裝配式鋁模臺車在城市綜合管廊施工中的應(yīng)用

黃旭騰 李 晨 賈永州 王路兵

1.中國建筑第二工程局有限公司 北京 100160；2.北京新機(jī)場建設(shè)指揮部 北京 102602

1 工程背景

北京新機(jī)場工作區(qū)工程（市政交通）道橋及管網(wǎng)工程某標(biāo)段地下綜合管廊為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，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(biāo)準(zhǔn)矩形斷面尺寸9.3 m×3.6 m，頂板厚0.4 m（圖1）。綜合管廊按變形縫劃分為37個流水段，標(biāo)準(zhǔn)流水段長度為30 m，埋深8 m，采用明挖法施工[1]。

圖1 管廊剖面示意

2 鋁模臺車設(shè)計

2.1 鋁模臺車配置

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

圖2 鋁模臺車布設(shè)示意

2.2 模板、主次龍骨、對拉設(shè)計

1）內(nèi)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(yè)鋁型材擠壓成型，在模板表面噴涂精細(xì)化工產(chǎn)品，提高模板拼縫處的氣密性。鋁合金模板尺寸400mm×850mm，面板厚4mm，邊框為65mm（高）×8mm（厚）。

2）對于頂板，無需主龍骨，次龍骨采用2根60mm×40mm×3mm鐵方通（材質(zhì)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(diào)托座上，間距1 200mm或900mm。

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

4）內(nèi)墻對拉螺栓采用T18mm×6mm，材質(zhì)Q235，縱橫間距不大于800mm，外墻采用三段式止水螺栓。

2.3 裝配式臺架

2.3.1 下部

裝配式臺架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)由橫上縱下2層鋼梁通過螺栓連接，縱向（下層）鋼梁通長設(shè)置，橫向（上層）鋼梁長度有2種規(guī)格，即1 200mm和1 500mm。橫向鋼梁由2根10#槽鋼（Q235B）通過兩端焊接2個厚10mm的150mm×150mmQ235B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10mm鋼板上各焊接1根φ48mm×3.5mm鋼管（長度為100mm），臺架立桿套在該鋼管外，二者通過銷釘連接。臺車標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間的縱向鋼梁相互獨(dú)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（102mm）鐵輪，分2種，即兩端定向輪（無活動轉(zhuǎn)軸）和中間萬向輪（有活動轉(zhuǎn)軸），承載力不低于10 kN，軸承采用免維護(hù)型。安裝高度158mm，頂部設(shè)置160mm×200mm托板，托板上方焊接200mm長絲桿，將鋼制滾輪穿入該鋼管，由上、下螺母緊固。可將滾輪上調(diào)至離開地面，使其不受力；鋁模拆模后將滾輪下調(diào)至接觸地面，并采用螺母固定牢固，同時將可調(diào)底托上調(diào)至離開地面，通過水平外力使管廊臺車分節(jié)移動到下一個工作位置。

可調(diào)底托由T38mm×6mm絲桿、螺母、100mm×100mm×8mm底板、φ16mm調(diào)節(jié)橫桿（與螺母焊接）組成，材質(zhì)均為Q235。通過轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)橫桿實現(xiàn)臺架升降，同時可調(diào)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(diào)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(diào)支撐調(diào)離地面（可調(diào)距離300mm）。

2.3.2 中部

臺架采用承插型盤扣件鋼管支架，立桿縱向間距為600、1 200、1 500mm，立桿橫向間距為900mm，橫桿步距為1 500mm。盤扣架固定在帶有可調(diào)底座的鋼梁架上且上下與可調(diào)底座同心。

2.3.3 上部

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

2.4 早拆設(shè)計

對于“水＋電信”倉（跨度凈距超過2 m），倉體正中沿管廊縱斷方向設(shè)置可調(diào)獨(dú)立鋼支撐（早拆支撐），獨(dú)立鋼支撐由φ48mm×3.0mm插管、φ60mm×3.0mm套管及φ14mm插銷組成。鋼支撐長度為2 670mm，沿管廊縱向布置，間距1 200mm。鋼支撐頂部設(shè)置100mm×200mm鋁合金結(jié)構(gòu)早拆頭，早拆頭底部設(shè)鋁合金管，伸入鋼支撐插管內(nèi)120mm。2個早拆頭之間設(shè)置200mm×1 000mm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。

2.5 模板內(nèi)縮

為了保證施工質(zhì)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5mm鋼模板。在頂部鋁模的倒角位置，鋁模的邊框之間預(yù)留有轉(zhuǎn)角連接縫，轉(zhuǎn)角連接縫兩側(cè)的邊框之間通過雙孔連接板進(jìn)行連接，雙孔連接板呈長條狀且兩端開孔，其一端與一側(cè)的邊框活動連接，另一端與另一側(cè)背楞可拆卸連接[2]。

1）外側(cè)模板，利用旋轉(zhuǎn)斜向可調(diào)絲桿使模板后仰實現(xiàn)拆模；模板頂部后仰100～200mm即可。

2）內(nèi)側(cè)模板，通過旋轉(zhuǎn)水平可調(diào)絲桿，使模板下邊開始脫離混凝土表面100～200mm，再通過腋角模板轉(zhuǎn)角，可實現(xiàn)豎向模板脫模。

3）頂部模板，通過旋轉(zhuǎn)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150mm左右，實現(xiàn)水平模板脫模。

2.6 模板推行

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

1）外模：外墻外側(cè)模板下部設(shè)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(nèi)模：模架分節(jié)后，利用前邊萬向輪掌握方向，人工緩慢推行。

3 鋁模臺車的應(yīng)用

3.1 工藝流程

施工放線→底板和導(dǎo)墻混凝土澆筑→墻體鋼筋綁扎→裝配式移動模架的拼裝與調(diào)試→涂脫模漆→裝配式移動模架就位→對接固定模板→設(shè)置獨(dú)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(yǎng)護(hù)→內(nèi)縮脫模→裝配式模架分節(jié)移動至下個流水施工段→拆模后混凝土養(yǎng)護(hù)→拆除獨(dú)立鋼支撐

3.2 施工要點(diǎn)

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(shè)墻體厚65mm模板及其60mm×40mm×3mm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(jù)已經(jīng)完成的導(dǎo)墻，放出模板控制線、車輪中心線、支撐底座中心線、養(yǎng)護(hù)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158mm，距地面凈高50mm；支撐底座著地頂緊，支撐底座絲桿部位應(yīng)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(diào)整到工作標(biāo)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(yù)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(cè)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(yǎng)護(hù)支撐（獨(dú)立鋼支撐）并頂緊。

12）每臺模架內(nèi)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。

3.3 技術(shù)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(xiàn)場組裝固定，分節(jié)拼接，操作全程不需要機(jī)械。

3）人工移動，均采用輕量化設(shè)計，分節(jié)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(shè)置早拆立桿。

5）管廊墻體與頂板同時整澆。

6）廠家定制標(biāo)準(zhǔn)化面板，支架體系材料因地制宜，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)尺寸容易修改，重復(fù)周轉(zhuǎn)使用，綠色節(jié)能。

7）工作效率高，大量減少人工成本。

8）可適用于單側(cè)支模施工工藝，可在明挖法和暗挖法內(nèi)應(yīng)用。

3.4 運(yùn)行難題及處理

1）管廊底板設(shè)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(shè)計有凸出埋件問題。解決方案為：模板上打孔，保證模板的內(nèi)縮空間足夠埋件施工，或優(yōu)化埋件凸出部分后施工。

3.5 適用范圍

1）適用于明挖法，地層不限，周邊施工環(huán)境不限。

2）全現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)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(cè)支模形式的管廊。

4）也用于暗挖法的現(xiàn)澆模架施工。

4 經(jīng)濟(jì)分析

本工程使用的鋁模臺車從材料成本、加工費(fèi)用以及使用效果等方面，與常規(guī)木模板、租賃鋁模進(jìn)行綜合效益成本對比分析（圖3），并得出以下結(jié)論：

1）當(dāng)鋁模和木模周轉(zhuǎn)使用次數(shù)≥10次時，鋁模購買優(yōu)于木模。

2）鋁模租賃始終優(yōu)于木模，但廠家要求最少租賃次數(shù)≥8次。

3）當(dāng)鋁模購買和租賃周轉(zhuǎn)使用次數(shù)≥13次時，鋁模購買優(yōu)于鋁模租賃。

圖3 綜合成本對比

5 新型綜合管廊鋁模臺車研究方向

新型鋁模臺車需要具備智能型和多功能型，利用液壓系統(tǒng)使側(cè)墻和頂板模板自動同步伸縮，實現(xiàn)平臺數(shù)控化管理，模板可自動按照結(jié)構(gòu)尺寸的數(shù)據(jù)展開，智能檢測模板垂直度和平整度；實現(xiàn)“一車多用”，結(jié)構(gòu)施工后，臺車架體留在管廊內(nèi)運(yùn)輸管道安裝。

研究移動輪轂和電動驅(qū)動功能，增加轉(zhuǎn)向控制，設(shè)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(jié)構(gòu)連接兩側(cè)模板，提供外側(cè)側(cè)墻模板懸掛，頂部橫梁增加自動混凝土振搗及找平收面。

6 結(jié)語

北京新機(jī)場項目城市綜合管廊工程在國內(nèi)首次應(yīng)用了裝配式鋁模臺車施工技術(shù)，以此為核心展開城市綜合管廊新型模架的研究工作，并將向著智能型和多功能型的發(fā)展邁進(jìn)，形成一整套經(jīng)濟(jì)和適用的施工工法及關(guān)鍵技術(shù)，為今后國內(nèi)外城市綜合管廊工程的施工提供解決辦法。