城市地下综合管廊气囊模板体系施工技术

耿欣宗 骆发江 李 鹏 周 林 李进利 王 震 张钻红 商志辉

中建三局集团有限公司 陕西 西安 710075

西宁市城市地下综合管廊项目位于城北区西川新城片区，包括五四西路东段、四号路2条待修市政道路，管廊包括综合仓、电力仓、雨水仓和污水仓（图1），总长3 365 m。

图1 五四西路仓位分布横断面示意

该工程污水仓的截面尺寸为1 200mm×1 500mm，空间狭小，施工困难，工期、质量无法保证[1]，针对此类情况，项目施工技术人员立即着手进行研究，经过不断的分析、对比、研究和探索，发现采用异形气囊模板装置代替传统木模支撑体系，能有效解决综合管廊污水仓这一施工难题，可以达到节约劳动力、减少模板等周转材料的投入、缩短工期的目的，因此，该技术对综合管廊狭小空间的仓位有一定的推广应用价值。

1 橡胶气囊模板体系的特点

1）该橡胶气囊模板体系，采用高强力的合成纤维织物作耐压受力骨架，内外涂敷合成橡胶作为黏结保护层胶布，经过高温硫化工艺制作而成，使用寿命较长，具有良好的耐老化性能，其抗膨胀强度、弹性和柔韧性好，能够满足管廊狭小空间仓位的模板强度要求。

2）采用异形橡胶气囊模板施工，充入压缩空气达到规定的设计压力后，能替代原有的钢模、木模等模板体系，应用于城市地下综合管廊仓位截面不大于1 200mm×1 500mm的污水仓等狭小空间的模板支设体系，可以多次重复利用。

3）根据仓位尺寸制作多规格、多尺寸、多形状的耐压橡胶气模，解决了管廊截面不大于1 200mm×1 500mm污水仓等狭小仓位支模困难的问题，操作方便、省时省工，缩短了工期。

4）该施工工艺及施工过程便于控制，施工简单。采用钢筋做成“U”形和“L”形，施工采用人工或机具设备将橡胶气囊吊入操作部位，微微调整，然后对气囊进行充气，达到设计压力时便完成相应操作，定位准确后，绑扎钢筋并浇筑预拌混凝土，待混凝土强度等级达到设计要求的50%时，放气并将芯模抽出，施工方便，既安全又环保。

5）可用于－10～80 ℃的温度环境，能够满足管廊仓位结构施工的环境温度。

6）相比于传统的木模体系，异形橡胶气囊模板支模体系能够节约支模时间和周转材料，拆模方便，拆模后混凝土观感良好，能够适用综合管廊截面不大于1 200mm×1 500mm的污水仓等狭小仓位的施工要求。

2 工艺原理及工艺流程

2.1 施工原理

在污水仓等狭小空间侧底模支设完成后，绑扎污水仓底部及侧壁钢筋，采用HPB300的φ6.5mm定位钢筋（“U”形）焊接在底部及侧壁钢筋上；通过起重设备吊运（气囊质量为16.24 kg/m）或者人工搬运橡胶气囊至污水仓内，打开充气控制阀门，用空气压缩机通过充气嘴向橡胶气囊充气至0.025 MPa，停止充气并调整好位置，再完成仓内顶板钢筋绑扎，经过检查验收合格后，一次性浇筑仓底、仓壁和顶板混凝土，待混凝土强度等级达到设计要求的50%后，打开充气控制阀门放气，然后在端头安装卷扬机，通过端头卷扬机的牵引装置将气囊抽出，即可完成施工。

采用该工艺，可有效解决综合管廊污水仓等狭小空间人员无法进入支模的问题，在混凝土浇筑完成后，材料拆除难度大等一系列的施工难题也迎刃而解，可以达到节约人力和周转材料等费用、施工方便、缩短工期的目的（图2、图3）。

图2 污水仓异形橡胶气囊模板三维示意

图3 污水仓异形橡胶气囊模板体系断面示意

2.2 工艺流程

施工准备→污水仓底模、侧壁模板支设→底侧壁钢筋绑扎→焊接φ6.5mm的“U”形定位钢筋→隐蔽验收→安装气囊模板→充气达到设计压力→校正调试→安装顶板模板并铺设钢筋→顶板钢筋隐蔽→浇筑混凝土并振捣到位→混凝土达到设计强度后放气抽出气囊模板

3 操作要点

3.1 施工准备

1）组织技术人员和班组长认真熟悉图纸和规范，领会设计意图，检查图纸尺寸，结合现场实际情况，做好现场施工机械的平面布置，合理安排材料及设备堆场，施工前做好安全技术交底，施工过程中派专人进行现场监督，确保异形气囊正常安装，保证施工有序进行。

2）施工前，及时组织模板、木方、钢管等材料进场，经过现场验收后，放置至指定位置，避免二次搬运。

3）异形橡胶气囊在工厂加工完成，充气至0.035 MPa后（试验压力为设计压力的1.4倍），经过24 h的气压试验，气压恒定不漏气即为合格，并将加工成型的气囊模板运至施工现场，准备安装。

4）根据临时水电平面布置图的要求，进行现场临时水电的布线及安装工作。

3.2 污水仓底侧模支设和钢筋绑扎

采用木模支设方法进行污水仓侧底模支设和钢筋绑扎，在污水仓侧底模支设完成后，绑扎污水仓底部及侧壁钢筋[2]。

1）在管廊污水仓混凝土浇筑振捣过程中，气囊有可能会向上浮动，所以必须采用φ6.5mm@1 000mm的HPB300“U”形定位钢筋，定位钢筋与污水仓底部及侧壁主体钢筋进行焊接连接，以便在后续气囊放入时，将上、下、左、右以及下部的导流槽准确固定到位，防止气囊跑位影响支模效果。

2）对气囊下部半圆弧形导流槽，采用φ8mm光圆钢筋弯成“L”形定位钢筋，“L”形定位钢筋也与周边污水仓侧壁主体钢筋进行电焊，按照间距800mm进行布置，以确保气囊放入时准确定位，防止下部气囊位置出现局部位移和变形，确保安装效果。钢筋安装完成后，经过钢筋隐蔽验收合格，并办理书面手续后，方可进行下一道气囊的安装，因后续上部有顶板模板及钢筋压住气囊模板，能够抵消气囊模板的上浮力，可以先将气囊模板限制在狭小的污水仓位内，达到固定气囊模板安装的目的。

3.2.1 污水仓底侧模支设注意要点

1）底侧模板结构选型：

① 模板结构选型：模板选用1 830mm×915mm，木方选用长度为2 m、截面尺寸为50mm×100mm，采用φ48.3mm×3.6mm钢管脚手架作污水仓底侧模支撑体系，考虑到钢筋、混凝土以及异形橡胶气囊自重和施工人员及设备荷载，污水仓底模板采用双立杆支撑，两立杆横向间距600mm，立杆距离污水仓底面外边缘均为200mm；污水仓靠近基坑侧壁的一侧采用竖向间距为700mm、水平间距为500mm的水平对撑，水平对撑一端支撑在基坑护坡上，另一端支设在污水仓侧模上（图4）。

图4 污水仓底侧模支设断面示意

② 模板安装前，根据模板、图纸要求和操作工艺标准向班组进行安全、技术交底。

③ 模板涂刷脱模剂，模板安装前，应根据图纸要求，放好模板边线，定好水平控制标高。

④ 模板施工前，应办完前一工序的隐蔽验收手续。

2）底侧模板安装流程：复核底侧模标高→搭设支模架→安放龙骨→安装模板→安装墙、板节点模板→安放预留孔模板等→检查校正→交付验收→进行下一道工序。

① 底层铺垫脚板，安放钢管立柱并保证其垂直，上下层支柱应在同一竖向中心线上。各层支柱间的水平拉杆和剪刀撑要认真加强。

② 通线调节支柱的高度，架设并找平龙骨。

③ 楼面模板铺完后，应复核模板面标高及平整度，模板底侧面应清扫干净。

3）注意要点：

① 模板及其支顶必须有足够的强度、刚度和稳定性，其支架的支承部分必须有足够的支承面。

② 支模过程中应遵守安全操作规程，如果遇到途中停歇，则应该将就位的支撑、模板连接稳固，不得空架浮搁。拆模间歇时应将松开的部件和模板运走，防止坠下伤人。

③ 使用橡胶气囊前，应确保钢筋笼钢丝接头及扎丝头未朝内径方向弯曲，以免扎伤芯模，混凝土振捣时，要避免振捣棒接触橡胶气囊模板，防止戳破出现漏气等现象。

3.2.2 污水仓底侧壁钢筋绑扎施工准备

1）技术准备：组织工人学习图纸和规范、直螺纹接头的工艺操作、钢筋加工、绑扎等施工工艺标准；熟悉钢筋直螺纹连接工艺规程及规范要求；按设计要求放样，检查已加工好的钢筋规格、形状、数量是否全部正确；做好抄平放线工作，弹好水平标高线、墙外皮尺寸线。

2）机具准备：主要包括钢筋冷拉机、调直机、切断机、弯曲成型机、弯箍机、点焊机、对焊机、电弧焊机及相应吊装设备。

3.3 异形橡胶气囊加工

异形橡胶气囊在气囊厂家加工成型。施工前，将施工材料准备到位，按照材料准备→画角→缝裁匝角→热黏结→压弧→上头→成型的施工流程进行加工制作，经过24 h试压试验，确保不漏气后，方可运至施工现场，进行施工。

3.4 异形气囊入模

安装前，需要在异形气囊模板外表均匀地涂刷脱模剂，采用人工搬运或者用25 t小型吊车，将气囊模板放入管廊的狭小污水仓内，校核并调整气囊的位置，保持充气嘴在管廊标准断面伸缩缝处外漏500～1 000mm，以便下一步充气以及为后续气囊拆除提供方便。

3.5 异形橡胶气囊模板充气

连接好充气管道，安装空气压缩机，空气压缩机通过压力橡胶塑料管与充气嘴通过连接件进行连接；然后设置专人观测气囊的压力表，分2步向气囊模板充气。

第1步，向气囊内充气，当气压升至0.01 MPa时，停止充气，然后检查气囊模板位置，借助小型吊车，配合人工进行气囊位置的校核调整，逐步调整好橡胶气囊位置。

第2步，在确定橡胶气囊位置无误后，继续向气囊内充气，边充气边观察压力表的变化，当达到设计规定的压力值0.025 MPa时，停止充气并关闭充气阀门，经过观察，若无异常情况，则方可进入到下一工序施工。

3.6 绑扎顶板钢筋

在气囊模板安装到位后，方可绑扎顶板钢筋，安装时，要注意控制顶板钢筋绑扎的扎丝是否向上弯入板内，防止扎破气囊。

3.7 浇筑混凝土

浇筑混凝土的施工方法与现浇混凝土普通构件基本相同，使用高频插入式振捣棒从两侧同时振捣，按照技术交底要求，严格控制振捣棒与气囊的距离，振捣棒的端部不能触及气囊外侧，以防止振捣棒振破气囊，影响施工。

3.8 拆模

待混凝土强度达到规范规定的50%强度时，方可打开阀门放气，然后通过端头卷扬机的牵引装置将气囊抽出，周转到下一段管廊污水仓循环施工。

模板拆除后，局部位置需要打磨，“U”形或者“L”形能看到定位环的部分，涂刷“厚1.5mm水泥基渗透结晶型防水涂料＋厚5.0mm聚合物水泥防水灰浆＋厚600 μm无溶剂型环氧涂料”进行处理。

4 实施效果分析

1）工期方面：采用橡胶气囊模板体系，避免了模板、木方支模及加固，管廊每个标准段至少节约工期1 d，共计144个标准段，累计节约工期144 d。

2）质量方面：采用橡胶气囊模板体系，能周转15次以上，周转速度快，效率高，在保证功能的前提下，成型后混凝土观感质量好。

3）社会效益方面：采用地下城市综合管廊新型气囊模板体系，施工无需堆放大量的周转材料，现场干净整洁，为今后狭小空间仓位支模提供新的思路，具有推广价值，得到西宁地下综合管廊业主、监理和行业的认可。

4）经济效益方面：采用气囊模板，因缩短工期节约费用20万元；按照每标准段配置模板周转4次，共配置34次模板，管廊总长度3 350 m，污水仓截面1 200mm×1 500mm，则共节约模板费用18.34万元，节约木方费用5.4万元；共计节约费用43.74万元。

5 结语

西宁市地下综合管廊在狭小空间采用橡胶气囊模板施工技术，避免了狭小仓位采用传统木模板安拆不便的施工难题，节约了钢管、模板和木方等材料，缩短了工期，减少了废旧模板等建筑垃圾，符合绿色施工理念。为国内类似管廊狭小空间仓位模板支设提供了一定的经验，具有一定的推广和应用价值，具有显著的社会效益、环境效益和经济效益[3-4]。

目前该做法申报国家实用新型专利（专利编号为201720525341.x），已被国家专利局受理。