本施工技术应用于“西宁市地下综合管廊建设工程二标段”管廊结构施工;本工程共9条地下综合管廊, 总长度12.96km, 断面结构分为单舱、双舱、三舱, 容纳热力、电力、电信、燃气、给水、雨水、污水共7类管线 (见图1) 。本工程地下综合管廊全部为现浇钢筋混凝土结构, 覆土厚度为2.5m;管廊约25m设置1道伸缩缝, 伸缩缝处采用橡胶止水带。综合管廊附属结构包括端头井、接出口、人员出入口、通风口、投料口、燃气井、雨污水井、过路支廊等。

组合式带肋塑料 (PC) 模板属于组合型小模板, 板背衬边肋及主、次肋采用一次成型工艺, 使塑料模板具有韧性强、刚度好、质量小、安拆方便等特点。

塑料模板表面光滑、易脱模 (不需要脱模剂) 、周转次数多 (一般可达50次) 、模板耐久性良好, 可以回收利用, 有利于环保, 符合国家节能环保要求。

塑料模板拆模后的混凝土表面平整光洁, 工程质量良好, 无须抹灰找平, 不仅降低了相应工程成本, 也加快了工程进度;拆模后的结构表面一般可达到清水混凝土效果。

塑料模板的板块尺寸种类多, 组拼形式多样, 可采用独立支撑或普通模架支撑体系相组合的形式;在地下管廊工程中应用塑料模板, 可进行整体拼装, 一次性浇筑, 减少施工缝, 满足地下综合管廊“百年工程”的质量要求。

组合式带肋塑料 (PC) 模板可依据混凝土构件尺寸, 选用各种型号板材在横、纵任意向拼接, 组合形式多样, 施工简便;模板表面及侧肋自带成型孔, 通过专用回形销卡件锁拼, 穿墙对拉螺栓及钢背楞固定, 使混凝土成型尺寸更加准确。通过使用塑料模板, 使混凝土外观质量得到很大提高。

几种常见模板的特性分析如下。

1) 木模板是最传统的现浇混凝土结构施工模板, 具有一次性投入成本低的特点;但其施工中容易损坏, 需投入大量人工、机械进行板面清理、接缝处理, 且周转次数较少, 并不环保。

2) 铝合金模板成型质量好, 施工便捷、周转次数多;但其缺点是碰撞易变形, 现场不易修复, 模板表面易氧化, 需要使用专用脱模剂, 施工管理难度大, 综合成本较高。

3) 钢模板可分为组合式小钢模板、拼装式大钢模板、整体式大钢模板等, 但其材质本身质量大, 操作笨重, 依赖起重机械设备, 如完全靠人工支拆劳动强度较大, 且支拆效率低, 存在安全隐患;在空间较小、呈线性施工的管廊工程中很难适用。

组合式带肋塑料 (PC) 模板具备以下几点优势。

1) 组合式带肋塑料模板可在地面直接拼接, 然后进行整块安装, 减少了拼接缝时间;模板一次安装后, 大部分板块不需要拆分, 清理后直接倒运至下一施工段, 安装时方便快捷。

2) 组合式带肋塑料模板本身材质较轻, 板块体量适宜, 流水作业时可直接由人工进行搬运, 减少了传统模板在倒运过程中造成的损坏和人、材、机的消耗。

3) 组合式带肋塑料模板由厂家按模数直接加工成型的螺栓孔, 在施工时孔帽可自由拆卸, 任意使用;相较于其他定型模板, 塑料模板的组合形式更为灵活, 不受尺寸、部位限制;而相较于传统木模板, 组合式带肋塑料模板不存在繁琐的开孔和封堵工序, 且易造成漏浆等质量缺陷的风险。

4) 组合式带肋塑料模板的背肋呈网格状, 保证板面质量小的同时强度又很高;支撑体系不受限制, 可采用独立支撑, 整体施工较为简便, 拆装快速。

本工程首次使用组合式带肋塑料 (PC) 模板, 拓展了塑料模板的适用范围, 减少了钢材、木材的浪费, 而且做到了绿色环保, 取得了良好的社会效益、经济效益和环境效益。

施工工艺流程为:模板设计→试拼装模板样板→测量放线→底板及导墙模板安装→墙体模板安装→支设斜撑→搭设支撑架→燃气舱、污水舱模板安装→顶板模板安装→伸缩缝模板安装→模板拆除。

塑料模板进场前的设计放样、绘制模板三维放样图:模板设计需针对结构标准尺寸, 考虑定型模板特殊板块的使用率、固定模板对穿螺栓的间距及预埋件位置;选择最佳支撑体系, 根据模板的结构荷载计算确定支撑杆件及支撑头的布置;设计出满足施工要求最为便捷、经济的模板方案。

现场设置样板区, 进行塑料模板的样板安装, 深化拼装配模图, 解决结构特殊部位的安装节点 (尤其是塑料模板与其他模板配合使用部位) ;依据模板放样图进行分段编号 (见图2) , 用Auto CAD软件绘制塑料模板拼装图纸。施工时发放图纸, 严格按照模板拼装配模图进行安装 (见图3) 。

地下结构施工阶段, 在基坑两侧设置结构控制线, 测量放线时, 将其引测到基坑内;在基坑两侧弹出标高线, 作为水平构件模板安装控制线;竖向构件模板安装前应根据平面图, 在底板垫层上弹出模板内线以及外侧控制线;施工前三线必须到位, 以便于模板的安装和校正。水平构件施工时, 在竖向甩出的钢筋上用红油漆标出标高控制点。

组合式塑料 (PC) 模板属于定型模板, 尺寸误差极小, 安装时1块错位将导致整体偏移;施工人员在安装前必须进行验线, 并且随装随测。

腋角模板为45°斜角, 使用木模板加工拼装比较废料且周转次数少, 耗费人力、物力较大。宜采用周转次数较多且施工方便的定制异形钢模板;钢模板应提前绘制加工图纸, 由厂家直接加工成型, 侧面留孔, 安装时采用配套六角螺栓、螺母连接, 保证模板拼缝的严密性。腋角异形钢模板加工如图4所示。

腋角也可以采用定制成型的塑料模板, 但需由厂家提前依据实际尺寸制作模具并加工。

导墙采用定制异形钢模板配合塑料模板使用;钢模板用木方作背楞, 主龙骨采用2道48钢管。方钢背楞及钢管伸出长度超过止水钢板位置 (止水钢板开口方向朝向有防水做法的一面, 无防水做法时朝向外墙, 下同) , 顶部采用螺栓拉紧, 下部用钢管配U型托进行支撑。底板及导墙模板安装如图5所示。

导墙斜撑支设距离≤3道螺栓间距, 底板处可适当设置埋件 (焊接于非受力钢筋) , 拆模后再切除。导墙止水螺栓将作为墙体模板的底部支撑, 安装位置必须准确, 水平方向保持一致。

墙体模板安装前应清除导墙处插筋上的浮浆, 施工缝处切割整齐;根据标高线检查底板标高是否准确、导墙垂直度是否符合要求;高出部位可适当凿除面层混凝土, 较低或不平整的部位垫上木楔, 保证墙体模板安装的起始线准确。

塑料模板不需要涂刷脱模剂, 安装前需将模板表面清理干净。严格按照配模图进行组拼, 标准板块可在平地先拼装完成, 板面不宜过大, 用回形销连接牢固后整块竖起立成侧模。模板四角拼接处≥4个回形销, 安装时用小铁锤轻轻敲紧;板块拼缝应粘贴密封条, 防止漏浆。

墙体应先安装一侧模板及横背楞;根据穿墙螺栓位置抠掉模板上螺栓孔的封堵帽, 穿入螺栓杆, 对称安装另一侧模板及横背楞;吊线坠调整两侧模板垂直度穿墙螺栓的纵向间距及位置, 再安装两侧竖背楞, 用钢尺测量墙体间距符合设计要求后, 拧紧螺栓自由端的螺母。安装背楞和对拉螺栓时须用力得当, 过紧会引起背楞弯曲变形, 过松则在浇筑混凝土时易造成胀模现象。

墙体模板采用穿墙对拉螺栓固定, 竖向间距宜≤600mm, 横向间距宜≤500mm;墙体高度>3.5m时, 对拉螺栓竖向间距宜≤500mm, 横向间距宜≤400mm;螺栓应与模板面相互垂直, 松紧一致且适度。

有防水要求的墙体需采用止水螺栓 (见图6) , 中间焊接钢板止水片, 拆模后不取出;其他墙体安装PVC套管, 螺栓拆除后可进行周转。封闭模板前, 需在对拉螺杆两侧加装锥形头或安装套管, 同时要保证锥形头和套管与墙两边模板孔位对正, 拆模后对螺栓孔进行封堵。

塑料模板安装应与钢筋、混凝土配合施工, 设置混凝土完成面的钢筋保护层厚度垫块, 并且在钢筋绑扎、预埋件施焊及混凝土振捣时不得破坏模板板面。

墙体模板安装完成后 (见图7) , 对板面垂直度、墙体间距、顶板底标高进行全数检查, 并校正;符合规范要求后, 支设斜撑, 斜撑间距依据结构尺寸可适当调整。

墙体模板采用塑料模板厂家的配套斜支撑, 支撑头自由端可调节长度和支设角度;支撑头可固定在背楞的穿墙螺栓位置, 或直接与板面垂直支设;施工时尽量保证墙两侧对称支撑。

地下结构墙体外侧模板支设主要采用斜撑, 斜支撑顶端固定在模板背楞的对拉螺栓上, 底部支承于基坑坡面, 斜杆下应垫木板。

模板校正及加固完成后应检查螺栓、回形销是否遗漏、是否紧固。

模板支撑体系选择:跨度>1m的水平结构模板采用轮扣式支撑架 (由带有轮盘的钢管立杆、带有插头的钢管横杆以及可调顶托组成) , 步距应≤1.8m。跨度<1m的顶板可采用独立支撑或钢管配U型托支撑。模板支撑体系如图8所示。

独立支撑安装起步或上部荷载较大时, 支撑杆相互之间可采用框形架或临时水平杆进行连接或加固, 可在外套管上焊接盘扣连接, 也可采用异径插销式锁扣或扣件连接。

轮扣式支撑架插入立杆顶端, 可调托座伸出顶层水平杆的悬臂长度应≤500mm, 螺杆插入钢管的长度应≥300mm, 其直径应满足与钢管内径间隙≤6mm的要求。

塑料模板与背楞、背楞与支撑架的连接应稳固, 在施工作业时不得发生相对位移。

1) 燃气舱模板安装 (见图9)

燃气舱为悬挑结构, 底板下部腋角处使用塑料模板与木模板相结合, 2种模板之间垫木方, 用水泥钢钉连接。

对拉螺栓不能穿过墙体时, 可采用短杆螺栓焊接在非受力钢筋上, 以便固定模板。墙体间距较小时可使用钢管配U型托两侧对顶, 同时用钢丝拉结, 实现顶拉结合, 有效控制墙面的垂直度及平整度。

2) 污水舱模板安装 (见图10)

污水舱空间较小, 应先安装底板底部模板, 上下用对穿止水螺栓固定, 转角处采用阴、阳角模板拼装, 在壁板模板安装完成后进行内部支撑。

污水舱导流槽为半圆形凹槽, 采用现场制作的异形钢模板;用3mm厚钢板弯成400mm圆弧形, 两端各焊接1排└50×3, 中间加设钢筋棍支撑;导流槽钢模板两端断面必须整齐, 沿管廊通长方向采取硬拼缝。

墙体模板安装完成后, 由两侧阴角向中间依次拼装顶板模板。安装前调整支撑架顶部自由端U型托高度, 达到横向水平、纵向坡度满足设计要求。

安装纵向方钢龙骨, 方钢应放置在U型托正中间, 随安装随检查标高 (顶板标高-横龙骨厚度-塑料模板厚度) 及平整度;再布置水平横向方钢龙骨。

墙模与板模阴角连接时, 阴角模应压在墙模之上;墙体顶部尽量采用小块收尾, 以便拆卸。

顶模应从角部开始, 依次拼装标准板块, 直至塑料模板全部拼装完成, 用红外线检查板底是否水平, 调节支撑架每根立杆顶部U型托及方钢龙骨, 直至板底的水平极差符合要求。板底横、纵龙骨应平整, 支撑架应垂直、无松动。

伸缩缝处有防水要求的结构之间采用橡胶止水带, 两侧夹嵌缝材料, 没有防水要求的内墙直接采用嵌缝板材封堵, 缝两侧填密封膏。伸缩缝做法如图12所示。

伸缩缝处结构分为先施工段和后施工段;前一段施工时, 塑料模板在结构转角处采用阳角模进行拼接, 外侧安装2道对拉螺栓, 空隙用木楔塞紧;橡胶止水带与塑料模板之间夹木条或木楔, 固定止水带位置同时防止漏浆。伸缩缝处模板安装如图13所示。

伸缩缝后段施工时, 先安装嵌缝材料, 缝两侧塞小木条, 拆模时一并拆除, 作为填密封膏的凹槽;前一道墙体留1排穿墙螺栓不拆除, 用来固定后段模板。

模板拆除应遵循“先支后拆, 后支先拆”的原则;先拆除不承重模板, 后拆除承重部分的模板;支架部分应先拆侧向支撑, 后拆竖向支撑。依据GB50204—2015《混凝土工程施工质量验收规范》中的模板拆除要求。

1) 侧模拆除

侧模拆除以混凝土强度能够保证拆模不损坏棱角为宜, 即混凝土同条件试块抗压强度常温时达到1.2MPa, 一般情况下在混凝土浇筑完毕12h后便可以拆除。

拆除墙体模板时, 应先拆除斜撑, 然后松开固定竖向背楞螺栓上的螺母, 取下垫片, 卸下全部竖背楞。螺母、垫片及背楞自上而下拆掉, 再逐层卸下回形销, 撬动模板上口边缘, 使模板松动脱离混凝土墙面, 依次拆除下一层模板。

墙体模板大面积拆除时, 可以不将塑料模板板块全部拆开, 为方便下次施工, 不必重新拼装。墙模拆除需2名操作人员相互配合, 在墙两侧同时向外用撬棍轻轻撬动, 使模板向外慢慢移动, 直到整个塑料模板脱离混凝土内的对拉螺栓方可拆掉。

拆下来的模板及配件在指定地点按规格分类堆放并及时清理。拆模后, 将螺栓两侧自由端从混凝土表面拧出、取出锥形头。

2) 顶模拆除

支撑架的拆除应符合GB50204—2015《混凝土工程施工质量验收规范》中关于底模拆除时的混凝土强度要求, 根据留置的拆模试块来确定拆除时间。

独立支撑两侧塑料模板可提前拆除, 只保留支撑立杆顶部模板, 待顶板达到强度后再拆除。

顶板拆除时先降低支撑架顶部U型托, 方钢龙骨松动后拆除;然后拆掉两侧阴角模板, 接着逐块拆除。拆除顶模人工向下倒运, 待顶模拆完后, 再拆除支撑架。

拆除的模板支撑等材料必须边拆边清边运边码放。

相较于传统模板支撑体系, 组合式带肋塑料 (PC) 模板具有独特优势, 但也存在对特定条件要求的制约, 所以在选择模板体系前, 应仔细考虑其用于工程的性价比, 以及项目部的管理能力是否能达到相应水平, 否则将造成质量达不到预期目标、工期延误和成本提高等状况。

地下管廊工程一般标准段结构尺寸基本相同, 施工时水平展开作业面大, 且现浇混凝土结构施工对模板的要求高, 使用组合式塑料模板不仅降低措施费成本, 而且会减少施工步骤, 加快施工进度的同时, 外观质量也会有很大提升。