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地下管廊結構施工中鋁合金模板和鋁模臺車的應用方法

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鋁合金模板

項目概況


廣東省某地下管廊工程,綜合管廊全長41km。配套設施包括供電、消防、照明及自控、排水、通風、逃生等配套系統,并設置必要的管線進出口部、控制中心、閥門擴大室等特殊節點。入廊管線有給水、污水、雨水、熱水、供冷、電力、電信、燃氣八種。管廊斷面分為單艙、雙艙、三艙、四艙布設,標準斷面采用矩形斷面。三艙綜合管廊橫斷面圖如下圖所示,具體斷面尺寸詳見下表。


三艙綜合管廊橫斷面



某路段綜合管廊標準斷面



地下綜合管廊的投料口、電力檢查井、人員出入口、排風井、進風井、出線口等特殊節點也采用現澆砼。



地下管廊結構要求為結構面交付,設計無任何裝飾,對于砼結構成型的外觀質量要求極高。選擇最優的模板體系方案是重點。


模板體系選擇


現有的現澆地下綜合管廊結構,大多采用木膠板作為模板。也有項目嘗試過采用類似于隧道二次襯砌施工的鋼模板臺車作為管廊結構模板,但是因為管廊內部操作面過于狹小以致使用不便。本項目在施工策劃階段,對于以上三種方案進行了分析,最后選擇了鋁合金模板方案。


鋁模是模板及支撐一體模具化的體系,按照結構設計進行深化,再依據深化圖嚴密加工后運至現場進行組模,具有以下優點。


1鋁合金模板更有保證


木膠板+方木背楞的傳統模板體系,模板周轉次數僅7~9次,隨著周轉次數增多,模板變形,易出現模板接縫處混凝土不平整、外墻水平施工縫處.上下錯臺、垂直度差等混凝土外觀質量缺陷。鋁合金模板每個拼件在工廠機械生產,精密度高、拼裝簡易、板縫嚴密,可重復使用150次以上;承載力高、不爆模,不存在干縮濕脹、生銹等情況。成型混凝土外觀平整,垂直度好、無錯臺等缺陷。鋼模板臺車混凝土成型質量也較好,但是除銹工作量大。


2管廊模板施工工期更短


鋁合金模板頂板支架為獨立支撐,無水平桿。支架搭設時間短,鋁合金模板體系頂板為早拆體系,可以實現早拆,提高了模板周轉效率。重量輕、拼裝簡易、拆除簡便,工人的搬運工作量少,采用鋁模工效提高20^ 30%左右,結構工期縮短10%左右。


3成本更有優勢


本項目鋁合金模板周轉次數能達到30次以上,其成本比木模板更低。


4成本更有優勢


鋁模體系全部配件均可重復使用,且無需像覆膜膠合板進行現場二次加工產生木屑,施工拆模后,現場環境整潔、安全文明。鋁模材料為可回收利用的金屬,節約了木材,達到低碳減排、節能環保。


管廊結構中鋁模深化設計方案


鋁模工作流程:收到圖紙→配模圖紙深化→深化確認- .鋁模布板→工廠試裝→運到工地→工地安裝。


1 頂板鋁模標準尺寸400X1100mm, 鋁板材4mm厚。板底設置單支撐100mm寬龍骨梁,支撐間距1200mmX 1200mm布置。


2底部體系是由鋁模及吊桿組成,鋁模以塊為單位用銷子楔片的形式連接,安裝完成后,吊桿EA也是依靠銷子楔片的形式連接,起對撐和固定的作用。


側墻吊模示意圖


3內部的墻身設對拉螺桿在水平、垂直方向間距最大為800mm,垂直方向加三套橫向背楞加固,背楞采用60x40x2. 5鐵方通;管廊外部的墻身設單側支架,單側支架的組成是由埋件系統(地腳螺栓、連接螺母、外連桿、外螺母和橫梁)部分和架體兩部分組成。


4外墻采用單側大模板體系,取消止水對拉螺栓。地下管廊使用年限長,對結構質量、防水要求高。取消對拉螺栓,提高了外墻結構防水效果。


墻體鋁模加固示意圖



鋁模的施工流程及質量驗收


施工流程


鋁合金模板現場安裝流程為:鋁合金模板及配套構配件進場驗收→底板鋼筋綁扎、驗收,安裝K板→底板混凝土澆筑、墻體鋼筋綁扎、驗收墻體和頂板模板安裝→模板和支架驗收→頂板鋼筋綁扎、驗收墻體、頂板混凝土澆筑→ 模板拆除。


檢查和驗收


澆筑砼前應對模板工程進行驗收并填寫質量驗收記錄表。


主控項目:


1涂刷脫模劑時,不得玷污鋼筋和混凝土接茬處。


2按照配模設計檢查可調鋼支撐等支架的規格、間距、垂直度、插銷直徑等。


3對銷釘、對拉螺栓、定位撐條、承接模板和斜撐的預埋螺栓等的數量、位置進行檢查?!?/p>


一般項目:


1模板安裝做到:接縫應平整、嚴密、不漏漿;模板與混凝土的接觸面應清理干凈并涂刷脫模劑:澆筑混凝土前模板內的雜物清干凈。


2模板上的預埋件、預留孔、預留洞的安裝允許偏差如表下圖所示。



3模板安裝垂直度、平整度、軸線位置等偏差符合下表要求。



模板安裝垂直度、平整度、軸線位置等偏差符合下表要求


模板技術總結


鋁合金模板在地下管廊此類超長線性結構中有極好的適用性和突出優勢:施工安裝簡易、效率高,有效降低了模板工程的工作量。利于混凝土結構質量通病控制,成型混凝土外觀質量良好,綠色環保,具有良好的社會效益和經濟效益,可為同類工程施工提供有益的借鑒。


鋁模臺車


北京新機場工作區某標段地下綜合管廊采用現澆鋼筋混凝土結構,為提高工程效率,應用了新穎的鋁模臺車方式進行施工。介紹了鋁模臺車的設計、施工工藝要點,并對鋁模臺車的經濟性和未來研究方向進行了分析,以期為鋁模臺車在城市綜合管廊施工中的應用提供對比與參考。


工程背景


北京新機場工作區工程(市政交通)道橋及管網工程某標段地下綜合管廊為現澆鋼筋混凝土結構,總長度981.3 m,管廊斷面為三倉,即電倉、熱力倉及“水+電信”倉,標準矩形斷面尺寸9.3 mX3.6 m,頂板厚0.4 m(下圖)。綜合管廊按變形縫劃分為37個流水段,標準流水段長度為30 m,埋深8 m,采用明挖法施工”。


管廊剖面示意圖


鋁模臺車設計


鋁模臺車配置


為了滿足管廊設計分段長度要求及最大限度地重復利用模板,將鋁模臺車設計制作為單元標準節,30m施工段配置臺車單元標準節按長度分為4種,即1、2、3、6m,其中短的可以在非標準長度上調整適用,能夠靈活按照管廊分段長度的不同進行組合單元標準節,相鄰臺車標準節縱向單元之間通過鋁合金模板及其背楞的螺栓連接(見下圖)。


鋁模臺車布置示意


模板主次龍骨對拉設計


1內外墻體和頂板模板采用鋁合金模板,鋁合金模板采用6061-T6工業鋁型材擠壓成型,在模板表面噴涂精細化工產品,提高模板拼縫處的氣密性。鋁合金模板尺寸400 mmX 850 mm,面板厚4 mm,邊框為65 mm (高) X8mm (厚)。


2對于頂板,無需主龍骨,次龍骨采用2根60 mmX40 mmX3 mm鐵方通(材質Q235,表面鍍鋅處理)組拼,次龍骨縱向布置,安裝在立桿頂部的可調托座上,間距1 200 mm或900 mm。


3對于內外墻,主次龍骨均采用2根60 mmX 40 mmX3 mm鐵方通(材質Q235,表面鍍鋅處理)組拼,次龍骨沿墻高布置4道,間距不大于900 mm,主龍骨沿管廊縱斷方向布置(與次龍骨垂直),間距1 200、1 500 mm。


4內墻對拉螺栓采用T18 mmX6 mm,材質Q235,縱橫間距不大于800 mm,外墻采用三段式止水螺栓。


模裝配式臺架


1<下部>


裝配式臺架標準節由橫.上縱下2層鋼梁通過螺栓連接,縱向(下層)鋼梁通長設置,橫向(上層)鋼梁長度有2種規格,即1 200 mm和1 500 mm。橫向鋼梁由2根10"槽鋼(Q235B) 通過兩端焊接2個厚10 mm的150 mmX150 mmQ235B型鋼板制作而成,橫梁間距與立桿縱向間距相同,在橫向鋼梁兩端的厚10 mm鋼板上各焊接1根φ 48 mmX3.5 mm鋼管(長度為100 mm),臺架立桿套在該鋼管外,二者通過銷釘連接。臺車標準節之間的縱向鋼梁相互獨立,縱向鋼梁由2根10"槽鋼(Q235B) 通過兩端型鋼板螺栓連接。


鋼制滾輪為承重型4英寸(102 mm)鐵輪,分2種,即兩端定向輪(無活動轉軸)和中間萬向輪(有活動轉軸),承載力不低于10 kN,軸承采用免維護型。安裝高度158 mm,頂部設置160 mmX200 mm托板,托板上方焊接200 mm長絲桿,將鋼制滾輪穿入該鋼管,由上、下螺母緊固??蓪L輪上調至離開地面,使其不受力:鋁模拆模后.將滾輪下調至接觸地面,并采用螺母固定牢固,同時將可調底托上調至離開地面,通過水平外力使管廊臺車分節移動到下一個工作位置。


可調底托由T38 mmX6 mm絲桿、螺母、100 mmX100 mmX 8 mm底板、φ 16 mm調節橫桿(與螺母焊接)組成,材質均為Q235。通過轉動調節橫桿實現臺架升降,同時可調底托將上部模板及支撐架體承受的豎向荷載傳遞給管廊底板。模架工作時,可調底托支撐在地面上,承受上部模板和支撐傳來的荷載;臺車移動時,承重滾輪支撐在地面上,可調支撐調離地面(可調距離300mm)。


2<中部>


臺架采用承插型盤扣件鋼管支架,立桿縱向間距為600、1200、1500mm,立桿橫向間距為900mm,橫桿步距為1 500 mm。盤扣架固定在帶有可調底座的鋼梁架上且上下與可調底座同心。


3<上部>


立桿頂部安裝(焊接)定制可調頂托,自由端小于650 mm,且絲扣外露長度小于300 mm,插入立桿長度大于150 mm,頂托可調距離200 mm。


早拆模板設計


對于“水+電信”倉(跨度凈距超過2m),倉體正中沿管廊縱斷方向設置可調獨立鋼支撐(早拆支撐) ,獨立鋼支撐由φ 48 mmX3.0 mm插管、φ 60 mmX3.0mm套管及φ 14 mm插銷組成。鋼支撐長度為2 670 mm,沿管廊縱向布置,間距1200mm。鋼支撐頂部設置.100 mmX 200 mm鋁合金結構早拆頭,早拆頭底部設鋁合金管,伸入鋼支撐插管內120 mm。2個早拆頭之間設置200mmX1000mm鋁合金模板早拆板帶,早拆板帶與相鄰鋁模板之間通過螺栓連接固定。


早拆模板內縮


為了保證施工質量及模板安拆便利,在管廊頂板與墻體交接的腋角處,采用比鋁模剛度大的厚S mm鋼模板。在頂部鋁模的倒角位置,鋁模的邊框之間預留有轉角連接縫,轉角連接縫兩側的邊框之間通過雙孔連接板進行連接,雙孔連接板呈長條狀且兩端開孔,其- -端與一側的邊框活動連接,另一端與另一側背楞可拆卸連接。


1外側模板,利用旋轉斜向可調絲桿使模板后仰實現拆模;模板頂部后仰100~200 mm即可。


2內側模板,通過旋轉水平可調絲桿,使模板下邊開始脫離混凝土表面100~ 200 mm,再通過腋角模板轉角,可實現豎向模板脫模。


3頂部模板,通過旋轉臺架頂部頂托,下拽頂板模板,使模架整體下降,離開混凝土表面150 mm左右,實現水平模板脫模。


模板推行


裝配式鋁模臺車做了減量化設計,鋁合金面板每平方米平均質量30kg,分節組裝簡單,每節臺車最長6m,整體最大質量6.5t,考慮滾輪摩擦因數后,可由5個工人共同推行。


1外模:外墻外側模板下部設計有移動滑輪,利用前邊萬向輪掌握方向,人工緩慢推行。


2內模:模架分節后,利用前邊萬向輪掌握方向,人工緩慢推行。


鋁模臺車設計


工藝流程


施工放線→底板和導墻混凝土澆筑→墻體鋼筋綁扎→裝配式移動模架的拼裝與調試→涂脫模漆→裝配式移動模架就位→對接固定模板→設置獨立鋼支撐→頂板鋼筋綁扎→澆筑管廊墻體和頂板混凝土→混凝土養護→內縮脫?!b配式模架分節移動至下個流水施工段-*拆模后混凝土養護→拆除獨立鋼支撐


施工要點


1將模架安裝位置清理干凈,施工縫處彈線切割,清理沖洗,沿線粘貼海綿條。


2支設墻體厚65 mm模板及其60 mm X 40 mmX 3 mm背楞,安裝T18穿墻螺栓,外墻安裝T18止水螺栓,止水片需要雙面滿焊。


3根據已經完成的導墻,放出模板控制線、車輪中心線、支撐底座中心線、養護支撐中心線。


4安裝并放正模架底盤,含安裝車架、車輪、支撐底座;車輪安裝高度158 mm,距地面凈高50 mm;支撐底座著地頂緊,支撐底座絲桿部位應涂抹黃油潤滑;前后輪是萬向輪,中間輪都是定向輪。


5將頂托套件于立桿上端焊接,安裝圓盤支撐架立桿及頂托套件、水平桿、斜桿,打緊鋼銷;在頂托套件.上安裝主龍骨、模板,并調整到工作標高。


6利用背肋連件將頂板底模與主龍骨固定。


7在主龍骨上安裝頂板模板時,采用長40mm的M16螺栓連接。


8在立桿,上安裝花籃螺栓及其帶耳抱箍、雙栓背耳連件,抱箍螺栓預緊力矩不低于40 N.m.


9安裝脫模水平(或者斜向)絲桿。


10安裝側邊三角支撐架、U托和木方,木方需加工與腋角模板配套。


11安裝養護支撐(獨立鋼支撐)并頂緊。


12每臺模架內模板與模板采用長40mm的M16螺栓連接,模板與背楞采用背肋連件,背楞與背楞之間采用背背連件;花籃螺栓、退模絲桿等采用銷軸和開口銷安裝。


技術特性


1工具化,移動架體體系均采用以盤扣架為主的線材等工具式材料制作。


2裝配式,均在現場組裝固定,分節拼接,操作全程不需要機械。


3人工移動,均采用輕量化設計,分節后可人工移動推行。


4早拆,較大跨度的采用多支架合并形式,各支架間設置早拆立桿。


5管廊墻體與頂板同時整澆。


6廠家定制標準化面板,支架體系材料因地制宜,根據不同結構尺寸容易修改,重復周轉使用,綠色節能。


7工作效率高,大量減少人工成本。


8可適用于單側支模施工工藝,可在明挖法和暗挖法內應用。


運行難題及處理


1管廊底板設計有混凝土支墩,臺車需移動過墩。解決方案為:底部抬高跨越,躲不過去時,采用工具式可拆卸形式,換輪前行,或支墩后施工。


2墻體設計有凸出埋件問題。解決方案為:模板上打孔,保證模板的內縮空間足夠埋件施工,或優化埋件凸出部分后施工。


適用范圍


1適用于明挖法,地層不限,周邊施工環境不限。


2全現澆鋼筋混凝土結構的綜合管廊標準直線段,不含夾層,可用于不同長度、寬度、坡度的施工段。


3可用于單倉或多倉形式的管廊,或需要單側支模形式的管廊。


4也用于暗挖法的現澆模架施工。


經濟分析


本工程使用的鋁模臺車從材料成本、加工費用以及使用效果等方面,與常規木模板、租賃鋁模進行綜合效益成本對比分析(見下圖),并得出以下結論:


1當鋁模和木模周轉使用次數≥10次時,鋁模購買優于木模。


2鋁模租賃始終優于木模,但廠家要求最少租賃次.數≥8次。


3當鋁模購買和租賃周轉使用次數≥13次時,鋁模購買優于鋁模租賃。


綜合成本對比


綜合管廊臺車研究方向


新型鋁模臺車需要具備智能型和多功能型,利用液壓系統使側墻和頂板模板自動同步伸縮,實現平臺數控化管理,模板可自動按照結構尺寸的數據展開,智能檢測模板垂直度和平整度;實現“一車多用”,結構施工后,臺車架體留在管廊內運輸管道安裝。研究移動輪轂和電動驅動功能,增加轉向控制,設置火車頭”,并像火車一樣可拐彎,適用在弧線段的城市管廊工程;頂部橫跨橫梁結構連接兩側模板,提供外側側墻模板懸掛,頂部橫梁增加自動混凝土振搗及找平收面。



(責任編輯:奚雅青)


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[責任編輯:Susan]

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