木模板数字化施工技术在住宅工程中的应用分析

姬海宁

摘要：隨着建筑工程规模的不断扩大，各类建筑材料的质量与技术水平不断提高，在建筑施工中，通过利用数字化技术，发挥产业协同应用优势改造传统工艺已成为建筑施工工程发展的发展趋势。在满足现行规范和相关标准的前提下，研究和应用木模板数字化施工技术，探索住宅工程施工技术数字化转型，可在传统施工工艺的基础上实现提高材料使用周转率、提升施工效率、节约人工、培养新一代数字化产业工人等目标，能够有效解决施工模板传统加工、安装工艺污染多、效率低、维修成本高、人员及材料浪费等一系列问题。

关键词：施工技术  数字化  精细化  木模板

中图分类号：TP316    文献标识码：A

Application Analysis of the Digital Construction Technology of Timber Formwork in Residential Engineering

JI Haining

（Beijing Construction Engineering Group Co.， Ltd.， Beijing， 100055 China）

Abstract： With the continuous expansion of the scale of construction projects， the  quality and technical level of all kinds of building materials have been constantly improved. In the construction， it has become the trend of the development of construction projects to transform traditional processes by using digital technology and giving full play to the advantages of industrial collaborative application. On the premise of meeting current specifications and relevant standards， this paper studies and applies the digital construction technology of timber formwork， and explores the digital transformation of the construction technology of residential projects， which can achieve the goals of improving the turnover rate of material use， improving construction efficiency， saving labor， and training a new generation of digital industrial workers on the basis of traditional construction technology， and can effectively solve a series of problems such as heavy pollution， low efficiency， high maintenance costs， and the waste of personnel and materials of the traditional processing and installation technology of construction formwork.

Key Words： Construction technology; Digitization; Refinement; Timber formwork

传统建筑模板加工安装工艺在施工中会产生大量边角料、废弃模板和锯末粉尘，极易造成环保污染、混凝土构件夹渣等行业诟病；由于人工操作水平受限，加工尺寸偏差也经常导致混凝土质量较差。尽管近年来为提高模板施工质量，行业内出现了塑料模板，钢制模板、铝制模板等一系列新型材料和工艺，但受成本较高、材料透气性能、市场不成熟等因素影响，传统木模板在实际施工应用中仍具备一定优势。在建筑施工领域，为在大型公共建筑中提高清水混凝土外观效果，降低施工成本，会提高木模板的加工精度，实现精细化安装，但在住宅工程中，尚未形成可复制的推广经验，研究和探索木模板数字化施工技术在住宅工程中的应用具有重要意义[1]。

1 木模板数字化施工技术应用概述

通过在住宅工程中应用BIM信息化技术，将住宅工程主体结构竖向剪力墙构件建立BIM精准化模型，施工过程中引入数控加工设备，利用施工现场常用规格的模板、方木等原材料进行模块组拼深化设计，结合CAD科学排版、数控加工技术、模板免打孔工艺改进技术，科学组拼，优化布局，降低原材料损耗，提高加工精度，从而解决了传统工艺中施工现场木加工粉尘污染、材料浪费、加工尺寸偏差大，劳动效率低等一系列问题。从而体现了精益管理思想，更好地发挥了数字化施工技术的优势，实现降低污染、节约施工成本的目标，如图1所示。

2 木模板数字化施工技术在住宅工程中的应用

2.1 住宅工程木模板数字化施工BIM深化设计技术

BIM精准化模型开展深化设计、推敲和优化技术方案，将所有竖向剪力墙构件在BIM三维模型基础上进行模板的选型、分缝、碰撞试验，将梁墙结合处、墙顶（地）交界处、复杂构造处进行针对性的组拼分解，从而引导CAD精准化配模工作，为后续的数字化设备加工切割、模块单元化组拼、安装提供精准化的依据，有效杜绝材料加工尺寸偏差及构件碰撞带来的返工损失，提高施工效率[2]，如图2所示。

在BIM模型深化设计中，结合工人实际操作经验，在满足单个工人周转效率的前提下，为使模板加工下料损耗率最低，且组拼好的单元模块重量正好适应工人操作，通过层层讨论，反复推敲，最终将组拼模块设置成450 mm以内宽的标准化单元模块，重量为30 kg以内，达到了拆卸方便、周转灵活的目的；由于住宅工程层高一般在2.9 m左右，结合单元模塊组拼规则及市场行情，建议采用加工长度为3 m的木方，截面尺寸35 mm×85 mm，将单元模块的竖向背楞设置为2.6 m，水平背楞设置为0.4 m，最终使木方加工损耗率为0，模板加工损耗率在5%以内，有效确保了成本节约，如图3所示。

组拼分解过程中，尽可能多采用标准板，针对阴阳角与封边部位针对性进行深化设计，如图4所示。

2.2 住宅工程CAD精准排版技术

通过掌握住宅施工技术及生产安装工艺的绘图人员，结合BIM精准化模型，利用CAD制图技术将每个户型、每面墙、柱进行立面分解，并充分考虑机电预留与线盒的位置及开孔措施，对施工区域和分解后的单元模块进行编号汇总，分解编号后的切割板块在每块915 mm×1 830 mm的模板原材上进行合理化排版，优化布局，提高了每一块模板的原材使用率，减少原材料浪费，并生成数字化设备路径传输文件，为后续的数字化加工切割、模块组拼提供了重要依据。从而有效减少了住宅工程材料浪费、人员返工、质量缺陷修补等造成的各项损失，节约工期[3]，如图5所示。

2.3 住宅工程木模板数字化加工技术

采用YS-WD1325型数控切割设备，含除尘设施、供电设施、数字化控制设施等，通过CAD导出的路径传输文件，引入开放版JDSoft SurfMill软件平台，将结合BIM模型深化后的原材料排版图转化为DXF文件后，导入该平台形成指导三轴编程切割加工的NC文件，从而实现数控设备的精准化加工作业，如图6所示。

经实际应用，加工尺寸误差在0.5 mm左右，切割速度为15 m/min，有效杜绝因加工尺寸偏差导致的合模拼缝不严、尺寸不符等现象，从而将精益化管理的思想切实融入实际施工当中，提高了混凝土观感质量。

2.4 住宅工程模板免打孔安装工艺改进技术

此技术在传统模板免打孔工艺基础上，基于住宅工程数字化施工技术进行了一定的改进。

2.4.1 加工方面

利用BIM技术建模分析，在配模阶段模块分解组拼的同时，将每道螺栓孔的位置同步融合，尤其是阴阳角位置主背楞易出现交叉冲突，影响施工的部位进行分解调整，融合后的模型通过CAD合理排版后，形成指导数控机床加工的统一路径文件，在模块切割的同时，将模板两侧的半圆形螺栓孔一次性切割成型，相较于传统免打孔施工工艺，切割效率更高，成孔质量更精准。

2.4.2 安装方面

针对模板数字化施工技术的板块小、拼缝多、无水泥支撑垫块等特点，科研小组在传统免打孔模板施工工艺的基础上做了一系列改进，初步计划利用施工现场常用的915 mm×1 830 mm×14 mm多层板，将每面墙立面下部第一道螺栓孔圆心距结构面标高均设置为200 mm，利用450 mm、500 mm、550 mm的模数进行竖向排布，φ14螺栓均设置于模块两侧半圆形开孔处（孔径φ18 mm），利用85 mm宽14 mm厚板条镶嵌在35 mm×85 mm方木侧面进行通长固定，从而形成组合型固定式模块背楞，利用双钢管做主楞将山形扣和螺栓进行有效固定。

模板安装免打孔技术可有效减小模板因打孔造成的材料损耗，提高材料周转使用率，对螺栓孔施工质量和提高拆模效率均有显著效果[4]。

3 住宅工程木模板数字化施工技术质量控制措施

3.1 保证剪力墙截面尺寸符合要求

该应用技术实施过程中，为确保剪力墙截面尺寸，提高模板安装结构刚度，受市场上铝模施工安装工艺启发，创新性使用成品锥形套筒固定，既保证施工质量，又可代替水泥支撑垫块，弥补了传统免打孔施工工艺许多不足。

3.2 保证混凝土构件外观质量符合要求

为方便施工操作，提高单个工人施工周转效率，既要使模板加工下料损耗率最低，同时又要使组拼好的单元模块重量正好适应工人操作，宽度设置为450 mm以内的单元模块，相较于传统木模散拼施工工藝，模板拼缝增加了约1/3，为防止螺栓孔处错缝漏浆，造成混凝土构件蜂窝、错台等外观质量缺陷，施工现场应编制质量管理标准化实施方案，通过样板引路制度减少返工，同时依托质量保证体系，体系内部建立信息平台，将跟工程建设相关的动态信息通过微信群和QQ群进行传输和共享，每周组织召开技术系统例会、质量每周联检和质量周例会，对照现场存在的问题制定改进措施，根据工程进展布置各阶段工作任务，使技术质量管理工作做到分工明确、有的放矢、不留死角、责任到人，如图7所示。

4 结语

综上所述，随着我国建筑行业的飞速发展，数字化技术发挥的作用性也越加显著，探索和应用木模板施工技术在住宅工程中的应用，既能提高模板加工精度、模板原材料使用率，施工效率，降低施工成本，减少施工现场粉尘污染，保证住宅工程整体施工质量提升的同时，还能够为建筑工程、施工单位带来可观的经济效益和社会效益，促使建筑行业能够朝着现代化、精益化的方向发展。

参考文献

[1] 宋亚楠.建筑施工项目模板方案评价[J].硕士电子期刊出版信息，2021（6）：60.

[2] 钱玉川.分析房屋建筑工程框架剪力墙结构施工技术[J].装饰装修天地，2018（19）：83.[3] 郭杰翔.房屋建筑工程框架剪力墙结构施工技术要点分析[J].建筑与装饰，2019（9）：180.