斜屋面局部雙層板施工技術(shù)研究

丁馮毅，馬宗陽，王 賓，李亞鵬

（中建二局第二建筑工程有限公司，廣東 深圳 518000）

針對坡屋面雙層板結(jié)構(gòu)的建筑，傳統(tǒng)施工中一般在原有模板的基礎(chǔ)上滿鋪網(wǎng)片，然后進(jìn)行澆筑振搗，此種方式不能對雙層板進(jìn)行快速澆筑，且雙層板區(qū)域模板難以加固，現(xiàn)場制作精度控制困難，不能滿足雙層板斜屋面建筑外觀線型施工質(zhì)量要求。

為解決斜屋面雙層板施工的難題，我們對復(fù)雜造型高分子塑料模板安裝工藝進(jìn)行細(xì)致研究，通過BIM 技術(shù)對其建筑節(jié)點(diǎn)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，再通過構(gòu)件參數(shù)化等核心技術(shù)對模板構(gòu)件進(jìn)行預(yù)制加工，使施工的各部分工作銜接更為流暢，材料把控、材料運(yùn)輸、施工質(zhì)量控制等更為高效便捷。高分子塑料模板具有質(zhì)量輕便、使用安裝方便、施工效率高、施工流程簡單等優(yōu)勢特性，可在保障屋面各個(gè)工序質(zhì)量較高前提下，確保施工速度，減少施工投入，減少鋼筋混凝土建筑的結(jié)構(gòu)密實(shí)度、滲漏等問題的發(fā)生，確保建筑質(zhì)量。

1 高分子塑料模板在建筑工程中的應(yīng)用

高分子塑料模板是一種采用新型材料制作的模板。與以往采用木模板比較，其中最大的優(yōu)勢是利用率較高，可持續(xù)周轉(zhuǎn)，可減少材料方面的支出。同時(shí)，因高分子塑料模板具有構(gòu)造簡便、重量較小，故廣泛應(yīng)用在高層建筑、預(yù)制工程、道路橋梁等建筑工程結(jié)構(gòu)混凝土澆筑中，具有抗壓強(qiáng)度高，可承受沖擊力較強(qiáng)，不易磨損，可重復(fù)使用周期長等特點(diǎn)。隨著各種新型建筑模板不斷發(fā)展和革新，越來越多的使用單位逐步認(rèn)識到高分子塑料模板的優(yōu)勢，該模板也逐漸在更多的建筑工地投入使用，加入現(xiàn)場的施工作業(yè)中，不僅使得施工效果顯著提高，而且以往使用此模板的建筑工地都在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益方面取得不小的成就，與新時(shí)代所提倡的可持續(xù)發(fā)展，節(jié)能減排的理念保持高度一致。因此新型高分子塑料模板將是未來建筑工地的所用材料的主流，具有前所未有的價(jià)值。

2 BIM技術(shù)在斜屋面雙層板施工中的應(yīng)用

BIM 技術(shù)具有可視化、參數(shù)化設(shè)計(jì)等特性，使現(xiàn)場施工各階段工藝流程更為緊密、簡便，設(shè)計(jì)造型的變化可迅速直觀反映的到加工安裝圖，提高建造質(zhì)量及安裝準(zhǔn)確性，極大地避免二次返工，可提前對建筑造型進(jìn)行優(yōu)化，對模板拼縫處進(jìn)行深化，減少材料浪費(fèi)，降低現(xiàn)場施工難度。

3 高分子塑料模板工程參數(shù)化加工

現(xiàn)場直接對所使用模板加工，切割精度低，施工進(jìn)度緩慢，根據(jù)BIM 深化模型數(shù)據(jù)，在數(shù)字模型上深化塑料模板的造型線條，根據(jù)造型線條及模板形狀生成具體的板塊，形成高分子塑料模板的CAD 加工圖，并提前在工廠加工復(fù)雜建筑造型所需的模型，完成高分子塑料模板的高精度加工（圖1）。

圖1 塑料模板加工成品

4 關(guān)鍵技術(shù)

4.1 BIM深化設(shè)計(jì)

1）BIM 結(jié)構(gòu)模型建立 我司通過運(yùn)用BIM軟件（如revit），根據(jù)建筑及結(jié)構(gòu)施工圖，以施工現(xiàn)場的各階段施工流程作為構(gòu)圖的依據(jù)，用電子模型代替建筑物的實(shí)際數(shù)據(jù)。雙層板主要參數(shù)：雙層板斜屋面總寬度為8.8m，每一側(cè)斜面4.4m，高度為2.2m 上層板厚度100mm，下層板厚度100mm，雙層板間距400mm，雙層板突出寬度800。

2）節(jié)點(diǎn)深化 通過BIM 深技術(shù)對斜屋面雙層板進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，使建筑線條更加流暢，提前對各專業(yè)進(jìn)行協(xié)調(diào)，規(guī)避模板拼接處出現(xiàn)沖突等問題，減少設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤及漏洞，且對局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化（圖2～圖3）。

4.2 模板支撐架三維模型化

在BIM 結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上，根據(jù)模板支撐架受力分析的結(jié)果，進(jìn)行支撐架的三維模擬搭設(shè)，同時(shí)對高分子塑料模板進(jìn)行三維排布深化，自動(dòng)生成支撐架搭設(shè)圖和高分子塑料模板拼裝圖（圖4），為后續(xù)模板支撐架現(xiàn)場安裝和高分子塑料模板工廠參數(shù)化加工提供依據(jù)，避免錯(cuò)誤返工造成的工期浪費(fèi)及材料浪費(fèi)。以下為三維化模型深化數(shù)據(jù)。

圖4 雙層斜屋面BIM圖

1）加固設(shè)計(jì) 模板安裝時(shí)，小梁采用40mm×90mm 木方，間距為200mm，主梁采用48mm×3mm 雙鋼管。

2）架體搭設(shè) 架體采用輪扣式承插型鋼管腳手架模板支撐體系，立桿間距為1200mm×900mm，橫桿步距為1200mm。距地面≤350mm，設(shè)置縱、橫向掃地桿，頂部自由端不超過650mm。立桿下均墊設(shè)100×100mm木模板。

4.3 高分子塑料模板工程參數(shù)化加工

根據(jù)BIM 模型生成支撐架搭設(shè)圖和高分子塑料模板拼裝圖，可形成高分子塑料模板的CAD加工圖，將其提供給模板加工廠商進(jìn)行加工，實(shí)現(xiàn)全方位一體化加工。大大提升加工的效率與準(zhǔn)確性，模板加工完成后可直接在工廠進(jìn)行模擬拼裝，將相互沖突部位及時(shí)修改，并對各個(gè)板塊進(jìn)行編號處理，并出具相應(yīng)模板安裝圖，避免出現(xiàn)現(xiàn)場安裝錯(cuò)誤。

4.4 3D施工放樣

項(xiàng)目利用BIM 深化設(shè)計(jì)模型中導(dǎo)出的精確的位置信息，將這些位置信息導(dǎo)入測量儀器中，測量儀器在現(xiàn)場進(jìn)行放樣工作。該放樣方法與傳統(tǒng)人工放樣相比更加高效，更加精確，傳統(tǒng)放樣作業(yè)的誤差為2～10cm，而3D 施工放樣技術(shù)誤差在5mm 以內(nèi)，大大提高放樣質(zhì)量。

4.5 模板及支撐架安裝、拆除

施工流程：材料準(zhǔn)備→塑料模板加工→施工現(xiàn)場放線→支撐體系搭設(shè)→屋面底層模板鋪設(shè)→模板加固→底層板澆筑→雙層板之間搭設(shè)塑料模板→上層板澆筑→質(zhì)量、安全驗(yàn)收。

1）在進(jìn)行模板支設(shè)時(shí)，首先依據(jù)立桿水平與橫向間距進(jìn)行定位彈線，彈線可利用緊繃線繩方法以立桿間距作為定位依據(jù)，進(jìn)行每一根立桿定位，定位好后可利用白石灰進(jìn)行標(biāo)識，確保立桿間距符合要求，按照定位線搭設(shè)支撐體系，確保架體搭設(shè)滿足要求后，進(jìn)行模板安裝，底層模板采用14mm 厚木模板，底層板澆筑完成后，雙層板之間搭設(shè)塑料模板，塑料模板與側(cè)模采用螺桿連接固定，最后斜屋面末端采用木模板進(jìn)行封閉。施工時(shí)，按照預(yù)先繪制完成的編號圖進(jìn)行對應(yīng)安裝。

2）待混凝土強(qiáng)度達(dá)到圖紙強(qiáng)度要求后方可將外部木模板依次拆除，內(nèi)部塑料模板留在雙層板之間。模板外部平整，無任何防護(hù)時(shí)易自動(dòng)脫落，故拆模時(shí)應(yīng)特別注意施工安全，上下安排專人接應(yīng)，并且做到隨拆隨轉(zhuǎn)運(yùn)。

4.6 混凝土施工

在斜屋面混凝土澆筑時(shí)，且屋面板跨度較大時(shí)，不能一次性澆筑完成，需分多次澆筑完成，每塊板之間需設(shè)置隔斷，由于斜屋面坡度的影響，混凝土塌落度過大會(huì)降低混凝土澆筑質(zhì)量，故坍落度最大不能超過120mm，澆筑順序?yàn)橛上孪蛏蠞仓?，每塊板澆筑完成后，須單獨(dú)進(jìn)行一次振搗，保證屋面板振搗密實(shí)，否則將會(huì)出現(xiàn)蜂窩、麻面等質(zhì)量通病。最后一層澆筑完成時(shí)，要立即壓實(shí)趕光，提前為后期的防水工程做好準(zhǔn)備?，F(xiàn)場管理人員在澆筑過程中要時(shí)刻旁站，并在屋面上斜向設(shè)置木梯，以便澆筑施工人員更好地在屋面上面控制泵管及振搗棒。在混凝土施工時(shí)，采用汽車起重機(jī)運(yùn)輸混凝土，這樣施工人員有足夠的操作時(shí)間完成混凝土振搗及收面工作，如果采用天泵，混凝土輸出速度快，會(huì)導(dǎo)致振搗不密實(shí)，后期觀感質(zhì)量較差。

5 經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益及推廣應(yīng)用前景

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

本項(xiàng)目在雙層板斜屋面施工中研究應(yīng)用BIM、3D 放樣及構(gòu)件參數(shù)化加工等技術(shù)，該技術(shù)相對于傳統(tǒng)的木模等施工方式，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益及時(shí)間效益。本項(xiàng)目若采用常規(guī)工藝需要30人施工10天時(shí)間，采用BIM、3D 放樣及構(gòu)件參數(shù)化加工等技術(shù)，需要25人施工6 天時(shí)間，施工使用該技術(shù)可以降低約70%的人工費(fèi)用及約40%工期。

5.2 社會(huì)效益

在幼兒園斜屋面雙層板施工中我們應(yīng)用了BIM、3D 施工放樣等核心技術(shù)，快速地完成了復(fù)雜斜屋面雙層板的施工，施工速度較快，操作簡單，可以滿足工期緊張的需要。它綜合了常規(guī)模板優(yōu)勢的同時(shí)又避免的周轉(zhuǎn)次數(shù)低等特點(diǎn)，符合國家建筑行業(yè)綠可持續(xù)發(fā)展，綠色施工，節(jié)能減排的發(fā)展潮流，應(yīng)用范圍廣闊。

6 結(jié)語

通過部分工程施工研究應(yīng)用，我司開發(fā)了“斜屋面局部雙層板施工”技術(shù)。通過應(yīng)用高分子塑料模板、BIM、3D 施工放樣及構(gòu)件參數(shù)化加工等技術(shù)，取得了比較滿意的施工效果，獲得了比較好的經(jīng)濟(jì)效益。本技術(shù)綜合了主流模板優(yōu)勢的同時(shí)又避免了常規(guī)施工方式所帶來的質(zhì)量缺陷，同時(shí)施工速度快，工藝簡單科學(xué)，符合國家所倡導(dǎo)綠色材料、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、文明施工的發(fā)展潮流，應(yīng)用前景廣闊，發(fā)展空間巨大。