基于全混凝土外墙结构的铝合金模板配合悬挑架施工技术

张龙洋 田晓航 冯家强 余文龙

中建二局第二建筑工程有限公司 广东 深圳 518052

1 工程概况

联投东方华府三期项目位于深圳市宝安区松岗街道东方大道南侧园区，总建筑面积为33万 m2，总用地面积为4.15万 m2，由1栋办公楼及8栋住宅楼组成，地上33～43层、地下3～4层，建筑最高148 m。8栋住宅楼采用框支-剪力墙结构形式，标准层采用 铝合金模板＋悬挑架 的施工工艺，外墙设计为全混凝土剪力墙结构。

2 总体思路

铝合金模板深化设计阶段注重工字钢穿铝合金模板部位的配模设计，通过三维配模深化设计模拟，提前解决工字钢定位和铝合金模板在深化设计过程中容易产生冲突的问题。工字钢穿剪力墙采用工厂预制定型化挤塑板封堵，解决传统封堵使用木盒不容易拆除且容易产生漏浆胀模的问题。工字钢穿铝合金模板周边采用铝塑结合方式，解决工字钢洞口周边模板加固困难的问题。外架连墙件优化为装配式连墙件，通过工人操作难易程度分析及外架安全性论证，解决连墙件和铝合金模板、外剪力墙结构之间的冲突问题，从而避免连墙件部位穿结构墙的预留孔出现渗漏情况。

3 工艺流程

铝合金模板深化设计→第n层悬挑工字钢定位放线、工字钢锚环预埋→工字钢及定型化挤塑板安装→工字钢周边凹形铝塑板制作安装→第n＋1层悬挑外架搭设、竖向铝合金模板安装、连墙件穿墙锥形套管固定→第n＋1层主体结构施工、铝合金模板拆除、取出锥形套管→第n＋1层外架连墙件安装→第n＋2层主体结构施工、工字钢斜拉钢丝绳拉环及连墙件穿墙套管预埋→拉设工字钢斜拉钢丝绳、第n＋2层悬挑外架搭设、连墙件安装→第n＋3层外架搭设、主体结构施工、连墙件安装，并依次逐层向上循环施工

4 关键技术

4.1 悬挑外架和铝合金模板三维配模深化设计技术

通过铝合金模板PKPM三维配模技术，结合工字钢平面布置图、卸荷钢丝绳拉结点平面布置图、连墙件平面布置图对铝合金模板进行深化设计[1-2]。

铝合金模板外墙K板设置：根据工字钢排布采取交错布置，一般位置K板板顶标高高出楼板面50 mm，工字钢穿墙位置K板板顶标高同板面标高。

工字钢穿剪力墙位置铝合金模板配板：工字钢穿剪力墙位置内外竖向铝合金模板采用分段式设计，下段为分段小板，悬挑层取出工字钢穿过的铝合金模板小板，工字钢从洞口穿过，非悬挑层通过销钉将分段大小板连接，完成封模。

铝合金模板背楞设置：工字钢部位铝合金模板首道背楞整体提高50 mm，避免铝合金模板背楞与穿剪力墙的工字钢出现冲突。

4.2 悬挑工字钢锚固环精确预埋定位技术

工字钢锚固环的位置决定了工字钢的定位，因此保证锚固环的精确定位是确保工字钢定位准确的关键。根据悬挑外架平面图对工字钢定位放线，使用PVC管模拟工字钢摆放路径，保证PVC管从铝合金模板预留洞口穿过，在板面使用油漆涂刷工字钢U形卡环定位线。在穿墙位置，控制U形卡环与墙面距离≥250 mm；墙端非穿墙工字钢时，控制U形卡环与墙端距离≥300 mm，满足铝合金模板安装操作面的要求。

为保证工字钢部位铝合金模板平整度要求，结合墙柱钢筋上的结构50控制点，采用一种定型化钢筋三脚架板厚控制器及激光找平仪器，浇筑时配合刮尺使用，控制楼板厚度、平整度。在混凝土收平后取出，其顶标高同楼板面标高，三脚架中心间距控制在2 m左右。

4.3 工字钢穿剪力墙定型化挤塑板封堵及铝塑结合技术

4.3.1 工字钢及定型化挤塑板安装

结构板面混凝土浇筑完成后，在U形卡环内安装工字钢，并根据竖向铝合金模板安装空间在U形卡环范围内适当调整工字钢，确保工字钢不与相邻铝合金模板冲突后加固工字钢。然后穿入一种定型化聚苯板，聚苯板根据工字钢的型号在工厂定型化加工而成，以20#工字钢为例，其加工断面如图1所示。

图1 穿工字钢定型化挤塑板

定型化聚苯板可紧密地嵌入工字钢上。

4.3.2 工字钢周边凹形铝塑板制作安装

墙体竖向钢筋绑扎完成后，在工字钢套入的聚苯板两侧各安装一张裁剪后的倒凹字形铝塑板（厚度5 mm），卡在工字钢上方（图2）。

图2 凹形铝塑板大样

凹形铝塑板内部开槽尺寸为工字钢宽h 工字钢高，外部尺寸为（工字钢宽＋320 mm）h （工字钢高＋150 mm）。通过铝塑板代替传统木模板封堵的优势在于其裁剪方便，用壁纸刀便可切割成任意形状，并且铝塑板硬度较高，安装拆除便利，结构成形效果好，不会产生木屑，有利于环保和安全文明施工。

铝塑板固定完成后，安装分段铝合金模板墙板，为了保证铝塑板的稳定性，防止底部混凝土压力过大造成胀模，在靠近工字钢一侧设置65 mmh 65 mm角铝或者铝合金模板小板作为铝塑板的加固背楞，角铝单侧钻孔，孔位和铝合金模板侧边孔位一一对应，通过销钉和销片与铝合金模板墙板连接，接着完成竖向墙体其他铝合金模板墙板的安装。

4.4 悬挑外架穿剪力墙装配式可拆卸连墙件施工技术

1）第n＋1层悬挑外架搭设，安装竖向铝合金模板，固定连墙件穿墙锥形套管。

①铝合金模板定位开孔。第n＋1层外脚手架搭设完成后，按照连墙件平面布置图中的定位，在连墙件拉结点的立杆位置用彩色油性笔做好标记，将对应拉结点在z轴方向与外架主节点的距离控制在200 mm以内，并尽量靠近楼层上部结构（n＋1层板面标高－400 mm），以保证外架不超过一层半的悬挑高度，墙柱外侧铝合金模板安装完成后，将立杆标记点投射到墙柱外侧的铝合金模板上，钻孔位置确定后用彩色笔做好标记，采用铝合金模板专用电钻钻φ12 mm的圆孔。

②锥形套管预埋。穿墙套管采用一种新型加工的内嵌螺帽式锥形套管（图3），并用螺栓固定在单侧铝合金模板墙板上。采用锥形套管的作用为：一是形成结构预留洞口，连墙件穿过预留洞口和剪力墙结构形成拉结；二是结构预留洞形成外侧大内侧小的喇叭口，防止雨水倒灌到室内；三是锥形套管大口内部镶嵌固定螺母，通过螺栓将套管牢牢固定在铝合金模板上，防止套管出现偏位，保证预留洞口的准确性。

图3 定制锥形套管加工示意

2）第n＋1层主体结构施工，拆除铝合金模板，取出锥形套管，安装第n＋1层外架连墙件。当第n＋1层混凝土浇筑完成后，拆除墙柱铝合金模板，用锤子将锥形套管敲出，结构形成锥形孔位，将连墙件穿过结构预留孔洞。由于本工程主体结构优化为全混凝土外墙，外窗洞口周边、窗下反坎及飘窗节点为混凝土结构，在剪力墙和飘窗结构反坎部位的连墙件采用一种特殊的装配式连墙件结构（图4、图5）。连墙件采用φ48 mmh 3.0 mm钢管和M16圆钢焊接而成，采用E43型焊条或者CO2气体保护焊焊接，焊缝长度200 mm。钢管长度等于结构外墙外侧到外架外排立杆间距加150 mm，圆钢钢筋长度等于剪力墙厚度加300 mm，圆钢端部套丝段长度100 mm，穿钢板垫片，并采用M16双螺帽和结构连接。该连墙件经过拉拔试验测试，当拉拔力达到70 kN时，钢管发生变形，逐步增加拉力后钢筋被拉断裂，焊缝部位未出现开裂，因此本连墙件的抗拉拔力远远超过双扣件12 kN的抗滑移力，其安全性满足要求，并可周转使用。

图4 剪力墙部位连墙件节点

图5 飘窗反坎结构部位连墙件节点

4.6 悬挑外架斜拉、卸荷钢丝绳装配式可拆卸拉环施工技术

1）第n＋2层主体结构施工，工字钢斜拉钢丝绳拉环及连墙件穿墙套管预埋。钢丝绳拉环选用φ20 mm圆钢作为穿锚材料，在车间内定型加工，螺栓前段制成圆环，圆环口处采用双面搭接焊，搭接长度不小于100 mm，螺栓后锚固端采用机械过丝，丝牙长度为100 mm，穿厚10 mm垫板采用高强双螺帽与结构拧紧。第n＋2层主体结构施工时，当墙柱外侧铝合金模板安装时，按照悬挑外架斜拉钢丝绳锚固环定位图，在墙柱外侧铝合金模板上标记出钢丝绳锚环的位置，并用铝合金模板专用电钻在此处钻φ12 mm的圆孔，然后将锥形套管和铝合金模板孔位连接，此锥形套管同连墙件预埋用的锥形套管一致，作用相同。

2）拉设工字钢斜拉钢丝绳，第n＋2层悬挑外架搭设，连墙件安装。混凝土浇筑完成后，拆除铝合金模板和锥形套管，将钢丝绳拉环穿入结构预留的孔洞，转动螺栓使圆环口朝上，后端加设钢垫板，用扳手拧紧双螺帽，将卸载钢丝绳穿入拉环前端圆环内并用绳卡固定。后期悬挑架拆除时，连墙件和钢丝绳拉环拆卸后均可周转使用，结构预留的孔洞注入微膨胀水泥砂浆封堵。

5 效益分析

通过对铝合金模板配合悬挑架施工技术进行创新优化，引入装配式、定型化、绿色施工的思想。新方法工艺简单、架体安全可靠、可操作性好，将外架对铝合金模板和结构的影响减少到最小，一方面解决了悬挑工字钢穿过铝合金模板封堵的问题，另一方面解决了外架连墙件和剪力墙结构连接困难的问题，也避免了外墙结构预留孔容易出现渗漏的隐患。该技术创新采用的定制挤塑板、特制锥形套管、装配式连墙件等材料均可在工厂定型加工，并且可多次周转回收利用，现场安装简单便捷，有利于减少劳动力和材料的投入，达到降本增效的目的。

本技术适用于主体结构采用铝合金模板施工、外脚手架采用普通悬挑式外脚手架施工的工程，特别是住宅外墙优化为全混凝土外墙结构时，可凸显出其优越性。

6 结语

通过现场实践结果及分析得出以下结论：

1）通过提前绘制工字钢平面布置图、卸荷钢丝绳拉结点平面布置图，开展铝合金模板深化设计工作，内外竖向铝合金模板采用分离组合设计，避免铝合金模板在悬挑层因冲突产生的切割损耗。

2）工字钢穿外剪力墙铝合金模板周边采用定型化挤塑板和铝塑板封堵，利用角铝作为铝塑板加固背楞，同传统的埋设木盒子和木模板封堵相比，大大降低了洞口的封堵难度，提升了工字钢穿墙部位结构成形的观感质量。

3）采用新型特制锥形套管代替传统预埋PVC套管作为钢丝绳锚环和装配式连墙件穿墙孔预埋的方法，锥形套管拆卸便捷，结构预留洞为喇叭形，后期通过注入膨胀防水砂浆实现封堵密实的效果，并可防止外墙雨水倒灌到室内。套管内部嵌固螺帽，通过螺栓将套管牢牢固定在铝合金模板上方，防止套管出现偏位，保证预留洞口的准确性。锥形套管材料仅需投入1层，可同铝合金模板一起层层周转使用，解决了传统套管一次性投入费用高的问题。

4）穿过飘窗、剪力墙位置的连墙件采用可拆卸装配式钢丝绳拉环，结构施工中提前预埋定制锥形套管，装配式锚固环拆卸后可周转使用，节约成本，结构预留孔洞后期注入膨胀水泥砂浆封堵，保证结构外墙不出现渗漏情况。

5）采用钢管和圆钢焊接形成的外架连墙件，装配式安装拆卸便捷，加工成本低廉，安全性经过试验检验满足要求，解决了外架连墙件和剪力墙结构连接困难的问题，也避免了传统外墙连墙件结构预留孔过大容易出现外墙渗漏的隐患。