確、有的放矢、不留死角、責任到人，如圖7所示。

4?結語

綜上所述，隨著我國建筑行業的飛速發展，數字化技術發揮的作用性也越加顯著，探索和應用木模板施工技術在住宅工程中的應用，既能提高模板加工精度、模板原材料使用率，施工效率，降低施工成本，減少施工現場粉塵污染，保證住宅工程整體施工質量提升的同時，還能夠為建筑工程、施工單位帶來可觀的經濟效益和社會效益，促使建筑行業能夠朝著現代化、精益化的方向發展。

參考文獻

[1] 宋亞楠.建筑施工項目模板方案評價[J].碩士電子期刊出版信息，2021（6）：60.

[2] 錢玉川.分析房屋建筑工程框架剪力墻結構施工技術[J].裝飾裝修天地，2018（19）：83.[3] 郭杰翔.房屋建筑工程框架剪力墻結構施工技術要點分析[J].建筑與裝飾，2019（9）：180.