外钢内木模架体系在机场高耸塔台筒体外墙快速高效建造中的应用

林佳铭 王昌旭

上海建工五建集团有限公司 上海 200063

近年来，国内航空运输业快速增长，机场运行规模不断扩大、航班量快速上升，飞机起降架次不断攀升，机场塔台的新建、扩建成为机场改扩建工程其中一项内容。随着人们对建筑审美标准的不断提高，在机场高耸塔台设计中，建筑外形日益独特新颖、结构形式愈加复杂，组合形式丰富多样，圆形、弧形等不规则曲面结构在塔台设计中不断涌现。由于功能要求，塔台通常是机场内最高的建筑物，且一般采用框架核心筒结构[1]。而塔台混凝土核心筒的施工质量直接影响着塔台的整体稳定性和安全性。采用不同的模板体系进行塔台混凝土核心筒施工，其施工的特点以及难度差异性较大，会直接影响塔台核心筒筒体建造速度以及混凝土的施工质量。因此，塔台施工过程中，对各种模板的特点进行对比、分析，科学合理地选择和设计模板体系尤为重要[2]。

塔台混凝土核心内筒通常采用倒模、滑模施工工艺，施工过程中对机械设备依赖性强[3]。倒模 倒一浇一 的施工工艺，存在难以保证塔台筒体整体性能、灵活性差、施工工期长等问题[4]。

外钢内木模架体系既充分利用了定型大钢模板重复利用率高、施工成形质量好的特点，又综合木模板灵活、适用性强和施工便捷的优势，得以实现混凝土核心筒整层墙柱、梁板混凝土一次浇筑成形，能有效地提高混凝土核心筒的施工质量和缩短施工工期，同时也充分地保障了塔台混凝土核心筒整体性和安全性[5]。

1 工程概况

1.1 项目概况

海口美兰国际机场新塔台工程（航管楼、新塔台）位于海口江东新区临空经济区，包含1栋22层塔台和1栋5层航管楼。

1.2 混凝土筒体外墙概况

本工程新塔台结构高度106.70 m，采用混凝土筒体＋上部钢框架结构的混合结构形式。混凝土筒体为圆形截面，直径为12 m，由剪力墙和异形（约束）构造边缘柱组成，如图1所示。剪力墙厚度及异形（约束）构造边缘柱截面随着筒体高度逐步变化。大截面异形（约束）构造边缘柱地下1层至地上14层为内置十字形型钢劲性钢骨柱，地上15ü 20层为钢筋混凝土异形柱，21层为内置钢管劲性钢骨柱。塔台上部结构下小上大，12层以上结构分段外挑。塔台筒体剪力墙厚度：地下1层至地上6层为500 mm，地上7ü 15层为400 mm，地上16ü 21层为300 mm。

图1 塔台筒体墙柱平面布置

2 混凝土筒体施工重点和难点

2.1 塔台施工工期紧

本工程新塔台合同工期为395 d，预期施工工期约为14个月，相比其他机场塔台的平均施工工期19个月，工期缩短近26%。

2.2 筒体模板安、拆困难

本工程塔台为圆形筒体，空间狭小，筒体直径仅为12 m，剪力墙为曲面形式，弧形模板的安装曲率、拼缝控制要求高，对模板的安装精度要求高。在模板安装过程中，由于剪力墙和异形劲性柱中存在密集的钢筋、钢柱，导致筒体外墙采用止水螺杆拉结加固困难。

塔台筒体层高以4.2、5.4 m为主，塔台内部可使用模板安装、拆卸施工空间约60 m2，占塔台该楼层建筑面积的53%左右。内架与剪力墙模板之间施工工作面狭小，操作空间有限，再加上筒体层高整体较高，筒体外墙模板安装、拆卸难度大。

2.3 材料垂直转运难度大

采用墙柱、梁板整体现浇形式，内架与剪力墙模板之间空间狭小，拆卸困难，梁板浇筑后，拆卸后的模板、加固钢管等施工材料，在楼层之间垂直转运空间仅为筒体内楼梯和电梯井，面积约为28 m2，占塔台该楼层建筑面积25%左右，施工空间狭小。塔台筒体底部并无门窗洞口，导致筒体内施工材料无法直接向外运输，塔台筒体内材料垂直转运困难。

2.4 塔台筒体垂直度控制

塔台属于高耸建筑，其竖向受力构件偏差对塔台结构的受力性能、安全性能和使用性能都会产生直接影响，而模板安装的垂直度控制又是保证筒体剪力墙垂直度的基础，因此塔台混凝土筒体模板以及现浇结构的垂直度控制尤为重要。在塔台筒体施工中，模板垂直度允许偏差在层高≤5 m时为6 mm，在层高＞5 m时为8 mm，现浇结构垂直度允许偏差在层高≤5 m时为8 mm，在层高＞5 m时为10 mm，且塔台现浇结构的垂直度允许偏差需控制在塔台全高的1/1 000，且应＜30 mm。

3 外钢内木模架体系设计

本工程塔台筒体外墙采用外钢内木模架体系，即在塔台筒体外墙外侧采用定型钢模板，塔台筒体外墙内侧采用弧形木模板，钢模板与木模板之间采用止水螺杆进行拉结，定型钢模板之间采用螺栓连接，弧形木模板之间采用凹凸槽连接，如图2所示。

图2 筒体外墙外钢内木模架体系剖面

4 塔台筒体结构外钢内木模架体系施工关键技术

4.1 塔台筒体施工工艺

测量放线→钢、木大模板拼装→钢柱焊接、墙柱钢筋安装→内侧木模板安装→外侧钢模板安装→墙柱模板垂直度校正→墙柱模板穿对拉螺杆加固→梁板模板安装、钢筋绑扎→墙柱、梁板混凝土浇筑

4.2 外侧钢模板加固及支撑施工技术

塔台筒体外墙钢模板采用定型大钢模板，沿筒体外圈周长进行十等分，采用共10块大钢模进行筒体外墙模板施工，尽可能降低因模板施工误差及变形对混凝土施工质量造成的影响，并可以最大限度减少施工工作量。层高为5.4 m的筒体，每块大钢模由3块高度分别为1.5、1.7、2.3 m的定型钢模板用螺栓拼接而成，再用塔吊进行大钢模板的吊运、安装。

钢模板与木模板之间采用对拉螺杆拉结加固，但因异形柱内钢筋密集，对拉螺杆施工困难，故将止水螺杆一端与异形柱中纵筋焊接，形成拉结加固。塔台筒体剪力墙外墙施工过程中，为了使对拉螺杆之间受力均匀，防止加固引起的大钢模板变形，本工程在钢模板加固时，采用双拼钢管作为围檩，配合止水螺杆拉结进行加固。由于一整块大钢模板质量约2 t，为避免在混凝土振捣过程中，发生模板移位滑脱等情况，在钢模板底部设置钢槽，将钢槽卡在顶层顶板预埋的预留钢筋上进行支撑。

4.3 内侧木模板“整装散拆”施工技术

塔台筒体外墙内侧木模板采用 整装散拆 施工技术，即在模板安装时，根据施工图模板尺寸，在模板加工场预先将弧形木模板拼装成大模板，再整体吊装、拼接和加固。

采用整体拼装后吊运安装的施工工艺，可以在钢筋绑扎的同时进行大模板的拼装，减少了钢筋绑扎后模板施工的工作量，从而有效地提高了模板的施工效率，缩短了施工工期。采用整体拼装的方式，加上凹凸槽的设计，提高了弧形剪力墙模板拼缝处混凝土的浇筑质量。

本工程墙柱、梁板混凝土一次浇筑成形，加上塔台筒体施工工作面狭小，导致整装的拼装木模板无法进行吊运，除了楼梯间、电梯井及空腔部分模板可采用 整装整拆 的施工工艺之外，其余的大部分只能将拼装成整体的大模板，散拆成小块弧形木模板进行转运。

4.4 塔台筒体垂直度控制技术

本工程在模板施工中，以塔台筒体中心点为控制点，进行塔台筒体测量放线，将模板安装的垂直度控制在8 mm以内。除此之外，工程对弧形木模板以及定型大钢模板进行了编号，在同一位置使用相同的模板，从而防止因模板位置改变而导致模板拼接不紧密。

钢模板施工时，在本层施工的钢模板拼装完成后，在钢模板顶部内紧贴1层薄木模板，控制因混凝土振捣等施工问题引起的钢模板胀模，从而防止下一层模板施工时，出现钢模板因胀模而无法紧密连接的现象。

5 实施效果

本工程在机场塔台筒体中应用外钢内木模板体系，施工完成后，塔台筒体混凝土成形效果好，剪力墙垂直度合格率高。经验收，满足设计和使用要求，符合现行国家、行业的质量检验评定标准以及验收规范要求，一次检测验收合格。

6 效益分析

6.1 社会与环保效益分析

本工程通过外钢内木模架体系的应用，有效地解决了机场塔台筒体外墙模板加固难度大，模板的安装、拆除及支撑困难，模板的施工质量难保证和工期紧等施工难点，保证了剪力墙的施工进度和施工质量，赢得了同行的一致称赞，提升了企业形象，取得了良好的社会效益。

外钢内木模架体系筒体外侧采用定型钢模板，提高了模板重复使用次数，减少了木模的使用；内侧弧形模板根据圆形曲率进行定制，降低了木材的消耗。

6.2 经济效益分析

本工程通过外钢内木模架体系的应用，有效保证了剪力墙垂直度合格率，减少返工修补的施工费用。同时与滑模、滑框提模等施工工艺相比，减少了提升设备的租赁费用。通过优化施工工艺，实现了资源的合理配置，减少了劳务成本的投入，节约了建设成本。

6.3 工期效益分析

本工程通过外侧钢模板加固及支撑施工技术、内侧木模板 整装散拆 施工技术、塔台筒体垂直度控制技术等快速高效建造关键技术的应用，对塔台筒体施工工艺进行合理优化，工期由原先的7 d/层，缩短为5 d/层，缩短约28%。

7 结语

本工程通过外钢内木模架体系中外侧钢模板加固及支撑施工技术、内侧木模板 整装散拆 施工技术、塔台筒体垂直度控制技术等快速高效建造关键技术的应用，不仅提升了塔台筒体混凝土的施工质量，而且缩短了施工工期，实现了塔台筒体的快速建造。外钢内木模架体系为现有技术的施工效率低下、施工质量难以保证等施工难题，提供了一种结构简单、操作方便、使用范围广、工作和运行效率高、施工速度快、施工方法简单的模架施工体系。该体系适用于具有施工工艺复杂、施工作业面小、施工难度大、施工工期短的塔台筒体施工[6-7]。

综上所述，外钢内木模架体系具有良好的社会和环保效益、经济效益、工期效益，对类似工程具有一定的借鉴价值。