城市地下綜合管廊模板技術(shù)研究

城市地下綜合管廊模板技術(shù)研究

隨著城市地下管走廊的快速發(fā)展，模型技術(shù)也不斷更新。模型施工質(zhì)量影響著地下綜合管走廊的整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量。本文依托北京城市副中心綜合管廊項(xiàng)目、四川遂寧管廊項(xiàng)目、新機(jī)場(chǎng)高速公路地下綜合管廊（南四環(huán)–新機(jī)場(chǎng)）項(xiàng)目，研究不同模板的材料特點(diǎn)、施工工藝、混凝土成型質(zhì)量，可供后續(xù)管廊等線性工程模板施工參考。1現(xiàn)在，混凝土地板覆蓋層的材料1.1竹異形結(jié)構(gòu)圖1竹/木膠合板由相鄰層木紋方向互相垂直的單板經(jīng)熱壓固化而膠合成型，如圖1(a）所示。其優(yōu)點(diǎn)是自重輕，韌性好（竹），方便加工，異形結(jié)構(gòu)適應(yīng)性強(qiáng)，造價(jià)低廉；缺點(diǎn)是安全風(fēng)險(xiǎn)高，周轉(zhuǎn)率低，不可回收，污染環(huán)境，成型效果不佳，吸水發(fā)脹（木），起皮，高溫變形，遇火易燃。1.2直直直綠面包彈性膨脹聚酯纖維膨脹雙織物制備法覆塑模板是由芯層木質(zhì)與PP塑料經(jīng)特殊工藝覆面制成，如圖1(b）所示。優(yōu)點(diǎn)是自重輕，方便加工，異形結(jié)構(gòu)適應(yīng)性強(qiáng)，承載力較強(qiáng)，表面耐磨，成型效果較好，膨脹系數(shù)低，泡水不易變形開膠，周轉(zhuǎn)率較高；缺點(diǎn)是不可回收，環(huán)境污染，遇火易燃，拼縫質(zhì)量受工人技術(shù)水平限制大。1.3接而成造林鋼模板分為組合鋼模板（小鋼模）和全鋼大模板（大鋼模），由板面和骨架通過焊接而成，如圖1(c）、圖1(d）所示。其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高、剛度大、整體性好、抗震性強(qiáng)、成型效果好（大鋼模）、機(jī)械化施工程度高；缺點(diǎn)是自重大、搬運(yùn)費(fèi)高、易腐蝕、維護(hù)費(fèi)用高、異形結(jié)構(gòu)適應(yīng)性低、周轉(zhuǎn)受限、拼縫效果差（小鋼模）。1.4ee全壓墻施工鋁合金模板由模板系統(tǒng)、加固系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)和輔件系統(tǒng)四大系統(tǒng)組合而成，如圖1(e）所示。其優(yōu)點(diǎn)是承載力高，穩(wěn)定性好，施工周期短（快拆），周轉(zhuǎn)率高，可回收，無污染；缺點(diǎn)是自重較大，采購成本高，成本攤銷慢，深化制作周期長，導(dǎo)熱系數(shù)高，易變形，維護(hù)費(fèi)用高，與混凝土結(jié)合過緊，異形結(jié)構(gòu)適應(yīng)性低。1.5塑料的生產(chǎn)分類塑料模板在我國發(fā)展近40年，按產(chǎn)品基材分類主要有PC（聚碳酸酯）、PVC（聚氯乙烯）、PP（聚丙烯）、ABS（丙烯腈–丁二烯–苯乙烯共聚物）等。按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式分類主要有實(shí)心塑料模板、夾芯塑料模板、空腹塑料模板、背肋式塑料模板等。按塑料的生產(chǎn)成型方式主要有擠塑成型、注塑成型（不可添加長玻璃纖維）、模壓成型等。經(jīng)市場(chǎng)多年優(yōu)勝劣汰，當(dāng)前塑料模板發(fā)展的主流是以PP,PC,ABS等為原材料通過注塑或模壓成型的帶有背肋的塑料模板。1.5.1工藝一次模壓成型模壓塑料模板以聚丙烯樹脂（PP）為主材料，加入長玻璃纖維等輔料，采用模壓工藝一次模壓成型，如圖1(f）所示。其優(yōu)點(diǎn)是自重輕，產(chǎn)品精度高，周轉(zhuǎn)率較高，承載力高，強(qiáng)度和硬度高，支拆方便，抗腐蝕，耐酸堿，不易變形，不吸水，可回收，易維護(hù)，無污染；缺點(diǎn)是阻燃性能差，異形結(jié)構(gòu)適應(yīng)性低，模具成本高。1.5.2材料和一次注塑成型注塑塑料模板以聚碳酸酯（PC）、丙烯腈–丁二烯–苯乙烯共聚物（ABS）或聚丙烯樹脂（PP）為主材料，加入短玻璃纖維等輔料，一次注塑成型，如圖1(g）所示。其優(yōu)點(diǎn)是自重輕，阻燃，強(qiáng)度和硬度較高，支拆方便，抗腐蝕，耐酸堿，不易變形，不吸水，可回收，易維護(hù)，無污染；缺點(diǎn)是力學(xué)性能略差，耐候性稍低，異形結(jié)構(gòu)適應(yīng)性低，模具成本高。1.6竹芯模板的結(jié)構(gòu)鋼/鋁框木模板從鋼模/鋁合金模板的基礎(chǔ)上演變而來，以熱軋異型鋼/鋁合金型材為框架，以木/竹膠合板、單片木面竹芯膠合板、覆塑模板等作板面的一種組合式模板，如圖1(h）所示。其優(yōu)點(diǎn)是承載能力強(qiáng)，安拆方便，拼裝靈活且無方向性，制造成本和改造成本較低；缺點(diǎn)是自重略大，頻繁更換面板，成型效果受限于面板選材。2木/竹帶模板研磨切的加工城市綜合管廊采用的模板可大致分為散支散拼模板和體系化模板。散支散拼模板主要為木/竹膠合板和覆塑模板等，在現(xiàn)場(chǎng)鋸切得到需要的規(guī)格尺寸。體系化模板主要為鋼模板、鋁合金模板、塑料模板、鋼/鋁框木模板等，此類模板尺寸按模數(shù)化生產(chǎn)，拼裝前需先進(jìn)行配模設(shè)計(jì)，若模數(shù)無法滿足拼裝需求可與散支散拼模板進(jìn)行聯(lián)合拼裝。3地下綜合管走廊的地板設(shè)計(jì)3.1模型施工技術(shù)現(xiàn)澆綜合管廊采用不同模板施工的主要工藝流程基本一致，如圖2所示。3.2散支散拼裝模板安裝不同模板的主要區(qū)別在于模板拼縫處的連接方式，須確保模板拼縫處不錯(cuò)臺(tái)，不漏漿。模板間的拼縫可分為不同模板間的拼縫和相同模板間的拼縫。相同模板間的拼縫處理根據(jù)模板種類不同有所差異（圖3）。散支散拼模板一般采用鐵釘、膠帶、海綿條、方木相結(jié)合的方式固定模板拼縫，保證拼縫處不漏漿。體系化模板間連接方式包括螺栓連接、銷釘連接、手柄連接、U形鋼卡連接、緊固件連接等。不相同模板間的拼縫可分為體系化模板間連接和體系化模板與散支散拼模板連接。在體系化模板中，不同材料的模板連接基本可通過螺栓、銷釘、手柄、U形鋼卡解決，但目前不同模板拼接的情況多為體系化模板模數(shù)不夠或存在異形結(jié)構(gòu)時(shí)被動(dòng)地與散支散拼模板或其他種類模板進(jìn)行拼接，這些拼接多通過膠帶、海綿條、方木處理。3.3特殊節(jié)點(diǎn)模型施工3.3.1模板模板拼裝出于受力考慮，地下綜合管廊通常設(shè)有上下腋角。管廊底板腋角處使用木模板拼裝較為繁雜，多采用組合鋼模板、鋁合金模板、塑料模板，以提高施工效率（圖4）。3.3.2圓形現(xiàn)倒井油模管廊進(jìn)風(fēng)井和排風(fēng)井的井筒為圓形，可采用圓柱組合鋼模板、圓柱木模板或方木現(xiàn)拼，考慮價(jià)格成本和周轉(zhuǎn)次數(shù)，一般采用方木現(xiàn)場(chǎng)組裝（圖5）。3.4模板的清理模板拆除遵循“先支后拆，后支先拆，先拆非承重模板，后拆承重模板”的順序，并應(yīng)自上而下進(jìn)行拆除，拆除重大復(fù)雜模板前應(yīng)制訂專項(xiàng)拆除方案。拆模時(shí)用力不應(yīng)過猛過急，嚴(yán)禁用大錘和撬棍硬砸硬撬，以免破壞混凝土表面模板。模板拆除后須將模板表層水泥漿清理干凈，按規(guī)格碼放，對(duì)變形和損傷部位進(jìn)行修復(fù)，以便周轉(zhuǎn)使用。體系化模板拼縫連接處采用配套連接件，拆卸時(shí)只需1把手錘，且可進(jìn)行整體拆卸、移動(dòng)、吊裝，周轉(zhuǎn)方便，拆卸及周轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)高于散支散拼模板。3.4.1綜合管廊模板安裝位置確定因體系化模板結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計(jì)，按GB50666—2011《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》和DB11T694—2009《模板早拆施工技術(shù)規(guī)程》要求可進(jìn)行早拆。管廊頂板模板支撐搭設(shè)前，根據(jù)模板施工圖紙對(duì)立桿位置放線確定晚拆支撐布設(shè)位置。搭設(shè)支撐時(shí)先立晚拆帶立桿，再往早拆位置延伸布設(shè)，支撐體系須具備足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。頂板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%時(shí)可拆除早拆部分的支撐、主次龍骨及模板；對(duì)晚拆部分可調(diào)低支頂主龍骨的支撐頭，拆除主龍骨；而不拆除次龍骨、晚拆立桿及晚拆模板。3.4.2內(nèi)模模板施工將用于隧道施工的襯砌臺(tái)車概念引入綜合管廊施工，體系化模板與臺(tái)車配合可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)內(nèi)模的整體脫模、移動(dòng)，達(dá)到節(jié)省工期、降低成本、提升質(zhì)量、保證安全的目標(biāo)（圖6）。4地下綜合管走廊的設(shè)計(jì)效率比較從質(zhì)量、成本、安全、環(huán)保、施工效率、機(jī)械化程度等方面對(duì)模板進(jìn)行對(duì)比分析以選出較優(yōu)模板。4.1模型的綜合比較各種模板的綜合性能對(duì)比見表1。4.2管廊密度分析為對(duì)比不同模板在管廊施工過程中的經(jīng)濟(jì)性，以單倉管廊標(biāo)準(zhǔn)段進(jìn)行分析，該管廊長30m，凈高3m，凈寬3m，頂板及墻厚0.35m，墻體內(nèi)外模面積381m4.2.1勞動(dòng)力需求的比較由于人工單價(jià)受當(dāng)?shù)囟~及勞動(dòng)力供給情況影響，施工單位可根據(jù)模板制作、安拆過程的難易程度對(duì)人工價(jià)格進(jìn)行具體磋商，表2為勞動(dòng)力需求對(duì)比。4.2.2模板材料費(fèi)對(duì)比支撐架采用鋼管扣件架須滿足JGJ130—2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》和JGJ162—2008《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》要求，表3為模板材料費(fèi)對(duì)比。綜上所述，散支散拼模板和體系化模板各有優(yōu)劣，當(dāng)?shù)叵戮C合管廊工程量大、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段多、異形結(jié)構(gòu)少時(shí)，體系化模板占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，其中新型的模壓塑料模板優(yōu)勢(shì)最為突出；但當(dāng)工程量少、異形結(jié)構(gòu)多時(shí)，散支散拼模板的作用又是無可替代的。5建筑模板目前存在的問題完全理想的結(jié)構(gòu)形式是不存在的，施工過程中難免會(huì)混合使用不同模板。不同模板的材料性能、厚度、尺寸模數(shù)及拼接方式等存在差異，各模板的拼接如何實(shí)現(xiàn)通用連接，獨(dú)立支撐體系如何實(shí)現(xiàn)共用，各模板性能差異導(dǎo)致的施工問題如何優(yōu)化，都是待探索的問題。建筑模板作為非構(gòu)成工程實(shí)體的周轉(zhuǎn)性建材，使用方并不關(guān)注其本體屬性，而是關(guān)注模板的功能屬性，要求其資金占用少，拼接方便，實(shí)現(xiàn)早拆，節(jié)省加固支撐件，異形結(jié)構(gòu)適應(yīng)性強(qiáng)等。模板的本體屬性在滿足基本使用標(biāo)準(zhǔn)后，若沒有卓越的功能屬性也無法發(fā)揮作用?，F(xiàn)澆地下綜合管廊模板發(fā)展的趨勢(shì)將是集木、鋼、鋁、塑功能屬性大成于一體，不一定超越已有的模板，但要無限兼具各類模板鮮明的功能屬性，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)量、提效率、降成本、降風(fēng)險(xiǎn)且綠色環(huán)保。6木模板的選擇模板工程在城市地下綜合管廊施工中至關(guān)重要。綜合考慮質(zhì)量、成本、