装配式铝模台车在城市综合管廊施工中的应用

黄旭腾 李 晨 贾永州 王路兵

1.中国建筑第二工程局有限公司 北京 100160；2.北京新机场建设指挥部 北京 102602

1 工程背景

北京新机场工作区工程（市政交通）道桥及管网工程某标段地下综合管廊为现浇钢筋混凝土结构，总长度981.3 m，管廊断面为三仓，即电仓、热力仓及“水＋电信”仓，标准矩形断面尺寸9.3 m×3.6 m，顶板厚0.4 m（图1）。综合管廊按变形缝划分为37个流水段，标准流水段长度为30 m，埋深8 m，采用明挖法施工[1]。

图1 管廊剖面示意

2 铝模台车设计

2.1 铝模台车配置

为了满足管廊设计分段长度要求及最大限度地重复利用模板，将铝模台车设计制作为单元标准节，30 m施工段配置台车单元标准节按长度分为4种，即1、2、3、6 m，其中短的可以在非标准长度上调整适用，能够灵活按照管廊分段长度的不同进行组合单元标准节，相邻台车标准节纵向单元之间通过铝合金模板及其背楞的螺栓连接（图2）。

图2 铝模台车布设示意

2.2 模板、主次龙骨、对拉设计

1）内外墙体和顶板模板采用铝合金模板，铝合金模板采用6061-T6工业铝型材挤压成型，在模板表面喷涂精细化工产品，提高模板拼缝处的气密性。铝合金模板尺寸400mm×850mm，面板厚4mm，边框为65mm（高）×8mm（厚）。

2）对于顶板，无需主龙骨，次龙骨采用2根60mm×40mm×3mm铁方通（材质Q235，表面镀锌处理）组拼，次龙骨纵向布置，安装在立杆顶部的可调托座上，间距1 200mm或900mm。

3）对于内外墙，主次龙骨均采用2根60mm×40mm×3mm铁方通（材质Q235，表面镀锌处理）组拼，次龙骨沿墙高布置4道，间距不大于900mm，主龙骨沿管廊纵断方向布置（与次龙骨垂直），间距1 200、1 500mm。

4）内墙对拉螺栓采用T18mm×6mm，材质Q235，纵横间距不大于800mm，外墙采用三段式止水螺栓。

2.3 装配式台架

2.3.1 下部

装配式台架标准节由横上纵下2层钢梁通过螺栓连接，纵向（下层）钢梁通长设置，横向（上层）钢梁长度有2种规格，即1 200mm和1 500mm。横向钢梁由2根10#槽钢（Q235B）通过两端焊接2个厚10mm的150mm×150mmQ235B型钢板制作而成，横梁间距与立杆纵向间距相同，在横向钢梁两端的厚10mm钢板上各焊接1根φ48mm×3.5mm钢管（长度为100mm），台架立杆套在该钢管外，二者通过销钉连接。台车标准节之间的纵向钢梁相互独立，纵向钢梁由2根10#槽钢（Q235B）通过两端型钢板螺栓连接。

钢制滚轮为承重型4英寸（102mm）铁轮，分2种，即两端定向轮（无活动转轴）和中间万向轮（有活动转轴），承载力不低于10 kN，轴承采用免维护型。安装高度158mm，顶部设置160mm×200mm托板，托板上方焊接200mm长丝杆，将钢制滚轮穿入该钢管，由上、下螺母紧固。可将滚轮上调至离开地面，使其不受力；铝模拆模后将滚轮下调至接触地面，并采用螺母固定牢固，同时将可调底托上调至离开地面，通过水平外力使管廊台车分节移动到下一个工作位置。

可调底托由T38mm×6mm丝杆、螺母、100mm×100mm×8mm底板、φ16mm调节横杆（与螺母焊接）组成，材质均为Q235。通过转动调节横杆实现台架升降，同时可调底托将上部模板及支撑架体承受的竖向荷载传递给管廊底板。模架工作时，可调底托支撑在地面上，承受上部模板和支撑传来的荷载；台车移动时，承重滚轮支撑在地面上，可调支撑调离地面（可调距离300mm）。

2.3.2 中部

台架采用承插型盘扣件钢管支架，立杆纵向间距为600、1 200、1 500mm，立杆横向间距为900mm，横杆步距为1 500mm。盘扣架固定在带有可调底座的钢梁架上且上下与可调底座同心。

2.3.3 上部

立杆顶部安装（焊接）定制可调顶托，自由端小于650mm，且丝扣外露长度小于300mm，插入立杆长度大于150mm，顶托可调距离200mm。

2.4 早拆设计

对于“水＋电信”仓（跨度净距超过2 m），仓体正中沿管廊纵断方向设置可调独立钢支撑（早拆支撑），独立钢支撑由φ48mm×3.0mm插管、φ60mm×3.0mm套管及φ14mm插销组成。钢支撑长度为2 670mm，沿管廊纵向布置，间距1 200mm。钢支撑顶部设置100mm×200mm铝合金结构早拆头，早拆头底部设铝合金管，伸入钢支撑插管内120mm。2个早拆头之间设置200mm×1 000mm铝合金模板早拆板带，早拆板带与相邻铝模板之间通过螺栓连接固定。

2.5 模板内缩

为了保证施工质量及模板安拆便利，在管廊顶板与墙体交接的腋角处，采用比铝模刚度大的厚5mm钢模板。在顶部铝模的倒角位置，铝模的边框之间预留有转角连接缝，转角连接缝两侧的边框之间通过双孔连接板进行连接，双孔连接板呈长条状且两端开孔，其一端与一侧的边框活动连接，另一端与另一侧背楞可拆卸连接[2]。

1）外侧模板，利用旋转斜向可调丝杆使模板后仰实现拆模；模板顶部后仰100～200mm即可。

2）内侧模板，通过旋转水平可调丝杆，使模板下边开始脱离混凝土表面100～200mm，再通过腋角模板转角，可实现竖向模板脱模。

3）顶部模板，通过旋转台架顶部顶托，下拽顶板模板，使模架整体下降，离开混凝土表面150mm左右，实现水平模板脱模。

2.6 模板推行

装配式铝模台车做了减量化设计，铝合金面板每平方米平均质量30 kg，分节组装简单，每节台车最长6 m，整体最大质量6.5 t，考虑滚轮摩擦因数后，可由5个工人共同推行。

1）外模：外墙外侧模板下部设计有移动滑轮，利用前边万向轮掌握方向，人工缓慢推行。

2）内模：模架分节后，利用前边万向轮掌握方向，人工缓慢推行。

3 铝模台车的应用

3.1 工艺流程

施工放线→底板和导墙混凝土浇筑→墙体钢筋绑扎→装配式移动模架的拼装与调试→涂脱模漆→装配式移动模架就位→对接固定模板→设置独立钢支撑→顶板钢筋绑扎→浇筑管廊墙体和顶板混凝土→混凝土养护→内缩脱模→装配式模架分节移动至下个流水施工段→拆模后混凝土养护→拆除独立钢支撑

3.2 施工要点

1）将模架安装位置清理干净，施工缝处弹线切割，清理冲洗，沿线粘贴海绵条。

2）支设墙体厚65mm模板及其60mm×40mm×3mm背楞，安装T18穿墙螺栓，外墙安装T18止水螺栓，止水片需要双面满焊。

3）根据已经完成的导墙，放出模板控制线、车轮中心线、支撑底座中心线、养护支撑中心线。

4）安装并放正模架底盘，含安装车架、车轮、支撑底座；车轮安装高度158mm，距地面净高50mm；支撑底座着地顶紧，支撑底座丝杆部位应涂抹黄油润滑；前后轮是万向轮，中间轮都是定向轮。

5）将顶托套件于立杆上端焊接，安装圆盘支撑架立杆及顶托套件、水平杆、斜杆，打紧钢销；在顶托套件上安装主龙骨、模板，并调整到工作标高。

6）利用背肋连件将顶板底模与主龙骨固定。

7）在主龙骨上安装顶板模板时，采用长40mm的M16螺栓连接。

8）在立杆上安装花篮螺栓及其带耳抱箍、双栓背耳连件，抱箍螺栓预紧力矩不低于40 N·m。

9）安装脱模水平（或者斜向）丝杆。

10）安装侧边三角支撑架、U托和木方，木方需加工与腋角模板配套。

11）安装养护支撑（独立钢支撑）并顶紧。

12）每台模架内模板与模板采用长40mm的M16螺栓连接，模板与背楞采用背肋连件，背楞与背楞之间采用背背连件；花篮螺栓、退模丝杆等采用销轴和开口销安装。

3.3 技术特性

1）工具化，移动架体体系均采用以盘扣架为主的线材等工具式材料制作。

2）装配式，均在现场组装固定，分节拼接，操作全程不需要机械。

3）人工移动，均采用轻量化设计，分节后可人工移动推行。

4）早拆，较大跨度的采用多支架合并形式，各支架间设置早拆立杆。

5）管廊墙体与顶板同时整浇。

6）厂家定制标准化面板，支架体系材料因地制宜，根据不同结构尺寸容易修改，重复周转使用，绿色节能。

7）工作效率高，大量减少人工成本。

8）可适用于单侧支模施工工艺，可在明挖法和暗挖法内应用。

3.4 运行难题及处理

1）管廊底板设计有混凝土支墩，台车需移动过墩。解决方案为：底部抬高跨越，躲不过去时，采用工具式可拆卸形式，换轮前行，或支墩后施工。

2）墙体设计有凸出埋件问题。解决方案为：模板上打孔，保证模板的内缩空间足够埋件施工，或优化埋件凸出部分后施工。

3.5 适用范围

1）适用于明挖法，地层不限，周边施工环境不限。

2）全现浇钢筋混凝土结构的综合管廊标准直线段，不含夹层，可用于不同长度、宽度、坡度的施工段。

3）可用于单仓或多仓形式的管廊，或需要单侧支模形式的管廊。

4）也用于暗挖法的现浇模架施工。

4 经济分析

本工程使用的铝模台车从材料成本、加工费用以及使用效果等方面，与常规木模板、租赁铝模进行综合效益成本对比分析（图3），并得出以下结论：

1）当铝模和木模周转使用次数≥10次时，铝模购买优于木模。

2）铝模租赁始终优于木模，但厂家要求最少租赁次数≥8次。

3）当铝模购买和租赁周转使用次数≥13次时，铝模购买优于铝模租赁。

图3 综合成本对比

5 新型综合管廊铝模台车研究方向

新型铝模台车需要具备智能型和多功能型，利用液压系统使侧墙和顶板模板自动同步伸缩，实现平台数控化管理，模板可自动按照结构尺寸的数据展开，智能检测模板垂直度和平整度；实现“一车多用”，结构施工后，台车架体留在管廊内运输管道安装。

研究移动轮毂和电动驱动功能，增加转向控制，设置“火车头”，并像火车一样可拐弯，适用在弧线段的城市管廊工程；顶部横跨横梁结构连接两侧模板，提供外侧侧墙模板悬挂，顶部横梁增加自动混凝土振捣及找平收面。

6 结语

北京新机场项目城市综合管廊工程在国内首次应用了装配式铝模台车施工技术，以此为核心展开城市综合管廊新型模架的研究工作，并将向着智能型和多功能型的发展迈进，形成一整套经济和适用的施工工法及关键技术，为今后国内外城市综合管廊工程的施工提供解决办法。