地下综合管廊是在地下建造一个隧道空间, 将电力、通讯、燃气、供热、给排水等各种工程管线收集在一起, 并设有专门的检修口、吊装口和监测系统, 实施统一规划、统一设计、统一建设和管理, 是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。国务院[2015]61号文发布了《国务院办公厅关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》, 兴起了地下综合管廊建设的高潮。

地下综合管廊常见施工方法有:明挖现浇施工法、明挖预制拼装法、盾构法、浅埋暗挖法、顶管法。

襄阳市东津新区白石街地下综合管廊是襄阳市第一条开工建设的管廊, 是襄阳市地下综合管廊示范工程, 其标准断面为3舱, 分为综合舱、电力舱、燃气舱, 全长3.573km, 综合该项目工期、成本、质量等多方面因素, 选择明挖现浇施工法施工。

地下综合管廊明挖现浇施工法施工方便、技术成熟、施工分段按变形缝设置, 每段长度约30m, 拼装接缝少, 降低了接缝处渗漏的风险;明挖现浇施工法常用模板有:木模板、铝合金模板、钢模台车、塑料模板。该项目基坑作业面狭窄, 管廊两侧仅1.2m宽操作空间, 且采用跳仓法施工, 局部跨河段纵坡较大, 不适宜采用钢模台车施工, 塑料模板为新工艺, 技术经验不足, 且成本较高, 强度不足;综合多方面因素, 该项目考虑采用铝合金模板, 对于特殊部位采用木模板。该项目模板选择如下。

1) 纵坡较小处标准段的侧模采用铝合金模板施工。

2) 标准段变形缝端头设置有中埋式钢边橡胶止水带、外贴式橡胶止水带和传力杆, 无法采用铝合金模板, 采用木模板施工。

3) 2处跨河流区域及局部纵坡坡度较大 (3.6%~7.5%) 处, 采取木模板。

4) 附属结构为非标准构件, 尺寸不统一, 使用铝合金模板不经济, 采用木模板施工。

该项目针对工程特点, 设计了综合管廊铝合金模板体系, 由4部分组成, 侧墙及顶模铝合金模板支模如图1所示。

4部分组成系统包括: (1) 模板模板由4mm厚铝合金板制作而成, 构成混凝土结构施工所需的封闭面, 保证混凝土浇灌时建筑结构成型; (2) 配件模板的连接构件, 将单件模板连接成一体, 组成整体 (销钉、销片、螺栓等) ; (3) 支撑混凝土施工的支撑, 保证墙、顶板结构的支撑稳固, 在底板施工时事先预埋U形预埋钢筋, 用于斜撑固定, 斜撑固定连接如图2所示; (4) 紧固系统保证模板成型的结构宽度尺寸, 在浇筑混凝土过程中不产生变形, 模板不出现胀模、爆模现象 (背楞等) 。

在综合管廊设计时, 每隔30m设计1道变形缝, 变形缝处设置中埋式钢边橡胶止水带和外贴式橡胶止水带, 该节点模板采用铝木结合, 端头通过木模板封闭, 保证混凝土浇筑质量。变形缝处模板如图3所示。

地下综合管廊顶板施工时, 需预埋管线安装吊筋, 在预埋吊筋处的铝合金模板上开设长条孔, 保证吊筋伸出, 在长条孔上方采用3mm厚铝片盖板封堵, 确保混凝土浇筑时不发生漏浆;拆模后, 将铝片取出, 将凹槽用水泥砂浆抹平。吊筋预埋处模板如图4所示。

支撑立杆与周围模板采用分离式设计, 钢支撑上方楔形模板与周围模板通过长销钉连接在一起, 在混凝土达到快拆强度要求后, 可将周围模板拆除, 仅留钢支撑和楔形模板, 保证支撑体系的安全和混凝土质量, 拆除的模板可周转使用, 节省材料。快拆体系钢支撑处模板如图5所示。

铝合金模板采用铝合金制造而成, 模板设置有纵横背肋, 强度高、刚度大, 且其表面非常平整、光滑, 使用铝合金模板技术浇筑的混凝土表面观感质量好。铝合金模板的拼接单元在机械厂加工而成, 加工精度高, 质量易得到保证, 各拼接单元之间通过销子连接, 拼缝处质量好, 无缝隙, 浇筑混凝土时, 确保在拼缝位置不发生漏浆, 不形成蜂窝麻面。胶合木模板采用木质加工, 周转使用后, 质量很难得到保证, 且木模板是工人按照配模图人工现场加工, 质量受工人技术水平影响非常大, 使用铝合金模板浇筑的混凝土平整度、垂直度、外观质量较使用木模板好。在承载力方面, 铝合金模板可达到30~50k N/m², 较木模板有较大的提高, 混凝土浇筑时不易发生胀模和爆模, 确保混凝土浇筑质量。

综合管廊按变形缝分段施工, 每段长度约30m, 底板施工不在关键线路上, 可提前按流水组织施工, 不影响工程总进度。木模板采用现场人工加工, 用射钉和木方拼接而成, 钢管背肋加固, 施工工艺复杂, 铝合金模板由拼接单元通过销子拼接而成, 施工工艺简单, 节约了工期。木模板采用满堂脚手架支撑, 安拆麻烦, 铝合金模板采用自带支撑体系, 安拆方便, 且采用“快拆体系”, 当浇筑的混凝土达到一定强度后, 在保证施工安全的前提下, 除立杆及早拆支撑头外, 可以将模板、斜撑等拆除, 节约了工期。通过定性分析, 该项目一节标准段 (30m) 侧墙及顶板模板约940m², 投入同样数量的劳动力, 应用铝合金模板比应用木模板可节省1d工期。使用铝合金模板与使用木模板工期对比分析如表1所示。

现浇混凝土模板费用主要包括材料费、人工费。铝合金模板材料费较贵, 约950元/m², 但其周转次数可达30次以上, 且废旧模板残值大, 约350元/m², 具有较高的回收价值, 木模板材料费较铝合金模板低, 废旧木模板回收价值低。该项目需求模板量约11.08万m², 铝合金模板按周转30次考虑, 铝合金模板费用包括:铝合金模板材料费、残值回收费、劳务费 (包含支模和支撑体系) , 该项目结合进度需求, 购买了4个标段铝合金模板, 共计4 388m²。木模板按周转5次考虑, 将模板损耗分摊, 木模板费用包括:木模板材料费、劳务费 (模板加工及拼接;满堂支架搭设) , 木模板采用包工包料, 木模板、木方、钢管、扣件等材料费均不另行计算, 经过市场调研, 通过定性分析得出:采用铝合金模板施工每m²成本约为61.8元, 采用木模板施工每m²成本约为77.5元, 每m²采用铝合金模板施工比采用木模板施工节省15.7元。使用铝合金模板成本分析如表2所示, 使用木模板施工成本分析如表3所示。

综合管廊铝合金模板采用自带支撑体系, 支撑构件距离固定, 构件之间通过销子连接, 安全可靠。铝合金模板体系采用非射钉固定, 降低了被钉子扎、划的风险。

铝合金模板在机械厂进行制作, 不需要在现场进行裁剪、切割, 不会产生废料, 也不会产生切割的噪声, 采用铝合金模板施工, 现场不会产生任何垃圾, 施工环境干净、整洁。一套铝合金模板可周转使用200~300次, 报废后的模板残值高, 可以进行回收, 重新熔炼, 低碳环保、节能减排。

在异形管廊结构处若采用铝合金模板, 将大大增加施工成本, 该项目在异形管廊结构处采用木模板施工。木模板与铝合金模板物理性能不同, 接缝处应着重控制, 在加工木模板时, 确保木模板的加工尺寸和质量, 在铝合金模板与木模板接缝处, 采用漏浆条封堵, 并在浇筑混凝土前, 提前涂刷隔离剂, 确保混凝土质量。

地下综合管廊基坑形式多为长条状, 在施工时, 模板水平转运困难, 若采用传统的汽车式起重机转运, 将增加施工成本和安全风险。该项目外操作架采用盘扣式脚手架, 盘扣式脚手架下方设置有滚轮, 滚轮下方设置有[18a, 槽钢作为盘扣架导轨, 盘扣架可通过槽钢导轨水平移动。铝合金模板拆模后可堆置在盘扣式脚手架上, 与盘扣外架一起水平移动, 实现铝合金模板的在基坑内的水平运输。

地下综合管廊设计一般无装修措施, 现浇管廊的表观质量直接影响使用时的外观质量, 因此管廊的外观质量控制尤为重要。新铝合金模板拼装完成后, 形成一个整体, 不透气, 在浇筑混凝土时, 铝合金模板与混凝土发生化学反应, 若混凝土振捣不充分, 极易在墙体表面产生气泡, 而形成蜂窝麻面, 且如果脱模剂涂刷不均匀或漏刷部位容易产生脱皮现象, 这些缺点可以采用施工措施避免。例如在首次使用铝合金模板前, 在其表面涂刷水泥浆, 使铝合金模板提前氧化。拼接铝合金模板时, 避免大力敲砸, 防止铝合金模板变形受损。保持铝合金模板表面清洁, 在达到拆模标准后, 尽早组织拆模, 并对拆下的铝合金模板表面进行清理。

本文介绍了一套地下综合管廊采用明挖现浇施工法施工的铝合金模板体系, 通过本文分析, 其标准段采用铝合金模板较使用木模板施工具有多方面优势。铝合金模板强度高、刚度大, 拼缝质量好, 混凝土施工质量能够得到保证。铝合金模板自带支撑体系, 采用“快拆支撑体系”节省了工期, 当周转次数达到30次以上时, 施工成本明显低于木模板。同时, 使用铝合金模板节能环保, 安全文明施工也得到了提高, 符合我国绿色施工、低碳减排的要求。