保山市城市地下综合管廊工程东环路三施工段项目起点为北七路, 终点为象山二路, 全长为2 536m, 与北七路综合管廊相交。沿线有包括标准段、管线分支段、进风口、排风口、吊装口和人员出入口;进风口、排风口各有4种类型, 吊装口有3种类型;管线分支口有十字交叉口和丁字交叉口。该项目特点为线形工程, 施工距离长、施工场地受限、道路保通压力大、工期紧、混凝土浇筑体量大、均为深基坑作业, 经现场模板拼装证明采用铝合金模板能够满足合同施工工期及混凝土拆模质量要求, 是最经济、最提高工效的模板拼装形式。管廊截面如图1所示。

建筑图纸、结构图纸的设计完成→图纸由铝合金模板技术人员审核→技术人员图纸深化、配模图 (模板拼装图) →按图纸生产→工厂预拼装→检验合格→工地施工。

组织技术人员熟悉施工图纸, 根据设计图纸要求, 结合结构图、建筑图和节点详图以及施工规范进行图纸深化。借助BIM软件绘制三维模型, 通过碰撞检测检查图纸设计是否存在重大问题, 待图纸检查无误后, 开始进行铝合金模板配模。

铝合金模板支撑体系在工程行业具有良好的发展前景, 然而配模设计中或许存在表达方式不科学、工程量统计繁琐、协调困难等问题。将BIM (building information modeling) 技术引入到铝合金模板配模体系, 结合BIM技术的优势建立铝合金模板试拼装三维模型, 能很好地了解模板拼装效果检查、拼装方式。在计算机中将项目虚拟的方式进行虚拟支模, 并在项目实施前在计算机中模拟项目的使用情况。其次, 在虚拟建模中解决现场拼装过程中可能遇到的问题和错误, 如复杂结构部位的碰撞与不协调情况, 其次模拟拼装过程 (即可取代预拼装这一施工阶段) 对难点进行针对性交底, 大大节约了时间与成本。三维拼装如图2所示。

城市综合管廊布置于东环路车行道下, 标准段断面尺寸为11.6m×4.3m, 东环路综合管廊为四舱, 布置分别为:燃气舱 (净空尺寸为1.85m×3.4m) 、高压舱 (净空尺寸为2.08m×3.4m) 、电力通信舱 (净空尺寸为2.08m×3.4m) 、综合舱 (净空尺寸为3.89m×3.4m) , 侧墙厚度为400mm和300mm, 顶板厚400mm, 底板厚500mm。根据管廊结构尺寸标准段, 铝合金模板分为:吊模、侧壁模板、顶模板、模板支撑及模板加固。

模板及其支撑系统的设计应根据工程结构形式、荷载大小、施工设备和材料等条件进行, 并应具有足够的承载力、刚度和稳定性, 可靠地承受新浇混凝土的自重、侧压力和施工过程中产生的荷载。构造应简单, 拆装方便, 便于钢筋的绑扎、安装和混凝土的浇筑、养护。

根据配模图纸, 分别对模板的侧压力、板面受力、背楞、撑杆强度及销钉销片计算, 确保模板理论受力设计满足施工要求。

1) 预埋定位筋抄出模板安装高度, 分别在管廊两堵内侧墙的两侧及外侧壁墙内侧的竖向钢筋上点焊水平定位钢筋 (见图3) , 确保吊模模板的安装高度及保证模板不悬空安装。

2) 预埋模板加固丝杆 (见图4) 预埋模板加固丝杆的位置必须与铝合金模板上的对丝杆眼一一对应, 外模板的下口使用钢管和丝杆加固调直。

3) 根据模板安装图纸安装管廊吊模板, 安装完一侧模板后同时将止水螺杆安装完成。

4) 内侧壁吊模上口使用卡位对撑进行加固调直, 吊模下口校正后, 在模板的水平定位钢筋上点焊小段钢筋卡住模板, 保证模板下口在浇筑混凝土时不移位。

铝合金模板安装前应保证设计的预埋件、预留洞口已留置好, 管线已铺设完毕;侧壁钢筋绑扎安装完毕并已验收合格。

管廊内侧壁吊模及外侧壁内模板部分拆除, 外侧壁外模板部分不可拆除。

安装模板前, 在已浇筑混凝土侧壁上放出模板安装定位线 (定位线标高=施工缝标高-150mm) , 固定木方作为模板落脚垫, 以保证不悬空安装 (见图5) 。

1) 铝合金模板的安装按照先内侧壁、后外侧壁的顺序安装, 安装完毕后应进行垂直及水平标高的调整。

2) 安装模板前, 需保证所有模板接触面及边缘部已清理和涂油。

3) 当侧壁模板出现偏差时, 通过调整侧壁模板在一个平面内轻微倾斜来实现垂直度纠偏。

1) 安装侧壁模板和顶板模板前, 模板表面先涂脱模剂。

2) 安装顶模之前, 对侧壁模板进行初步校正, 便于顶板模板的安装。

3) 边角模板与侧壁模板连接时, 应从上部插入销子以防浇筑期间销子脱落。安装完侧壁顶边模板, 即可开始安装顶板模板。

4) 按模板布置图组装板模, 每排第1块模板与侧壁顶边模板连接。第2块模板只需与第1块模板相连。把第3块模板和第2块模板连接后, 把第2块模板固定在站杆上。用同样的方法放置剩下模板。

5) 安装顶板模板的同时将竖向支撑调正支撑到位。

6) 顶板安装完成后, 应检查全部模板面的标高, 可通过可调支撑调整水平度。

管廊侧墙变形缝位置采用铝、木模结合方式布置模板, 侧墙模板的端头增加铝合金模板, 保证铝合金模板超出变形缝外, 再将阳角模板 (EC200) 横向连接在增加模板的外侧。使用胶合板钉木方龙骨后将侧墙端头封堵, 再用木方竖向固定在横向的阳角铝合金模板上。固定好的木方与层板龙骨间使用木楔子卡住。

侧墙端头处设置钢筋定位卡, 保证施工缝位置钢筋保护层的厚度。

横向安装在增加模板上的阳角铝合金模板间距≤300mm, 且连接不可松动, 若使用过程中发现阳角模板变形立即更换。

胶合板的龙骨间距≤300mm, 木楔子数量与龙骨道数相同。

侧墙施工缝位置混凝土必须分3~4次浇筑, 混凝土振捣棒按规范操作。

模板拆除顺序按照模板设计进行, 遵循先支后拆, 后支先拆, 先拆除非承重模板、后拆除承重模板的原则。

1) 根据工程项目的具体情况、环境气温等决定拆模时间, 一般情况下24h后可以拆除侧壁模板。

2) 拆除侧壁模板前保证以下部分已拆除:所有钉在混凝土板上的垫木、横撑、背楞、模板上的销子和楔子。在外部和中空区域拆除销子和楔子时要特别注意安全问题, 另外在拆模期注意收集材料, 防止销子和楔子的丢失。

3) 拆除对拉螺栓时要保证整齐地放在适当区域, 为下一段安装工作做准备。

4) 所有部件拆下来以后立即进行清洁工作, 越早清洁越好。

1) 拆除时间混凝土达到设计强度50%后可以拆除底板模板。

2) 拆除销子和其所在的板模连接杆, 再拆除板与相邻板的销子和楔子, 然后可以拆除板模。

3) 每1列的第1块模板被搁在侧壁顶边模板支撑口上时, 要先拆除邻近模板, 然后从需要拆除的模板上拆除销子和楔子, 利用拔模具把相邻模板分离开来。只能拆除有拆除标志的部件的销子和楔子, 底板模板比侧壁模板与混凝土接触时间更长。拆除下来的模板应立即进行清洁工作。拆除顺序是由安装顺序决定的。

每套标准段铝合金模板配置3套支撑体系, 当拆除每个支撑杆时, 用一只手抓住支撑杆后用木锤沿支撑梁方向打击支撑杆下部。支撑系统因为要满足混凝土强度要求不能当时拆除, 后期通过QY25t汽车式起重机配合自卸汽车二次转运至施工段。

1) 施工水平面转换整装模板垂直于水平面转换为整装模板垂直于管廊底板。

2) 支撑系统改进由于施工水平面转换, 竖直模板独立支撑与顶板模板存在与管廊纵向坡度相同的夹角, 支撑稳定性能存在一定的安全隐患。将独立支撑系统改进为整体支撑架, 即铝合金模板轮扣支撑系统的使用。

3) 施工过程中, 控制垫层面的整体标高、模板安装线精确定位直接影响解决管廊纵向坡度的效果。

考虑模板拆除及侧壁端头模板的封闭质量, 采用铝合金模板与木模集合。在侧壁端头模板上设置挡板, 挡板间距需验算确定。层板开传力杆预留孔后封闭, 再用木楔子将层板支撑到挡板上。

通过对所有异形段管廊进行分析后, 布置异形模板。异形段模板设计原则为: (1) 必须与标准段模板结合, 减少模板更换量, 便于模板安装和加快安装进度; (2) 异形模板, 考虑尽可能多次周转使用, 节约成本; (3) 严格控制异形模板加工质量, 对异形模板进行编号固定使用, 提高质量。

1) 铝合金模板由于刚度大, 对拉螺栓间距相对于传统木模、钢模更大, 使用的对拉螺栓和孔洞更少, 对拉螺栓孔渗漏几率更小。

2) 对拉螺栓孔封堵措施: (1) 小型吹风机清理螺栓孔。 (2) 洒水湿润使用喷壶进行洒水湿润, 在螺栓孔封堵前1h进行喷水, 使螺栓眼周围保持湿润。施工时再少量喷水, 以便施工。 (3) 螺栓孔封堵用1∶2干硬性微膨胀水泥砂浆封堵, 一边封堵一边用钢钎捣实。水泥采用P·O42.5普通硅酸盐水泥, 膨胀剂采用掺加剂。水泥砂浆封堵面应凸出墙面3~5mm并抹平压实。 (4) 施工时从上至下进行, 刷JS-Ⅱ型复合防水涂料:封堵压光后在螺栓孔处刷100mm×100mm, 2mm厚的JS-Ⅱ型复合防水涂料。穿墙螺栓如图8所示。

铝合金模板系统为快拆模板系统, 一套模板在城市综合管廊中可实现3d完成1个标准段施工, 而且可以较好地展开流水线施工, 大大提高施工进度, 节约管理成本。采用整体挤压形成的铝合金型材作原材, 一套模板施工中维护得当可翻转使用>150次。综合管廊铝合金模板使用成本由模板的周转使用次数决定, 使用次数越多, 使用的成本越低。

铝合金模板系统组装简单、方便, 平均质量为20kg, 完全由人工搬运和拼装, 不需要任何机械设备的协助, 而且系统设计简单, 工人上手速度和模板翻转速度很快。熟练的安装工人每人每天可安装20~30m², 大大节约人工成本。模板体系承载力可达60k N/m², 足够满足结构主体的支模承载力要求。

模板拼接几乎可以做到无缝连接, 不会出现因为接缝过大而使混凝土漏浆造成的混凝土表面蜂窝麻面, 保证了混凝土浇筑的观感和质量, 达到清水免抹灰效果。

表2为模板接触面摊销成本, 包括模板加固和支撑体系材料、模板清理及刷脱模剂等辅材费用。

本项目铝合金模板、木模、钢模工期计算对比 (均按4套模板计算) :木模比铝合金模板增加工期:1×130÷4=32.5≈33d;钢模比铝合金模板增加工期:2×130÷4=65d。

自1833年的巴黎诞生了世界第1条地下管线综合管廊系统后, 至今已经有近185年的发展历程。国外发达国家均拥有了先进的设计、施工技术, 而我国地下综合管廊工程起步较晚, 国内施工技术较单一。传统国内地下综合管廊项目施工一般采用钢模、木模进行施工, 钢模质量大、施工速度慢、变形后难以修复、材料周转不便;木模的承载力有限, 若加固不到位极易产生胀模或爆模现象, 同时周转次数过多后, 模板易破损变形。铝合金模板工艺在该项目得到成功应用, 降低了模板工序人工成本>20%, 提高工效>30%, 质量合格率达100%, 取得了明显的社会、经济和环保效益, 通过铝合金模板在综合管廊工程的使用实践证明, 铝合金模板体系能够实现循环利用, 并较传统模板具有颇多优点, 不仅能改善工地文明施工, 提高工程施工质量, 还能为施工单位带来可观的综合经济效益, 是低碳节能施工的大势所趋。