鋁合金模板施工體系優化研究

孫 岳

(五礦地產有限公司 運營管理部,北京 100010)

0 引言

建筑模板,是施工中必不可少的周轉材料,既是技術上必不可少的周轉材料,又是造價上的重要開銷。目前住宅項目施工中常用的模板體系主要仍為木模板、鋼模板和鋁合金模板體系,根據項目的分類、工期和成本要求進行選擇[1-2]。

常規木模板廣泛適用于各種結構形式,技術體系最為成熟,主要構成部分為模板系統和支撐系統,通過面板和鋼筋綁扎形成各種形狀,配合支撐體系,具有材料便宜、周轉速度快、拼接性能好的優點;但木模板材料還有強度低、防水性能差、耐腐蝕性差、材料耗損高、防火性能差、不利于環保、不利于現場文明管理等缺點。鋼制模板從構造上與木模板區別不大,主要優點有強度高、防火性能強,不過模板體系重量較大、人工操作不便,必須配備塔吊、卸料平臺等機械設備進行安裝。另外,如果不做好防銹處理,會造成脫模。鋁合金模板體系兼具木模板和鋼模板的優點,特別是在標準層較多的高層建筑形式施工中,具有施工周期短、精度高、造型美觀等優點,也因為這樣,鋁模板對深化設計和施工參數化技術水平提出了更高的要求。

1 鋁合金模板體系應用分析

1.1 鋁合金模板體系的應用背景

隨著建筑施工市場競爭日趨激烈,施工單位必須尋求更高效的管理模式和技術手段來提高自身的競爭力。鋁合金模板體系的發展滿足了施工單位提高自身管理水平的需求,也滿足了業主單位對工程質量、客戶滿意度的需求。

1.2 鋁合金模板體系優點分析

根據對國內部分采用鋁合金模板的項目分析,采用鋁模板的質量提升主要體現在以下三個方面。

1)在工期方面,結構主體施工周期為每層4-5 d,以40層的高層住宅為例,使用鋁合金模板模,標準層平均每層比木模快1 d,工期相對于木模可縮短40 d。主要原因有三:一是鋁合金模板裝拆簡單、方便,對操作人員技術要求低,容易上手;二是頂托裝置使構件跨度滿足≤2 m的規范要求,混凝土強度達到設計強度的50%時即可拆模;三是不占用垂直運輸設備,不用機械加工設備,不占用電負荷,受天氣影響小，如圖1所示。

2)在質量提升方面,不通使用鋁模板后,主體混凝土結構實測實量均可保持在95分左右,質量觀感、風險評估、現場安全文明對比采用木模也有提高。主要原因:門垛、門過梁一次性成型,提高門洞尺寸精度;鋁模板強度高、剛度大、不易漲模,能夠有效控制截面尺寸、表面平整度、垂直度、頂板水平度極差、樓板厚度等指標;拆模后混凝土觀感質量好。

圖1 鋁模板安裝圖Fig.1 Aluminum template installation diagram

3)在安全文明水平提升方面,使用鋁模板后,配件全部可重復利用,大量減少施工垃圾產生;回收價值高,減少森林破壞,綠色環保;所有配件為金屬材料,杜絕木模帶來的火災隱患;無需使用鐵釘等輔材,減少塔吊使用,降低墜物和機械傷人概率。

2 鋁合金模板體系的優化研究

2.1 鋁合金模板的不足

根據對部分使用鋁合金模板項目實測實量數據的分析,可以判斷仍存在窗邊滲水、外墻滲水、控股開裂、水電安裝不規范等問題。究其質量通病的原因,主要是由于以往只是在主體結構標準層施工過程中用鋁合金模板替代了木模,而且對深化設計的把控不足,并不是完整的鋁合金模板體系。因此,為了持續改善工程實量,我們嘗試著優化鋁合金模板體系。

2.2 鋁合金模板體系優化

2.2.1技術措施優化

表1 爬升式腳手架穿插施工周期Table 1 Climbing scaffolding interspersed construction cycle

根據總結和分析,可以采用以下技術措施提高工程質量:一是采用全鋼筋混凝土外墻,免去外墻二次砌體結構施工;二是窗框預埋,杜絕窗邊滲漏隱患;三是通過一體化深化設計,免去大量二次結構施工(構造柱、過梁、門垛、窗框邊柱等),實現二次結構一次成型;四是通過一體化深化設計,實現免抹灰或薄抹灰;五是通過一體化深化設計,實現欄桿壓槽預埋固定件,保證安裝質量;六是配合運用爬升腳手架和穿插施工;七是通過機電一體化深化圖紙,規范水電預留預埋;八是外墻飾面,將面磚全部改為多彩仿石涂料,在爬升腳手架拆除后用吊籃施工面層;九是應用BIM技術。

2.2.2鋁合金模板結合爬升腳手架技術分析

為了提升鋁合金模板的周轉速度,需要充分考慮與爬架相結合，如表1所示,其核心優勢是提高穿插施工能力、縮短工期。實際施工中可以參與穿插施工的層數可達10層以上。

腳手架爬升后,提升過程不占用垂直運輸設備,便可以在主體施工的同時進行室外工程施工,如地庫頂板防水、剛性層、濾水層、土方、紅線內市政管網、園林綠化種植、消防道路施工等。根據經驗,室外工程的提前介入,特別有利于立體化穿插作業,避免因腳手架落架不及時造成施工場地內交叉施工混亂,進而提高工程整體進度。此外，爬升式腳手架在智能化、機械化、安全性和安全文明施工等方面比鋼管落地和懸挑腳手架有一定的優勢；同時爬升式腳手架在成本方面與鋁合金模板相似,其一大特點是樓層越高經濟性越明顯。

2.2.3成本優化對比分析

根據對不同層數的高層建筑住宅(3 m層高,短肢剪力墻)的鋁合金模板與木模板造價對比分析,并考慮模板體系技術措施優化,在結構修補、外墻與頂棚等位置的抹灰浪費、衛生清理費用,以及部分設備電費的成本節約后,對比結果如表2所示。一是層數在33層,采用鋁合金模板略有結余;二是層數在25層時,采用鋁合金模板造價增加10%,尚可接受;三是層數在20層以下時,采用鋁合金模板造價增加38%。

表2 單位建筑面積成本對比表Table 2 Unit floor cost comparison table

由此可見,層數越多,使用鋁合金模板帶來的造價節約越明顯；但也應注意,在20層以下的高層住宅中,使用鋁合金模板并不劃算。

3 結語

綜上所述,鋁合金模板體系相較于傳統木模板體系,在縮短主體結構工期、提升工程質量、安全文明施工、環境保護等方面有很大優勢,并且在采用爬升式腳手架、BIM建模等多項技術措施對鋁合金模板體系優化后,當建筑層數超過33層且標準層較多時,其單位建筑面積成本也優于木模板;應用于高層建筑施工中,有利于縮短結構主體工期,對項目提早達到預售條件,盡早實現工程款收取十分有利。合理地選擇模板,才能將鋁合金模板的優勢充分發揮,從而提升項目的整體質量和經濟效益。