城市地下綜合管廊氣囊模板體系施工技術

耿欣宗 駱發江 李 鵬 周 林 李進利 王 震 張鉆紅 商志輝

中建三局集團有限公司 陜西 西安 710075

西寧市城市地下綜合管廊項目位于城北區西川新城片區，包括五四西路東段、四號路2條待修市政道路，管廊包括綜合倉、電力倉、雨水倉和污水倉（圖1），總長3 365 m。

圖1 五四西路倉位分布橫斷面示意

該工程污水倉的截面尺寸為1 200mm×1 500mm，空間狹小，施工困難，工期、質量無法保證[1]，針對此類情況，項目施工技術人員立即著手進行研究，經過不斷的分析、對比、研究和探索，發現采用異形氣囊模板裝置代替傳統木模支撐體系，能有效解決綜合管廊污水倉這一施工難題，可以達到節約勞動力、減少模板等周轉材料的投入、縮短工期的目的，因此，該技術對綜合管廊狹小空間的倉位有一定的推廣應用價值。

1 橡膠氣囊模板體系的特點

1）該橡膠氣囊模板體系，采用高強力的合成纖維織物作耐壓受力骨架，內外涂敷合成橡膠作為黏結保護層膠布，經過高溫硫化工藝制作而成，使用壽命較長，具有良好的耐老化性能，其抗膨脹強度、彈性和柔韌性好，能夠滿足管廊狹小空間倉位的模板強度要求。

2）采用異形橡膠氣囊模板施工，充入壓縮空氣達到規定的設計壓力后，能替代原有的鋼模、木模等模板體系，應用于城市地下綜合管廊倉位截面不大于1 200mm×1 500mm的污水倉等狹小空間的模板支設體系，可以多次重復利用。

3）根據倉位尺寸制作多規格、多尺寸、多形狀的耐壓橡膠氣模，解決了管廊截面不大于1 200mm×1 500mm污水倉等狹小倉位支模困難的問題，操作方便、省時省工，縮短了工期。

4）該施工工藝及施工過程便于控制，施工簡單。采用鋼筋做成“U”形和“L”形，施工采用人工或機具設備將橡膠氣囊吊入操作部位，微微調整，然后對氣囊進行充氣，達到設計壓力時便完成相應操作，定位準確后，綁扎鋼筋并澆筑預拌混凝土，待混凝土強度等級達到設計要求的50%時，放氣并將芯模抽出，施工方便，既安全又環保。

5）可用于－10～80 ℃的溫度環境，能夠滿足管廊倉位結構施工的環境溫度。

6）相比于傳統的木模體系，異形橡膠氣囊模板支模體系能夠節約支模時間和周轉材料，拆模方便，拆模后混凝土觀感良好，能夠適用綜合管廊截面不大于1 200mm×1 500mm的污水倉等狹小倉位的施工要求。

2 工藝原理及工藝流程

2.1 施工原理

在污水倉等狹小空間側底模支設完成后，綁扎污水倉底部及側壁鋼筋，采用HPB300的φ6.5mm定位鋼筋（“U”形）焊接在底部及側壁鋼筋上；通過起重設備吊運（氣囊質量為16.24 kg/m）或者人工搬運橡膠氣囊至污水倉內，打開充氣控制閥門，用空氣壓縮機通過充氣嘴向橡膠氣囊充氣至0.025 MPa，停止充氣并調整好位置，再完成倉內頂板鋼筋綁扎，經過檢查驗收合格后，一次性澆筑倉底、倉壁和頂板混凝土，待混凝土強度等級達到設計要求的50%后，打開充氣控制閥門放氣，然后在端頭安裝卷揚機，通過端頭卷揚機的牽引裝置將氣囊抽出，即可完成施工。

采用該工藝，可有效解決綜合管廊污水倉等狹小空間人員無法進入支模的問題，在混凝土澆筑完成后，材料拆除難度大等一系列的施工難題也迎刃而解，可以達到節約人力和周轉材料等費用、施工方便、縮短工期的目的（圖2、圖3）。

圖2 污水倉異形橡膠氣囊模板三維示意

圖3 污水倉異形橡膠氣囊模板體系斷面示意

2.2 工藝流程

施工準備→污水倉底模、側壁模板支設→底側壁鋼筋綁扎→焊接φ6.5mm的“U”形定位鋼筋→隱蔽驗收→安裝氣囊模板→充氣達到設計壓力→校正調試→安裝頂板模板并鋪設鋼筋→頂板鋼筋隱蔽→澆筑混凝土并振搗到位→混凝土達到設計強度后放氣抽出氣囊模板

3 操作要點

3.1 施工準備

1）組織技術人員和班組長認真熟悉圖紙和規范，領會設計意圖，檢查圖紙尺寸，結合現場實際情況，做好現場施工機械的平面布置，合理安排材料及設備堆場，施工前做好安全技術交底，施工過程中派專人進行現場監督，確保異形氣囊正常安裝，保證施工有序進行。

2）施工前，及時組織模板、木方、鋼管等材料進場，經過現場驗收后，放置至指定位置，避免二次搬運。

3）異形橡膠氣囊在工廠加工完成，充氣至0.035 MPa后（試驗壓力為設計壓力的1.4倍），經過24 h的氣壓試驗，氣壓恒定不漏氣即為合格，并將加工成型的氣囊模板運至施工現場，準備安裝。

4）根據臨時水電平面布置圖的要求，進行現場臨時水電的布線及安裝工作。

3.2 污水倉底側模支設和鋼筋綁扎

采用木模支設方法進行污水倉側底模支設和鋼筋綁扎，在污水倉側底模支設完成后，綁扎污水倉底部及側壁鋼筋[2]。

1）在管廊污水倉混凝土澆筑振搗過程中，氣囊有可能會向上浮動，所以必須采用φ6.5mm@1 000mm的HPB300“U”形定位鋼筋，定位鋼筋與污水倉底部及側壁主體鋼筋進行焊接連接，以便在后續氣囊放入時，將上、下、左、右以及下部的導流槽準確固定到位，防止氣囊跑位影響支模效果。

2）對氣囊下部半圓弧形導流槽，采用φ8mm光圓鋼筋彎成“L”形定位鋼筋，“L”形定位鋼筋也與周邊污水倉側壁主體鋼筋進行電焊，按照間距800mm進行布置，以確保氣囊放入時準確定位，防止下部氣囊位置出現局部位移和變形，確保安裝效果。鋼筋安裝完成后，經過鋼筋隱蔽驗收合格，并辦理書面手續后，方可進行下一道氣囊的安裝，因后續上部有頂板模板及鋼筋壓住氣囊模板，能夠抵消氣囊模板的上浮力，可以先將氣囊模板限制在狹小的污水倉位內，達到固定氣囊模板安裝的目的。

3.2.1 污水倉底側模支設注意要點

1）底側模板結構選型：

① 模板結構選型：模板選用1 830mm×915mm，木方選用長度為2 m、截面尺寸為50mm×100mm，采用φ48.3mm×3.6mm鋼管腳手架作污水倉底側模支撐體系，考慮到鋼筋、混凝土以及異形橡膠氣囊自重和施工人員及設備荷載，污水倉底模板采用雙立桿支撐，兩立桿橫向間距600mm，立桿距離污水倉底面外邊緣均為200mm；污水倉靠近基坑側壁的一側采用豎向間距為700mm、水平間距為500mm的水平對撐，水平對撐一端支撐在基坑護坡上，另一端支設在污水倉側模上（圖4）。

圖4 污水倉底側模支設斷面示意

② 模板安裝前，根據模板、圖紙要求和操作工藝標準向班組進行安全、技術交底。

③ 模板涂刷脫模劑，模板安裝前，應根據圖紙要求，放好模板邊線，定好水平控制標高。

④ 模板施工前，應辦完前一工序的隱蔽驗收手續。

2）底側模板安裝流程：復核底側模標高→搭設支模架→安放龍骨→安裝模板→安裝墻、板節點模板→安放預留孔模板等→檢查校正→交付驗收→進行下一道工序。

① 底層鋪墊腳板，安放鋼管立柱并保證其垂直，上下層支柱應在同一豎向中心線上。各層支柱間的水平拉桿和剪刀撐要認真加強。

② 通線調節支柱的高度，架設并找平龍骨。

③ 樓面模板鋪完后，應復核模板面標高及平整度，模板底側面應清掃干凈。

3）注意要點：

① 模板及其支頂必須有足夠的強度、剛度和穩定性，其支架的支承部分必須有足夠的支承面。

② 支模過程中應遵守安全操作規程，如果遇到途中停歇，則應該將就位的支撐、模板連接穩固，不得空架浮擱。拆模間歇時應將松開的部件和模板運走，防止墜下傷人。

③ 使用橡膠氣囊前，應確保鋼筋籠鋼絲接頭及扎絲頭未朝內徑方向彎曲，以免扎傷芯模，混凝土振搗時，要避免振搗棒接觸橡膠氣囊模板，防止戳破出現漏氣等現象。

3.2.2 污水倉底側壁鋼筋綁扎施工準備

1）技術準備：組織工人學習圖紙和規范、直螺紋接頭的工藝操作、鋼筋加工、綁扎等施工工藝標準；熟悉鋼筋直螺紋連接工藝規程及規范要求；按設計要求放樣，檢查已加工好的鋼筋規格、形狀、數量是否全部正確；做好抄平放線工作，彈好水平標高線、墻外皮尺寸線。

2）機具準備：主要包括鋼筋冷拉機、調直機、切斷機、彎曲成型機、彎箍機、點焊機、對焊機、電弧焊機及相應吊裝設備。

3.3 異形橡膠氣囊加工

異形橡膠氣囊在氣囊廠家加工成型。施工前，將施工材料準備到位，按照材料準備→畫角→縫裁匝角→熱黏結→壓弧→上頭→成型的施工流程進行加工制作，經過24 h試壓試驗，確保不漏氣后，方可運至施工現場，進行施工。

3.4 異形氣囊入模

安裝前，需要在異形氣囊模板外表均勻地涂刷脫模劑，采用人工搬運或者用25 t小型吊車，將氣囊模板放入管廊的狹小污水倉內，校核并調整氣囊的位置，保持充氣嘴在管廊標準斷面伸縮縫處外漏500～1 000mm，以便下一步充氣以及為后續氣囊拆除提供方便。

3.5 異形橡膠氣囊模板充氣

連接好充氣管道，安裝空氣壓縮機，空氣壓縮機通過壓力橡膠塑料管與充氣嘴通過連接件進行連接；然后設置專人觀測氣囊的壓力表，分2步向氣囊模板充氣。

第1步，向氣囊內充氣，當氣壓升至0.01 MPa時，停止充氣，然后檢查氣囊模板位置，借助小型吊車，配合人工進行氣囊位置的校核調整，逐步調整好橡膠氣囊位置。

第2步，在確定橡膠氣囊位置無誤后，繼續向氣囊內充氣，邊充氣邊觀察壓力表的變化，當達到設計規定的壓力值0.025 MPa時，停止充氣并關閉充氣閥門，經過觀察，若無異常情況，則方可進入到下一工序施工。

3.6 綁扎頂板鋼筋

在氣囊模板安裝到位后，方可綁扎頂板鋼筋，安裝時，要注意控制頂板鋼筋綁扎的扎絲是否向上彎入板內，防止扎破氣囊。

3.7 澆筑混凝土

澆筑混凝土的施工方法與現澆混凝土普通構件基本相同，使用高頻插入式振搗棒從兩側同時振搗，按照技術交底要求，嚴格控制振搗棒與氣囊的距離，振搗棒的端部不能觸及氣囊外側，以防止振搗棒振破氣囊，影響施工。

3.8 拆模

待混凝土強度達到規范規定的50%強度時，方可打開閥門放氣，然后通過端頭卷揚機的牽引裝置將氣囊抽出，周轉到下一段管廊污水倉循環施工。

模板拆除后，局部位置需要打磨，“U”形或者“L”形能看到定位環的部分，涂刷“厚1.5mm水泥基滲透結晶型防水涂料＋厚5.0mm聚合物水泥防水灰漿＋厚600 μm無溶劑型環氧涂料”進行處理。

4 實施效果分析

1）工期方面：采用橡膠氣囊模板體系，避免了模板、木方支模及加固，管廊每個標準段至少節約工期1 d，共計144個標準段，累計節約工期144 d。

2）質量方面：采用橡膠氣囊模板體系，能周轉15次以上，周轉速度快，效率高，在保證功能的前提下，成型后混凝土觀感質量好。

3）社會效益方面：采用地下城市綜合管廊新型氣囊模板體系，施工無需堆放大量的周轉材料，現場干凈整潔，為今后狹小空間倉位支模提供新的思路，具有推廣價值，得到西寧地下綜合管廊業主、監理和行業的認可。

4）經濟效益方面：采用氣囊模板，因縮短工期節約費用20萬元；按照每標準段配置模板周轉4次，共配置34次模板，管廊總長度3 350 m，污水倉截面1 200mm×1 500mm，則共節約模板費用18.34萬元，節約木方費用5.4萬元；共計節約費用43.74萬元。

5 結語

西寧市地下綜合管廊在狹小空間采用橡膠氣囊模板施工技術，避免了狹小倉位采用傳統木模板安拆不便的施工難題，節約了鋼管、模板和木方等材料，縮短了工期，減少了廢舊模板等建筑垃圾，符合綠色施工理念。為國內類似管廊狹小空間倉位模板支設提供了一定的經驗，具有一定的推廣和應用價值，具有顯著的社會效益、環境效益和經濟效益[3-4]。

目前該做法申報國家實用新型專利（專利編號為201720525341.x），已被國家專利局受理。