大模板施工技术
[摘要]采用大模板施工技术,能够使混凝土表面产生清水混凝土的效果,由于清水混凝土表面不需要抹灰,所以带来了更多的效益。联系到我国实际国情及世界建筑行业发展趋势,本文指出清水混凝土施工技术的综合开发与应用将产生显著的经济效益和社会效益,而大模板技术是确保清水混凝土施工质量的关键工序之一。
自2002年以来,大连阿尔滨集团有限公司先后在18个工程项目中使用了大模板技术。经建设部专家组检查,混凝土成型尺寸误差控制在2 mm之内,高于高级抹灰的精度。
其中,雍景台工程应用用大模板技术施工27 115 m²。包括节省模板摊销费、人工费综合费、抹灰费用、运垃圾费用、剔凿用工费用、完工维修费用等,共计146万元,单价节省为43.91元/m²;节省工期45 d。同比计算,可节省资金22 286万元,减少垃圾清运与排放22 923车。经建设部专家组鉴定,“该项技术的应用达到国内领先水平,大模板施工技术的应用,使混凝土表面达到清水混凝土的效果,该工程技术含量高,质量标准要求高,社会影响大,取得了较好的经济效益和社会效益”。该工程先后被评为“2002年度辽宁省优质主体结构工程”;“2004年度中国建筑工程鲁班奖(国家优质工程)”;2005年被建设部评为全国第四批建筑业新技术应用示范工程;2006年又被中国建筑业协会评为2005年度工程项目管理优秀成果二等奖。
可以断言,与传统组合钢模板相比,本技术能够显著加快施工进度、提高工效、缩短工期、降低劳动强度、确保混凝土质量达到清水混凝土质量验收标准要求;其材料及机具的选用都是建筑施工中常用的,操作过程简便易行;经济效益和社会效益能够得到显著提高。该施工技术适用于建筑物、构筑物结构表面有清水混凝土装饰效果要求的现浇钢筋混凝土结构工程。值得注意的是,北方寒冷地区冬季不宜采用本技术,若必须采用时,必须切实做好防冻措施。通过我们多年的工程实践,总结出如下的大模板施工工艺流程见图1。
一般来说,大模板设计原则应包括以下几方面的内容:首先,要保证模板的通用性强,规格类型少,能满足不同平面组合的要求;其次,要力求构造简单,制作和装拆灵活方便;第三,要使模板组合方便,设缝合理、协调;最后,还要保证模板坚固耐用,并且经济合理。
大模板由板面、支撑系统和操作平台系统等组成。板面包括面板、小肋板、横肋和竖肋。
面板是直接与混凝土接触的部分,它承受着混凝土浇筑时的侧压力,要求具有足够的刚度,板面平整,接缝严密,采用6 mm厚钢板拼成;小肋板用6 mm厚钢板焊接而成,间距为400~500 mm;横肋用8#槽钢,间距为300~350mm;竖肋用成对的12#槽钢,间距为1000~1400 mm。竖肋与横肋满焊,形成一个结构整体。竖肋兼作支撑架的上弦。
支撑系统的功能在于支持板面结构,维持大模板的竖向稳定,以及调节板面的垂直度。支撑系统由三角支架和地脚螺栓组成。三角支架用角钢和槽钢焊接而成。一块大模板设置两个三角支架,通过上、下两个螺栓与大模板的竖肋连接。三角支架下端横向槽钢的端部设置一个地脚螺栓,用来调整模板的垂直度和保证模板的竖向稳定。
操作平台系统由操作平台、护身栏、铁爬梯等部分组成。操作平台设置于模板上部,用三角架插入竖肋的套管内,三角架上满铺脚手板。三角架外端焊有Ф37.5 mm的钢管,用以插放护身栏的立杆。铁爬梯供操作人员上下平台之用,附设于大模板上,用Ф20钢筋焊接而成,随大模板一道起吊。详见图2。
模板连接用穿墙螺栓与塑料套管。穿墙螺栓是承受砼侧压力、加强板面结构的刚度、控制模板间距的重要配件,它把墙体两侧大模板连接为一体。为了防止墙体砼与穿墙螺栓粘结,在穿墙螺栓外部套一根硬质塑料管,其长度与墙厚相同,两端顶住墙模板,内径比穿墙螺栓直径大3~4 mm,这样在拆除时,保证了穿墙螺栓的顺利脱出。
穿墙螺栓用45#钢加工而成,一端为梯形螺纹,长约120 mm,以适应不同墙体厚度的施工。另一端在螺栓杆上车上销孔,支模时,用板销打入销孔内,以防止模板外涨。板销厚6 mm,做成斜头,以方便拆卸。详见图3。
大模板制作过程主要包括以下几方面:
(1)放样:用不小于16 mm厚钢板做成模板焊接平台,按1:1划在平台上,根据放线尺寸下料。
(2)调直:所有型钢都要先进行冷加工调直。
(3)下料:①型钢下料:型钢(竖肋及边框)下料均采用剪板机剪切。②钢板下料:钢板必须表面平整,不允许板上有局部凹陷。划线后由剪板机下料,误差为1 mm。出现边角翘曲的地方,应冷加工校正,用砂轮打磨掉毛刺再使用。
(4)冲孔:边框上模板拼装用各种连接孔,用冲床冲出。为了保持孔位准确,要求型钢在靠模上进行冲孔。靠模相应的位置上也有孔。这样已冲好的孔可与靠模上的孔用销子固定,然后再冲其他的孔。
(5)再调直:在钢平台上冷加工进行局部校直。
(6)制作平台靠模:为了减少焊接变形,应在制作平台上按放样线放出大模板边框架的外包尺寸线和内净尺寸线、全部竖肋的两侧位置线。这些线作为制作靠模(焊接大模板框架的工具夹)控制线。将工具夹零件分别固定在控制线两侧。距四侧转角150~200 mm处,各边固定模具一对。在竖肋的焊接处,外侧固定模具一只。其他无焊接处的模具每隔800 mm固定模具一对。模具可用75 mm×8 mm角钢制作,长80 mm左右。
(7)焊接:①框架焊接:将大模板的边框及竖肋分别放入靠模内,如个别型钢料截面有误差,用薄铁垫片将框架垫平。然后先用点焊将大模板框架焊在一起,至不用2个人(最好用4个人)同时进行对称焊接。②钢板板焊接:钢面板与竖肋及边框用电焊连接。钢面板与竖肋进行跳焊,每段焊缝不超过80 mm,相距100~150 mm,焊缝高4~6 mm,且在肋的两边相间焊接。钢面板与边框要满焊,焊缝高为4~6mm。焊接的方法是先进行点焊,然后跳焊,再逐一补平。
一块大模板上要四角同时对称进行焊接,至少须2人从对角同时进行。面板与边框满焊的目的是防止混凝土浆从缝隙中渗漏及拆模时面板与边框撬离而损坏模板。焊接均要求竖肋和边框焊好校正后仍放在制作台的靠模内进行。
大模板施工前要做好准备工作,主要工作内容是:要按大模板安装图纸安排好施工顺序,模板逐个编号,并与图上编号相符。在建筑平面上,弹出模板内边线和外边线,根据水准标高做好找平工作。在门窗洞口位置要也要弹线。
大模板的安装必须按图进行。安装校正后用拉杆固定,然后再安装其他各间,安装一间固定一间。采用外承支撑式模板。施工顺序是先安装支撑式外模,再安装内墙模板和外墙内模。山墙外侧大模板要在内部大模板全部安装固定完毕经检查后再进行安装。
为了使混凝土施工质量达到清水混凝土标准,在连续的外墙模板搓处将模板与已浇筑砼有不小于200 mm的搭接,并在模板底部设置不小于5 mm的泡沫塑料、在模板接缝处及对拉螺栓孔处设置胶粘海绵条,挤紧后防止漏浆。当外墙混凝土达到7.5 N/mm²、内墙混凝土强度达到1.2 N/mm²时方可拆除模板。拆除大模板的顺序与安装时的顺序相反。
工程实践经验表明,大模板工程施工质量除必须符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》中有关规定。大模板工程施工应遵守《建筑安装工程安装技术规程》等国家和地方有关施工现场安全管理有关规定,同时还应根据工程特点编制具体施工安全技术措施和施工方案。
另外,施工中还要注意环保,具体而言,在涂刷脱剂、防锈漆时,注意不要污染地面;施工中及完工后,应及时清理、分类回收物料、边角余料及垃圾并妥善处理。绝不允许现场随意堆放、焚烧或乱弃垃圾。
实践证明,应用大模板施工技术,能够带来以下几点好处:
(1)可以简化工艺、加快施工速度。墙体模板的整体装拆和吊运使操作工序简单化,适应性较强。使用大模板施工的面积为1 500~2 000 m²的高层建筑,全国平均结构施工速度为每4 d左右。
(2)提高工效、降低劳动强度。大模板技术和组合钢模板施工相比,由于模板总是在固定地点就位,工效可提高40%左右。用起重机械整体吊运,机械化程度提高,工人的劳动强度也大幅度减轻。
(3)施工质量好。大模板表面平整,拆模早,能提高墙体混凝土的内在质量和表面质量,减少湿作业。
(4)可达到清水土施工标准。混凝土施工完毕,不需抹灰,只刮腻子即可表面喷涂交工。各房间的开间和进深均大了40 mm,住户增加了实际使用面积。
(5)有效缩短工期。由于取消抹灰,装修大为简单,不但可以使工期大大提前,而且节省了大量费用。
(6)模板重复使用率高,综合投入费用低。由于大模板自身强度和刚度好,可多次重复使用,使得模板工程的综合投入费用显著降低。
(7)提高工程质量,增强企业的社会信誉。取消抹灰后,因抹灰带来的一些质量通病也不存在了,用户回访及维修率将大大降低,工程质量得到了提高,企业的社会信誉得到了增强。所以说,建筑施工企业应当在施工中广泛推广和应用此技术。
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