超高層建筑中鋁模板與整體鋼平臺的協(xié)同施工

張 旭

上海建工一建集團有限公司 上海 200120

目前，我國高層和超高層建筑往往采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆核心筒結(jié)構(gòu)?？紤]到核心筒結(jié)構(gòu)的施工速度、施工材料堆放、施工便利性等因素，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)各自的特點，施工中較多地采用鋼平臺等施工裝備。為了保證現(xiàn)澆核心筒結(jié)構(gòu)順利施工，模板是必不可少的施工材料。

在應(yīng)用鋼平臺施工的高層、超高層建筑中，采用的模板形式包括木模板、鋼大模和鋼框木模等。

木模板在工程中的應(yīng)用由來已久，但木模板存在自身強度剛度較低、密封性差、模板表面平整度差等缺點，當(dāng)結(jié)合鋼平臺施工時，木模板拼模速度慢，不能充分發(fā)揮鋼平臺的優(yōu)勢，對施工進度影響較大。

鋼平臺系統(tǒng)采用鋼大模板或鋼框木模施工時，存在鋼大模和鋼框木模質(zhì)量大等問題，在設(shè)計計算時需加大鋼平臺的平臺梁尺寸，增加鋼平臺的自重，從而需要增加爬升桿和固定牛腿的數(shù)量，進而增加了施工成本，而當(dāng)鋼平臺的自重大時，在超高層施工過程中又增加了不安全因素。

因此，探索一種與鋼平臺協(xié)同施工的新型模板形式勢在必行。隨著材料技術(shù)的發(fā)展，以鋁合金模板為代表的新型混凝土模板體系逐步應(yīng)用到工程實踐中，鋁合金模板在觀感質(zhì)量、施工便捷度、周轉(zhuǎn)使用率等方面都具有很大的優(yōu)勢[1-5]。

本文結(jié)合蘇河灣項目的工程實例，展開超高層結(jié)構(gòu)中鋁模板與鋼平臺協(xié)同施工技術(shù)的應(yīng)用研究，以期為鋁模板在超高層中的應(yīng)用提供借鑒。

1 工程概況

蘇河灣46號地塊項目地處上海市靜安區(qū)內(nèi)蘇河灣邊，位于福建北路天潼路路口，緊鄰軌交12號線和歷史保護建筑新泰倉庫，周邊環(huán)境復(fù)雜。項目總建筑高度約200 m，其中地上42層，地下3層。采用核心筒外圍鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，核心筒結(jié)構(gòu)采用鋼平臺與整體提升腳手架協(xié)同施工系統(tǒng)。

根據(jù)施工工序安排，在核心筒結(jié)構(gòu)施工至地上3層時進行鋼平臺和鋁模板系統(tǒng)的安裝。核心筒面積約500 m2，均采用鋁模板體系，鋁模板的應(yīng)用實現(xiàn)了核心筒局部水平結(jié)構(gòu)和豎向結(jié)構(gòu)同步施工。鋼平臺覆蓋面積約250 m2，有8根爬升導(dǎo)軌、14個牛腿，鋼平臺上布置布料機、內(nèi)爬塔吊及施工升降機等施工裝備。針對鋁模板和鋼平臺協(xié)同施工系統(tǒng)，本文將對超高層鋁模板的應(yīng)用、水平結(jié)構(gòu)和豎向結(jié)構(gòu)同步施工及鋁模板和鋼平臺的協(xié)同施工問題進行研究。

2 鋁模板應(yīng)用的優(yōu)勢和特點

2.1 技術(shù)優(yōu)勢

1）結(jié)構(gòu)性好。鋁合金模板強度和剛度較大，單板自重輕，保證了單塊模板單人即可進行操作，在高度不大于30 m的條件下，無需額外橫向加勁處理。

2）施工便捷。鋁合金模板經(jīng)過深化、配模等前期工序后，在工廠預(yù)制完成，當(dāng)運輸?shù)浆F(xiàn)場后可直接用于施工，其表面光滑平整，澆筑完成后混凝土的成形質(zhì)量好；模板安裝和拆模工序簡單，在模板安裝前，模板上涂刷脫模劑，保證鋁模板的順利拆除，提高施工效率。

3）綠色環(huán)保經(jīng)濟效益好。鋁合金模板的重復(fù)周轉(zhuǎn)次數(shù)高，對于超高層結(jié)構(gòu)而言，層數(shù)越高，其重復(fù)使用效率越高，平攤到每一層的模板費用越低，經(jīng)濟效益越好。此外，由于鋁模板采用工廠預(yù)制加工的形式制作，避免了現(xiàn)場的切割開孔，無建筑垃圾產(chǎn)生，綠色環(huán)保。

2.2 蘇河灣鋁模板特點

1）蘇河灣項目鋁模板質(zhì)量約為25 kg/m2，其中背楞14 kg左右，銷釘、螺母1 kg左右，整套鋁模板質(zhì)量合計約40 kg/m2。

2）作為超高層結(jié)構(gòu)，蘇河灣項目樓層層高為4.5 m，高于傳統(tǒng)的住宅項目。因此，在深化設(shè)計過程中，將墻板設(shè)計成了上下兩片，底部墻板高度為2.8 m，上部高度1.5 m，模板厚度為4 mm，最大一塊模板質(zhì)量約28 kg，能夠保證單人對鋁模板進行搬運和拼裝。

3）超高層結(jié)構(gòu)的層高較高、墻體厚度較厚，混凝土往往一次澆筑成形，澆筑過程中混凝土的側(cè)壓力較大。考慮到蘇河灣項目4.5 m的層高，為了保證澆筑過程模板系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，墻柱處的鋁合金模板設(shè)計了背楞，再使用穿墻螺桿固定牢靠。本項目設(shè)置了雙拼橫向背楞，在橫向背楞外又設(shè)置了豎向背楞，豎向背楞間距1.2 m，并與一端固定在樓層面的大斜撐配套使用。蘇河灣項目墻模板背楞內(nèi)部設(shè)置8道、外部設(shè)置9道。

4）為了提高鋁模板的使用壽命，鋁模板在工廠加工制作時采用靜電噴涂工藝?，F(xiàn)場實施時，為了保證脫模效果，塔樓前3層施工時，在模板表面涂刷油性脫模劑，隨后施工樓層涂刷水性脫模劑，這樣既保證了脫模效果和混凝土成形的表觀質(zhì)量，又提高了鋁模板的耐用性。

3 鋁模板施工工藝流程

3.1 圖紙深化

熟悉施工圖紙，結(jié)合建筑、結(jié)構(gòu)及安裝等專業(yè)對圖紙進行仔細校對，對發(fā)現(xiàn)的圖紙疑問及時與設(shè)計院溝通，解決存在的問題，以避免后期鋁模加工后出現(xiàn)變更的情況。

圖紙優(yōu)化一般以標(biāo)準層為依據(jù)，并核對非標(biāo)準層與標(biāo)準層的差異，對差異部分進行額外深化。

3.2 鋁合金模板配模設(shè)計、加工生產(chǎn)

圖紙深化完成后，設(shè)計人員進行鋁模板的配模設(shè)計，配模圖一般包含墻柱配模圖、梁配模圖、板配模圖、樓梯配模圖、K板配模圖等。

配模設(shè)計完成，對圖紙確認無誤后，鋁模生產(chǎn)廠按圖加工生產(chǎn)，并對生產(chǎn)的構(gòu)件進行編號，以便于后期安裝。生產(chǎn)完成后，模板在廠內(nèi)預(yù)拼裝，對成品進行驗收，驗收無誤再打包運輸至施工現(xiàn)場。

3.3 安裝墻身板

墻柱模板安裝前先確認脫模劑是否涂刷均勻。安裝時，為了保證模板的側(cè)向穩(wěn)定，安裝往往從邊部開始，按照模板構(gòu)件的編號順序依次進行拼裝，拼裝過程中，在墻模連接件上預(yù)先外套錐形套管和穿墻螺栓。柱墻模板一側(cè)安裝完成后再安裝另一側(cè)模板，安裝時要特別注意電梯井墻體、降板處墻體等連續(xù)剪力墻墻角處。

鋁模板施工前要考慮好首次安裝層，在首次安裝層的前一層外側(cè)墻體施工時，在墻頂預(yù)埋K板用以支撐上層鋁模板。在鋁模板進入常規(guī)施工層時，需要提前在墻頂預(yù)埋K板螺栓套管。在拆除本層模板時，頂部最上面一塊K板不拆，用于待施工層鋁模板底部的固定。

3.4 安裝承梁、梁（板）底模、可調(diào)支撐

梁模系統(tǒng)包括梁底模板、梁模板、轉(zhuǎn)角連接模板等。由于鋁模板特有的早拆模體系，在梁底部位又設(shè)置有早拆頭，以及與早拆頭連接，用于模板系統(tǒng)傳力和固定的獨立鋼支撐。

樓面系統(tǒng)包括樓面板、樓面龍骨，同時也設(shè)置有早拆頭及鋼支撐。

梁模板安裝時需先安裝梁底模板，梁底模板安裝的同時設(shè)置好獨立鋼支撐，再安裝梁側(cè)模板，最后安裝梁頂角模。梁底模與底模間、底模與側(cè)模間采用銷釘銷片連接，保證模板間連接穩(wěn)固，以防止混凝土澆筑過程中漏漿。通過設(shè)置在梁底部的鋼支撐調(diào)節(jié)梁底標(biāo)高，保證梁底模板連接牢靠，并保持在同一水平面上。在安裝獨立鋼支撐時，要保證支撐桿的垂直度，蘇河灣項目支撐間距為1.2 m×1.2 m，鋼支撐由兩段組成，為2.4 m的內(nèi)管和2.5 m的外管，為了保證鋼支撐的整體穩(wěn)定性，在鋼支撐間配置2道水平拉桿，水平拉桿間距不大于1.2 m。樓面板系統(tǒng)的安裝與梁底模板的安裝類似，但是要注意樓板模板與墻體和梁交接處模板的處理。

3.5 加裝背楞，對拉螺栓加固

安裝背楞及穿墻螺桿時采用自下而上的順序，并應(yīng)保證對拉螺桿超出背楞兩端的距離一致。背楞及穿墻螺栓安裝需緊固牢靠，松緊適度。擰得過緊會引起背楞彎曲變形，影響墻柱垂直度和觀感；過松則在澆筑混凝土?xí)r會造成脹模。

為了保證鋁模板的整體穩(wěn)定性，通常在柱、墻模板內(nèi)側(cè)安裝斜撐，斜撐一端固定在背楞上，另一端固定在樓面板上。樓板內(nèi)的固定點需提前用M14螺桿預(yù)埋在前一層樓面板內(nèi)，作為斜撐底座支撐受力點。斜撐按照1.2 m間距的原則進行設(shè)置。

3.6 樓梯施工

樓梯施工時，先安裝靠近樓梯剪力墻部位的模板。在安裝斜板與墻板連接的C形槽前，需將樓梯斜板梁側(cè)的墻板調(diào)直，其中斜板及時用鋼支撐撐起，調(diào)校到合適位置。再依次安裝斜板底板模板、狗牙板、踏步蓋板，再調(diào)校樓梯模板到設(shè)計位置，最后安裝樓梯背楞。應(yīng)保證梯段端頭斜板的對拉螺栓不少于2個。

3.7 鋁模板拆除

鋁合金模板的優(yōu)勢之一是可以利用其早拆模系統(tǒng)，實現(xiàn)模板的快速周轉(zhuǎn)。當(dāng)混凝土強度達到10 MPa后即可拆除側(cè)模和底模，并利用早拆頭和支撐桿保證混凝土的傳力。蘇河灣項目鋁模板共配置了1套，而早拆系統(tǒng)共配置了3套。鋁模板拆除過程中應(yīng)注意以下幾點。

1）模板需待混凝土強度達到相應(yīng)的強度等級后才能拆除。拆除時可先拆角部和側(cè)部模板。銷釘銷片根據(jù)拆模需要邊拆邊卸，避免一次性全部取下。

2）模板拆除過程中，應(yīng)保證支撐桿的穩(wěn)定，盡量避免碰撞支撐桿。

3）模板拆除后應(yīng)立即對模板表面進行清理。

4）拆下的模板按照編號碼放，并通過預(yù)留的傳遞孔或樓梯井道洞口傳遞到下一施工層，對拆下來的銷釘銷片等配件也要做到及時清點。

4 蘇河灣鋁模板施工難特點

4.1 實現(xiàn)了水平結(jié)構(gòu)和豎向結(jié)構(gòu)同步施工

通常核心筒施工過程中，只進行豎向剪力墻體施工，本項目根據(jù)核心筒結(jié)構(gòu)的特點，考慮到采用的鋁模板體系有早拆模系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)豎向結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu)同時澆筑、同時拆模，減少后期水平結(jié)構(gòu)的施工量，蘇河灣項目核心筒區(qū)域均采用鋁模施工，包含墻、梁、板、樓梯等部位。在施工過程中，為了充分利用鋼平臺和整體提升腳手架的施工優(yōu)勢，在兩個裝備覆蓋范圍內(nèi)的鋁模板采用大模板，其他部位采用散拼散裝模板的形式。

4.2 利用鋼平臺體系對鋁模板進行整體提升

本工程采用鋼平臺系統(tǒng)完成核心筒結(jié)構(gòu)的施工，為了充分發(fā)揮鋼平臺的優(yōu)勢，通過借鑒以往鋼平臺施工鋼大模和鋼框木模的經(jīng)驗，預(yù)先將散拼散裝的鋁模板拼裝成大模板。

為了保證鋁模板的整體提升，在鋼平臺上架設(shè)平臺梁，平臺梁上設(shè)置手動葫蘆吊鉤，通過鋼平臺上手動葫蘆對鋁模板進行整體提升。為了保證提升安全性和提升效率，單塊鋁模板組合最大質(zhì)量控制在1.1 t以內(nèi)，當(dāng)鋁模板寬度在3.5 m內(nèi)時，單塊鋁模板上設(shè)置2個吊點，當(dāng)寬度大于3.5 m時設(shè)置3個吊點。

4.3 4.5 m層高施工難度大

本項目塔樓標(biāo)準層高為4.5 m，較普通住宅高得多，導(dǎo)致豎向墻板和梁、板的模板拼裝難度大，工人操作不便。在實際施工中，利用搭設(shè)的臨時架體進行模板的拼裝，臨時架體利用塔吊進行吊卸。

4.4 超高層結(jié)構(gòu)變化多，水平向結(jié)構(gòu)留洞多

相較于普通住宅，超高層建筑的結(jié)構(gòu)變化較多，蘇河灣的結(jié)構(gòu)變化有28次，每一次的結(jié)構(gòu)變化均需要重新加工鋁模板，且超高層建筑機電管線、給水排水、空調(diào)機房等部位留洞較多，預(yù)留洞隨著建筑和使用功能的變化而變化，結(jié)構(gòu)的變化增加了現(xiàn)場拼、拆模板的難度，進而增加了施工時間，對工期有較大影響。

為了降低現(xiàn)場施工難度和減少施工時間，需要在前期的深化設(shè)計過程中，對每個留洞部位進行單獨設(shè)計配模，正式安裝前對留洞部位進行模擬預(yù)拼模，保證正式施工的順利。

5 結(jié)語

本文結(jié)合蘇河灣超高層建筑的工程實例，提出了鋼平臺和整體提升腳手架系統(tǒng)與鋁模板協(xié)同施工的方法。對鋁模板在超高層建筑施工應(yīng)用中應(yīng)注意的問題，鋁模板施工工藝流程，及與鋼平臺協(xié)同施工過程中碰到的難題進行了詳盡的分析。通過本文的介紹，希望能為超高層建造中應(yīng)用鋼平臺和鋁模板提供新的思路，并為今后的類似工程提供借鑒。