单侧大模板在地铁车站中的改进应用

2020-03-01朱俊

建筑施工 2020年9期

朱俊

上海市基础工程集团有限公司上海 200002

随着城市轨道交通工程的大力发展，工程中对于地铁车站的施工质量、施工工艺、表面观感度等各方面都提出了更高的要求。因此，大模板施工技术的使用越来越得到施工单位的认可，其相应的结构质量更高，安全性更可靠，表面也更加平整光滑，正不断取代以往模板排架对撑的形式[1-2]。

大模板施工技术正越来越多地被应用在地铁车站侧墙的施工中。本文结合绍兴地铁1号线奥体中心站的施工实践，对大模板施工技术的应用和改进工艺进行分析，总结出了一套较为有效的施工控制方法，对类似工程的施工有一定的适用性。

1 应用工程概况

绍兴地铁1号线奥体中心站长211.6 m，宽21.7 m，施工单位选用单侧大模板系统进行侧墙结构施工。

与传统模板相比，单侧大模板系统（图1）的优点有：模板体系刚度大，安全性更高；成形后墙面缝隙少，外观光滑、平整，表观效果好；满足施工要求，省去二次抹灰工序，减少因螺栓孔引起的渗漏水问题；缩短工期，周转次数多，综合经济效益好。

图1 大模板结构示意

本工程中应用的大模板具体组成及参数如下：

1）模板：高度4～5 m，宽度1.8 m或2.0 m。

2）面板：厚度6 mm，钢材品种为Q235钢。

3）背楞：2根140 mm×65 mm×8.5 mm的14#槽钢，钢材品种为Q235钢。

4）主肋：1根100 mm×48 mm×5.3 mm的10#槽钢，钢材品种为Q235钢。

5）次肋：宽度100 mm，厚度10 mm，间距400 mm。

2 施工中存在的问题

2.1 地脚螺栓

地脚螺栓作为大模板体系的最大受力点，主要采用螺纹钢焊接螺栓的方式进行固定。该连接方式对焊接质量要求很高，既要保证焊接质量满足要求，又要确保螺栓本身不受影响，以免浇筑过程中焊接部位在受力状态下发生剪切破坏，导致安全事故的发生。在奥体中心站结构初始阶段，拆模后混凝土根部蜂窝麻面多，错槎较大。分析问题原因为拉杆系统与地脚螺栓之间采用焊接，部分焊接长度不能够满足规范要求，点焊、咬肉等质量问题均有出现，混凝土浇筑后，大模板脚部位移大，导致漏浆、错台等现象发生。

2.2 模底底托

在侧向压力作用下，若调节底托刚度不足，则模板易绕地脚螺栓为铰点向外倾斜。在混凝土浇筑过程中，底托受力折弯变形，从而产生连锁反应，使整个大模板体系向外倾斜。在模板安装过程中，模板顶一般会向内倾斜10 mm，预留模板受混凝土侧压力作用下的变形量，以控制侧墙垂直度。奥体中心站底板两侧腋角翻边、中板上离壁沟上翻10 cm，大模板底部悬挑高度均超过15 cm。底托调节完成后，长度均大于15 cm，由于底托长细比大，故模板安装各构件之间存在结构空隙。混凝土浇筑后，还是出现不同程度的差异变形，垂直度和平整度控制不如预期。

2.3 模板尺寸

受地铁车站钢支撑体系影响，不同的工况条件会导致不同高度的衬墙，很多时候会因为模板高度与支撑冲突而无法使用。奥体中心站站台层楼层高度6.21 m，站厅层楼层高度5.2 m，施工中考虑楼板翻边，站台层需使用5 m大模板、站厅层使用4 m大模板。单一高度的大模板体系无法满足不同层高的使用需求，模板利用率低。

2.4 模板拼缝

大模板的拼缝顺直度直接影响到混凝土的表观质量及平整度。奥体中心站侧墙单段施工长度最大24 m，单面墙需用到12块模板、11条接缝，相邻2块模板之间通过螺栓连接。由于螺栓与螺栓孔之间的结构间隙以及螺栓的紧固程度差异，拼缝之间易出现间隙，导致混凝土漏浆及错台现象。螺栓孔处在模板多次使用后存在不同程度的变形，对模板拼缝的密封性和模板对接的平顺性影响很大。

3 改进措施

3.1 地脚螺栓埋件系统改进

在实际应用中，地脚螺栓采用D23地脚螺栓预埋入已浇筑结构内，利用D23外连杆，一端使用D23连接螺母，另一端使用D23蝶形螺母，将螺栓和桁架上双拼12#槽钢背垫连接。通过螺母紧固使模板下口紧贴已完成结构上沿（图2）。在奥体中心站结构施工实际运用中，将螺栓间距调整为300 mm，减小了模板脚部侧向位移，使因模板底部漏浆导致的脚部蜂窝麻面及烂根等现象有所减轻。模板与原混凝土面贴合更好，新老混凝土接合面错台减少，混凝土面的整体外观得到了改善（图3）。

图2 改进后地脚螺栓埋件系统

图3 浇筑完成后的侧墙混凝土面

3.2 模底底托改进

经分析比选，通过底托下垫12#工字钢，对奥体中心站大模板底托长度进行控制，减小模板底托长细比，实际底托长度控制在5 cm内（图4）。

图4 改进后底托应用现场

调节之后模板外倾量可以大幅缩小，实际按照5 mm模板外倾量控制。混凝土浇筑后，相邻模板面之间差异变形量减小，墙面平整度大幅提升。实测4 m模板施工后的垂直度偏差均控制在3 mm内，较改进前提升明显。原模板变形导致的拼缝间隙漏浆情况也大有改善，混凝土麻面、错缝减少。

3.3 模板尺寸改进

为适应不同楼层高度的使用需求，项目部在施工过程中对大模板体系进行了优化改进，将原有大模板面高度降低1 m，同时在大块模板上部增加2块小钢模（2×0.5 m），在实际施工过程中可以根据支撑标高，灵活、合理地调整大模板施工高度。

根据奥体中心站站厅层、站台层层高以及支撑体系净空的不同，改进后模板净高可在4～5 m内调节，分别采用4.0、4.5、5.0 m拼装模板体系施工，满足现场不同工况条件的施工需求，大幅提升了施工工效及模板利用效率。

改进后选取5 m高度模板验算，主要包括侧压力计算、主次梁验算。通过对大模板体系进行受力分析和计算，各构件的结构强度和刚度都能满足要求。

3.4 模板拼缝改进

奥体中心站使用的模板背楞为双拼14#槽钢，沿水平方向布置。为增强相邻模板间拼接稳固程度，对相邻模板之间背楞进行改造，在双拼槽钢上开孔增设锚栓系统，槽钢之间插入开孔钢板，配合锥形钢楔，对模板体系进行加强。通过钢楔的紧固程度，调节相邻模板间顺直度。在模板拼接过程中，对称拧紧连接螺栓，并使用扭力扳手，对螺栓的拧紧扭力进行复核统一（图5）。加固后侧墙拼缝漏浆减少，混凝土表观质量得到明显改善。

图5 模板拼缝加固系统

4 施工质量管理控制

施工流程：弹外墙边线→钢筋绑扎并验收→合外墙模板→单侧支架吊运到位→安装单侧支架→安装加强钢管（单侧支架斜撑部位的附加钢管，现场自备）→安装压梁槽钢→安装埋件系统→调节支架垂直度→安装上操作平台→再紧固检查一次埋件系统→验收合格后浇筑混凝土。

施工过程中的质量管理措施如下：

1）模板材料要求有耐久性和高强度，而且加工必须满足高精度要求，能反复周转使用，保证混凝土结构件的外形一致。钢模板变形时，特别是边框变形时，要及时修整平直。

2）通过底托螺杆调节，用上口顺直度和下口的贴紧度确保模板的垂直度与墙面最终的垂直度一致。通过挂铅锤验证模板上、下口垂直度偏差，施工中预留宽5 mm的预倾量，保证混凝土墙体的垂直度要求。

3）采用双边铣边和自动焊接的精制全钢模板进行拼接，避免了漏浆。在模板下口与顶板平整度不平整时，需要用海绵条和水泥砂浆封堵。

4）埋件材料选用直径23 mm、长650 mm的螺纹二级钢螺杆。地脚螺栓出地面处与混凝土墙面距离：距混凝土面175 mm，出地面为130 mm，各埋件杆相互之间的距离为300 mm。地脚螺栓在预埋前应对螺纹采取保护措施，用塑料布包裹并绑牢，以免施工时混凝土黏附在丝扣上影响螺母连接。螺栓拧紧后要进行复查，防止因螺栓漏拧紧等问题造成模板胀模及跑模。

5）支架模板失稳前有变形和声响等先兆，发现情况时要立即停浇混凝土，并迅速采取加固或补撑措施，在混凝土浇筑期间要加强对支架模板的巡查。

6）浇筑混凝土前应在支架模板上设置监测标记，随时量测悬吊在支架体系中的垂体下沉量和偏移量，发现异常或超出限值时要进行分析和加固处理。

7）对支架、模板等材料要严格把关，杜绝使用有缺陷的原材料。

8）按照规范要求严格设置扫地杆和剪刀撑，以保证支架体系的稳定。

9）严格按照支架验算书中的要求进行选材并按要求间距进行布置。