清水混凝土梁柱節點預拼裝木模的應用

陳晨

（中鐵建設集團有限公司 基礎設施事業部，北京 100040）

1 概述

清水混凝土以其自身的天然美感，已逐漸成為建筑業的新寵。高鐵車站對清水混凝土結構的運用，極大推動了我國清水混凝土技術應用的發展，也改變了既有高鐵車站站臺雨棚的外觀形式，意義重大［1-2］。

要做出品質優良的清水混凝土關鍵在于模板。依托北京朝陽站工程清水混凝土梁柱節點施工，結合預拼裝組合木模板替代組合鋼模和鋁模應用于隨軌漸變清水混凝土梁柱節點中，既保障清水混凝土的外觀效果，又提高工作效率，降低施工成本。

2 模板選擇

由于清水混凝土對表觀質量要求較高，鋼模、鋁模等新型模板在應用技術已經基本成熟的今天，是保證清水混凝土施工質量的首選。但是，北京朝陽站工程梁柱節點逐漸變化是最大影響因素，大量模板無法周轉，采用鋼模、鋁模費用極高，綜合考慮最終選取木模板［3］（見表1）。

表1 模板材質優、缺點對比

3 模板設計

3.1 依托工程概況

北京朝陽站工程站房（9.85 m）及雨棚（9.35 m）結構梁板為清水混凝土。四角圓弧柱與梁交叉角度隨軌道線路逐漸變化，使其模板配模及加固形式成為本工程的施工難點。柱截面多為1 600 mm×1 700 mm，梁截面多為800 mm×2 200 mm、1 000 mm×2 400 mm。工程斜交清水混凝土梁柱節點的變化尺寸多達100 余種，正交清水混凝土梁柱節點效果見圖1，斜交清水混凝土梁柱節點效果見圖2。

圖1 正交清水混凝土梁柱節點效果圖

3.2 配模設計

（1）北京朝陽站工程通過BIM 技術軟件應用，對設計的模板進行可視效果制作，確保節點模板設計的正確性。

（2）模板設計出發點明確，模板應用部位為清水混凝土梁柱節點，并且施工工期短，所以模板設計一要保證施工質量，二要縮短安裝時間。

圖2 斜交清水混凝土梁柱節點效果圖

由以上2點，最終確定梁板模板均采用14 mm厚鏡面覆膜膠合板，圓弧角采用14 mm 厚定制加工成型模板，可根據節點高度直接定制圓弧模板，圓弧模板高度超過3 m需要自行接長，工程需要的最高圓弧模板為2.4 m。圓弧角加固采用異形背楞加固形式，背楞材料為18 mm 厚木膠板加工而成，每套梁柱節點模板分為4 個獨立模塊。為保證加工精度及施工進度，材料放樣、加工、預拼裝全部工廠化完成［4］。梁柱節點模板成型效果見圖3。

圖3 梁柱節點模板成型效果圖

4 加工及安裝

4.1 工廠化生產

4.1.1 CAD軟件放樣

計算機CAD 輔助放樣，充分利用計算機邏輯運算的準確性，根據設計院提供的CAD 圖紙，通過計算機CAD輔助放樣技術得到的數據消除人工放樣的誤差［5］。背楞放樣大樣見圖4。

圖4 背楞放樣大樣

4.1.2 加工方式

（1）異形背楞加工。異形背楞加工采用計算機數控雕刻機，計算機數控雕刻系統是CAD/CAM 一體化的典型產品。計算機雕刻系統集掃描、編輯、排版、控制雕刻諸多功能于一體，能方便快捷地在各種軟性材料和硬性材料上雕刻出逼真、精確的圖形［6］。

將CAD 放樣數據導入數控雕刻系統，識別后具體加工過程都是數控雕刻機自動完成，加工精度可達±0.02 mm，消除加工誤差。數控雕刻機見圖5。

圖5 數控雕刻機

數控雕刻機每天可加工500片不同尺寸、不同形狀的模板背楞。傳統工藝制作相同尺寸、形狀的模板背楞，2 人配合一天僅可加工60 片，而且加工精度全憑工人操作水平，很不穩定。數控雕刻機加工效率及精度相比傳統工藝加工大大提高。異形背楞拼片見圖6。

圖6 異形背楞拼片

（2）圓弧角加工。在清水混凝土施工的要求下，圓弧曲線成形效果一直是工程施工中的重點控制項，成品圓柱木模板是建筑工程技術領域一項新型的模板材料。工程清水混凝土梁柱節點存在半徑100 mm 的圓弧角，此圓弧角拼片原材由半徑100 mm 定性圓柱木模切割而成［7］。

定型木質圓柱模板圓度準確、具有較大剛度，抵抗變形能力強，內壁光滑、平整。模板表層采用環氧樹脂二次涂刷工藝，光潔度高，易于脫模，適合清水混凝土模板施工［8］。

4.1.3 拼裝方式

采用氣動鋼釘槍進行模板組合拼裝，比傳統的建筑模板施工更加快捷高效，對模板表面的損傷較小，質量得到保證［9］。木模板預拼裝成型見圖7。

4.2 現場安裝

圖7 木模板預拼裝成型照片

施工縫處理是清水混凝土表面效果得以保證不可缺少的重要環節，梁柱節點模板安裝前，在梁底以下100 mm 柱身位置畫線，用云石機切一道5 mm 深的直縫，再將直縫以外的混凝土剔鑿，并清理干凈。

散拼木模板制作異形構件最大的問題在于拼裝過程復雜、耗時，利用工廠化集中加工，對模板進行預拼裝可解決此問題。拼裝后的單塊模板組件質量較輕（30 kg），極大減少了散拼木模板的現場拼裝工作量。在工程工期要求緊、汽車吊吊裝范圍有限、塔吊可供吊次有限的情況下，極大減少塔吊的工作負擔。

模板背楞向梁身延伸的耳板與梁側次龍骨尺寸一致，本工程梁側次龍骨采用50 mm×50 mm 鋼木龍骨，所以背楞耳板寬度為50 mm，安裝過程中梁柱節點預拼裝模板與梁側模板緊密連接，平穩過渡。

5 應用效果

5.1 實體成型

清水混凝土要求結構部位無缺棱掉角，接頭平滑方正，接縫表面平整，圓弧角尺寸準確，顏色均勻一致，沒有蜂窩、麻面、露筋、夾渣、粉化［10］。本工程拆模后混凝土表面成型效果達到預期標準。

5.2 工期及經濟性

通過工廠化預拼裝木模板施工工藝，實現了木模板的預先設計加工，使復雜節點模板現場安裝簡單化。該工藝節約施工時間，減輕勞務人員壓力，減輕吊裝機械負荷，減輕工人生活區的負荷。