超高層建筑鋁合金模板應(yīng)用及二次改造技術(shù)

文/中建二局第三建筑工程有限公司武漢分公司 費兵兵 張 祥 李 軍

武漢廣電蘭亭榮薈超高層住宅4、5、6號樓工程在標(biāo)準(zhǔn)層采用鋁合金模板體系，本文通過總結(jié)鋁合金模板的特點及原理，詳細講述了鋁合金模板的施工工藝，并對鋁合金模板二次改造利用進行了介紹，最后進行經(jīng)濟效益分析。應(yīng)用結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)實體混凝土外觀質(zhì)量優(yōu)良，墻體平整度、垂直度，截面尺寸及樓板極差得到了良好控制，成為本工程的亮點，同時節(jié)約了成本，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

當(dāng)前國內(nèi)建筑市場，鋁合金模板支撐體系大部分為購買全新模板或租賃模板，本工程打破傳統(tǒng)模式，將購買的鋁合金模板一棟樓使用完畢后，在施工現(xiàn)場二次改造周轉(zhuǎn)至后續(xù)兩棟新樓使用，充分發(fā)揮了鋁合金模板周轉(zhuǎn)利用率高的特性，既保證了質(zhì)量、工期，也節(jié)約了成本。

1 工程概況

廣電蘭亭榮薈工程位于武漢市硚口區(qū)，總建筑面積30.04萬m2，由8棟47層住宅及1棟幼兒園組成，總高度138.5m，結(jié)構(gòu)體系采用剪力墻結(jié)構(gòu)，2層以上為標(biāo)準(zhǔn)層。其中4、5、6號樓采用鋁合金模板，5號樓標(biāo)準(zhǔn)層面積為844m2（見圖1），采用全新鋁合金模板，4、6號樓標(biāo)準(zhǔn)層面積為435m2（見圖2），根據(jù)工期進度安排將5號樓周轉(zhuǎn)下來的鋁模板進行二次改造使用至4、6號樓，鋁模板清理、二次改造、預(yù)拼裝均在施工現(xiàn)場完成，舊模板重復(fù)利用率高達80%以上，周轉(zhuǎn)使用次數(shù)達到90次以上，取得了良好的施工效果。

2 鋁合金模板

2.1 模板特點

1）安全性高 重量輕，承載能力高，可達60kN/m2，不存在爆模、脹?，F(xiàn)象。

2）高效 ①安裝效率高、速度快，可實現(xiàn)25～30m2/天/人；②拼裝、分拆簡單方便；③鋁合金模板系統(tǒng)融入快拆系統(tǒng)，施工快速，可達4天/層；④模板用量少，1套模板，3套板底支撐，4套梁底支撐，6套懸挑構(gòu)件支撐；⑤施工后混凝土外觀質(zhì)量良好。

3）環(huán)保 ①模板可重復(fù)使用150次，使用壽命約20年；②安裝拆除過程中幾乎不產(chǎn)生建筑垃圾；③安裝過程中幾乎不使用鐵釘及其他易耗品；④殘值全部回收，回收率可達40%；⑤代替?zhèn)鹘y(tǒng)木模板，減少森林資源砍伐。

4）加工周期短 根據(jù)本工程施工經(jīng)驗，5號樓從設(shè)計到加工完畢耗時45d左右，5號樓改造至4、6號樓加工周期耗時同樣在45d左右。

2.2 工藝原理

1）鋁合金模板系統(tǒng)根據(jù)工程施工圖紙,結(jié)合外防護架形式，經(jīng)深化設(shè)計,所有模板在工廠一次性加工成型。支撐系統(tǒng)采用雙方鋼管型材做背楞，立桿采用工具式卡盤高支頂，模板之間采用銷釘、銷片固定。

圖1 5號樓標(biāo)準(zhǔn)層平面示意

圖2 4、6號樓標(biāo)準(zhǔn)層平面示意

2）模板加工完成后，首先在工廠完成預(yù)拼裝，對照設(shè)計圖紙進行核對，發(fā)現(xiàn)無誤后對所有模板構(gòu)件進行編號，拆除時分區(qū)、分類進行打包，然后轉(zhuǎn)運到施工現(xiàn)場。采用塔式起重機將各區(qū)域模板吊運至作業(yè)層，按模板編號對應(yīng)安裝圖紙進行組裝。安裝就位后，利用可調(diào)斜撐調(diào)整模板的垂直度，利用豎向可調(diào)支撐調(diào)整模板的水平標(biāo)高，利用穿墻對拉螺桿及背楞保證模板體系的平整度及整體穩(wěn)定性。在混凝土強度達到拆模規(guī)定的強度后，保留豎向支撐及早拆頭（梁與板），按先后順序?qū)δ０?、梁?cè)模板及樓面模板進行拆除，并迅速進入下一層的循環(huán)施工。

3 施工工藝

3.1 施工工藝流程（見圖3）

3.2 關(guān)鍵工序操作要點

3.2.1 墻體模板安裝

1）安裝墻柱模板有兩種方法，即“雙模法”和“單模法”。外圍墻體和大面積區(qū)域通常采用“雙模法”安裝，中間墻等小面積區(qū)域采用“單模法”安裝，“雙模法”即成對的模板先用對拉螺桿和銷釘連接，后一組模板用銷釘與前一組相連?！皢文７ā奔磫芜吥０彘]合成方形空間，有錯誤時調(diào)整單面模板比調(diào)整雙面模板要方便。所有模板從角部開始安裝，可使模板保持側(cè)向穩(wěn)定，安裝完畢后應(yīng)調(diào)整垂直及水平標(biāo)高（見圖4）。

2）安裝外墻模板(包括電梯井口內(nèi)模板)之前需安裝外墻K板，用固定螺絲錨固到混凝土結(jié)構(gòu)中，外墻模板的重量支撐在K板上（見圖5）。

3）墻模板的加固處理。墻模板安裝完畢后，在模板預(yù)留孔穿對拉螺桿，布置上、中、下共4道。

3.2.2 梁模板安裝

先安裝梁底模板，后安裝梁側(cè)模板。

3.2.3 板模板安裝

在所有墻身模板調(diào)整完畢后，開始安裝樓面龍骨，龍骨兩端直接固定在墻頂轉(zhuǎn)角C槽上。樓面模板沿墻邊平行逐件安裝，先用銷釘臨時固定，最后再統(tǒng)一打緊銷釘。安裝完畢后，用水平儀調(diào)整其標(biāo)高及平整度，使其滿足要求。

3.2.4 模板校正加固

模板安裝完畢后，安裝斜向支撐，對墻模板的垂直度進行調(diào)整、加固，保證支撐系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性，斜撐底部采用銷釘進行固定，方便拆除（見圖6）。

3.2.5 混凝土澆筑

混凝土澆筑時，重點關(guān)注銷釘、銷片脫落，模板下沉、脹模以及支撐移位等問題。另外，由于鋁模板氣泡不易排出，需要嚴(yán)格控制分層下料和振搗時間。

3.2.6 模板拆除

豎向構(gòu)件一般在24h后可以拆除，水平構(gòu)件當(dāng)混凝土強度達到10MPa 時，對強度等級大于 C20 的樓板實施模板早拆是安全可靠的，一般在36h后即可拆除，支撐桿保留。

圖3 施工工藝流程

圖4 內(nèi)墻板現(xiàn)場安裝

圖5 外墻K板周轉(zhuǎn)使用

圖6 斜撐安裝固定

4 二次改造利用

4.1 深化設(shè)計

深化設(shè)計時間一般在15～20d，鋁合金模板體系大部分模板以有固定模數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)板為主，周轉(zhuǎn)至下一個工地只要修改構(gòu)件交接處的非標(biāo)準(zhǔn)板，即可實現(xiàn)多個工程再利用，節(jié)約下一工程的模板費用。原5號樓為雙單元“一”字形結(jié)構(gòu)，后周轉(zhuǎn)至4、6號樓單元“品”字形結(jié)構(gòu)，舊板利用率高達80.39%，新板配置率僅為19.61%，充分發(fā)揮了鋁合金模板周轉(zhuǎn)利用率高的優(yōu)點，并節(jié)約了成本。

4.2 清理改造（見表1）

改造周期、人員配備如表1所示。模板清理面積為200m2/d，深化設(shè)計提前20d開始進行。運至現(xiàn)場設(shè)備有：拋丸清理機1臺、校正儀器1臺、氬氣焊機1臺、電焊機3臺、模板切割機1臺、切割鋸1臺（見圖7）。

4.3 二次改造成本

改造舊模板成本較采購新模板費用低很多，單純改造成本在10%左右，新配鋁模板成本占20%左右，合計約20%～30%。

4.4 核心理念

鋁合金模板施工現(xiàn)場二次改造技術(shù)成功應(yīng)用的關(guān)鍵主要有3個方面：①前期圖紙的深化設(shè)計及舊模板的使用設(shè)計；②現(xiàn)場高效的綜合管控調(diào)配能力；③具備滿足改造需要的施工場地，因模板改造需對模板進行清理分類、預(yù)拼裝，故合理的施工場地是保證現(xiàn)場二次改造技術(shù)順利實施的關(guān)鍵條件之一。

5 經(jīng)濟效益分析

5.1 模板攤銷成本

鋁合金模板實際平均周轉(zhuǎn)次數(shù)100～150次，在超高層建筑工程中有顯著優(yōu)勢，經(jīng)核算，一套鋁合金模板只要周轉(zhuǎn)次數(shù)達到50次，即可與木模板攤銷成本持平。

表1 改造周期、人員及設(shè)備

序號 名稱 時間 總計改造天數(shù) 投入人員1 模板清理 13d左右2 模板校正修復(fù) 5d左右45d 3 模板改造 持續(xù)于整個模板清理完畢周期內(nèi)，約40d總計17人，總負責(zé)1人，操作工人16人4 預(yù)拼裝 20d

圖7 清理改造設(shè)備

表2 鋁模板與木模板人工用量對比

模板類型 模板展開面積/m2 木工人數(shù) 人均施工面積/m2 施工工效/（m2/天/人）鋁模板 1496 16 93.5 25～30木模板 1496 23 65 15～20

5.2 人工成本

通過用工量對比，鋁模板用工量僅為木模板用工量的70%左右（見表2）。

5.3 抹灰成本

使用鋁合金模板，結(jié)構(gòu)面可以達到清水混凝土面效果，可以省去抹灰找平工序，不僅節(jié)約水泥砂漿及人工等耗用，而且可以有效避免抹灰面空鼓開裂等質(zhì)量通病，混凝土內(nèi)墻面抹灰面積與鋁模板面積比例為30%，免抹灰節(jié)約成本為30%×24元/m2（人工及材料費），即節(jié)約成本在7～8元/m2（模板展開面積）左右。

5.4 工期

鋁合金模板體系結(jié)構(gòu)工期可達到（3.5～4）d/層，結(jié)構(gòu)施工階段平均節(jié)約工期（1～1.5）d/層，裝修施工階段平均節(jié)約工期（1～2） d/層，按照標(biāo)準(zhǔn)層45層計算，總工期可以提前3個月時間。

5.5 其他

材料轉(zhuǎn)運通過結(jié)構(gòu)預(yù)留傳料口，不需要使用塔式起重機，設(shè)備選型較為節(jié)省，并且可以節(jié)約大量電能。

6 結(jié)語

通過工程實踐表明，鋁合金模板體系雖然一次性投入大，但其施工方便、效率高，結(jié)構(gòu)表面平整、質(zhì)量觀感好，周轉(zhuǎn)次數(shù)多、節(jié)能環(huán)保、攤銷成本低，大大降低了現(xiàn)場的施工成本和管理成本。目前鋁合金模板由于成本原因還僅局限應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)層，未來如何應(yīng)用于非標(biāo)準(zhǔn)層，或采用鋁模板與木模板結(jié)合技術(shù)、鋁模板與裝配式結(jié)構(gòu)結(jié)合技術(shù)，都值得探索與研究。