新型免套管錐形對拉螺桿在模板加固施工技術中的應用

張沖，朱鈺，侯景強，吳迪，周澤安，符華利

（中國建筑第二工程局有限公司，廣東 深圳 518048）

1 工程概況

深圳市長圳公共住房及其附屬工程項目位于深圳市光明新區鳳凰城長圳地鐵站旁。項目占地面積5.7萬m2，建筑面積42.19萬m2，建筑高度約150 m，地下2層，地上52層，其中包括2層避難層，標準層層高2.9 m，建筑面積約13.34萬m2。地上8棟超高層住宅樓、兩層商業裙房、公交場站及配套、兩層地下車庫。本工程采用現澆剪力墻結構體系+部分預制構件，標準層結構采用鋁合金模板施工。

2 模板加固現狀分析

目前，通過其他項目調研和市場選材了解到，鋁合金模板加固體系中穿墻螺桿加固常采用預埋套管穿墻螺桿和三段式止水螺桿形式進行施工。

預埋套管穿墻螺桿主要優點為施工精度高、穩定性好。缺點是安裝步驟煩瑣，影響拼模速度，而且容易將錐形對拉螺桿預埋套筒大小頭裝反，影響結構外墻體防水，在安裝錐形預埋套管時，易與墻體鋼筋產生沖突，既影響預埋套管安裝，也影響后期預埋套管拆除，預埋螺桿套管剔除容易破壞混凝土保護層，露出內部鋼筋[1]。

三段式止水螺桿的主要優點是施工便捷，兩端外螺桿可以輕松拆卸，墻面沒有外露螺桿的阻礙，使模板可以大面積一次性脫離墻面，提高施工效率，墻面更顯美觀、平整。其內部增加了止水板，止水效果顯著，方便后期施工。缺點是螺桿主要由3部分組件構成，安裝配套零部件多且部件必須配套，在使用過程中必須嚴格執行三段式止水螺桿的應用標準，不可隨意挪動間隔，同時，三段式止水螺桿中間段以及套筒均為一次性，后期澆筑完成后留在墻內，不利于項目節約成本。

在綜合分析了預埋套筒穿墻螺桿和三段式止水螺桿后，項目部根據以上對拉螺桿的優點和缺點，研制了一種新型的免套管錐形對拉螺桿施工技術，該技術避開了施工時提前預埋套筒的步驟和螺桿無法拆除帶來的資金損失，既能滿足鋁合金模板加固要求，也能滿足拆除后墻面平整度和美觀度要求。

該技術施工操作便捷、施工順序簡單、安裝拆卸方便，極大地提高了現場施工效率、節約了施工工期，避免了預埋套管穿墻螺桿施工工藝在拆模時，需要把螺桿拆除后，再采用敲打、剔鑿方式將預埋套筒取出所需要投入的人力和財力，同時，對拉螺桿拆除后可以重復使用，節省項目投入成本。

3 新型免套管錐形對拉螺桿構造介紹

錐形對拉螺桿采用低碳高強合金鋼材，材料強度高，施工穩定性好，周轉次數多，澆筑后易取出，施工質量好。

螺桿設計主要針對厚度為200 mm、300 mm和400 mm的現澆剪力墻，螺桿長度分別550 mm、650 mm、750 mm。錐形對拉螺桿分大小頭，大頭直徑20 mm，小頭直徑14 mm，大小頭的設計采用預埋套筒原理，確保大頭朝外，防止雨水倒灌。

根據不同厚度，墻體螺桿插銷孔位置距離螺桿中心左右分別175 mm、225 mm、275 mm設置孔位，孔位尺寸50 mm×5 mm。楔形插銷長150 mm，有助于插銷卡住墻體兩側背楞，保證牢固性，楔形插銷寬口60 mm，窄口20 mm，方便插入螺桿預留孔內，不同厚度墻體采用不同孔位的對拉螺桿，插銷直邊緊靠背楞，斜面朝外，利用楔形插銷斜口調節松緊，確保卡緊背楞。錐形螺桿示意圖如圖1所示。

螺桿系統模板設計，本工程模板之間使用免套管錐形對拉穿墻螺栓，螺桿橫向間距≤800 mm。墻體加固采用4道背楞（外墻5道），首道背楞距結構面200 mm，第二道背楞距結構面800 mm，第三道背楞距結構面1 400 mm，第四道背楞距結構面2 150 mm。

安裝免套管錐形對拉螺桿時，螺桿中間段與后期澆筑混凝土接觸部位需體現涂刷一層脫模劑，保證墻體混凝土達到強度后，對拉螺桿取出。當要取出錐形螺桿時，先將楔形插銷取出，對準較小端頭往另一端敲打即可取出螺桿，模板即可拆除，免套管錐形對拉螺桿可重復利用，在卸下螺桿后，外墻采用聚合物水泥砂漿將螺桿洞填補密實，內墻采用普通水泥砂漿封堵。錐形螺桿加固效果如圖2所示。

新型免套管錐形對拉螺桿加固體系具有以下特點：（1）采用免套管錐形對拉螺桿相比預埋套筒穿墻螺桿方式，人工耗費少，節省材料，免去了套管，使工序變得簡單，提高了安拆效率。（2）較三段式止水螺桿方式，錐形螺桿安裝無須使用止水鋼板，也能達到防水效果，同時效果好。（3）操作便捷、工序簡單，提高了施工效率。

4 施工工藝

4.1 工藝流程

免套管錐形對拉螺桿加固流程：墻柱鋼筋綁扎完成并完成隱蔽驗收→鋁合金模板安裝完成→錐形對拉螺桿涂刷脫模劑→安裝對拉螺桿（大頭朝外，小頭朝內）→安裝背楞→安裝楔形插銷片→鋁合金模板調整垂直度、水平度→驗收。

4.2 施工操作要點

1）免套管錐形對拉螺桿安裝：安裝前，應將鋁合金模板表面清理干凈，刷好脫模劑，涂刷均勻，不得漏刷，根據樓層主要控制軸線、標高線及定位線完成鋁合金模板兩側拼裝，然后按照模板設計的要求間距與大頭朝外的原則，安裝前對拉螺桿涂刷脫模劑，將免套管錐形對拉螺桿逐一進行安裝，利用鐵錘將楔形插銷片卡住背楞。安裝完畢后，對鋁合金模板進行垂直度和平整度調整，并檢查插銷與背楞是否緊固。

2）拆除免套管錐形對拉螺桿：待樓層混凝土澆筑完成并達到設計強度后，用撬棍松開楔形插銷片，卸下背楞，利用鐵錘對準錐形對拉螺桿較小端頭往另一端敲打至螺桿松動取出，拆除模板。將錐形對拉螺栓清理干凈，以便下一流水段繼續使用。

5 對拉螺桿驗算

根據GB 50666—2011《混凝土結構工程施工規范》[2]，本工程最大墻厚為400 mm，初步將錐形對拉螺桿規格選擇為大頭直徑18 mm，小頭直徑14 mm，截面面積A=157 mm2，許用抗拉強度[f]=300 N/mm2，軸向受拉承載力設計值取28.1 kN。按照規范要求對拉螺桿進行承載力進行驗算，驗算公式如下：

澆筑混凝土對模板的側壓力標準值計算：

式中，F1為新澆筑混凝土對模板的最大側壓力，kN/m2；γc為混凝土的重度，取24 kN/m3；τ0為新澆筑混凝土的初凝時間，取τ0=200/（T+15）=5 h，T為混凝土溫度，取25℃；β為混凝土坍落度影響修正系數，取1.0；V為混凝土澆筑速度，取1.5 m/h；F2為混凝土振搗對模板產生的側壓力荷載設計值，kN/m2；H為混凝土側壓力計算位置處至新澆筑混凝土頂端的總高度，取2.8 m。代入數據：

取較小值為標準值，則側壓力設計值F=41.15 kN/m2。

根據GB 50666—2011《混凝土結構工程施工規范》第4.3.6條要求，側面模板的荷載基本組合效應值取傾倒時混凝土產生的施工活荷載標準值：Q2K=2.0 kN/m2。

組合荷載：

新型穿墻對拉螺桿承載力荷載：

則對拉螺桿抗拉應力為：

滿足設計要求。

故墻處對拉螺桿強度滿足設計要求。

6 質量保證措施

（1）生產廠家均嚴格按照圖紙尺寸對免套錐形對拉螺桿進行生產，同時出具具備合格資質的檢測單位對產品抽樣檢測認證的試驗報告，其質量必須符合設計要求。施工現場需對進入現場的材料進行抽樣復試，如發現不合格的材料或免套管錐形對拉螺桿質量存在嚴重問題，應責令其退場，不得用于現場施工。（2）嚴格控制錐形對拉螺桿垂直方向、水平方向之間的距離，要求鋁合金模板拼裝水平允許誤差及垂直度允許誤差為±4 mm，確保墻體截面。（3）根據鋁合金模板方案，嚴格按照錐形對拉螺桿孔位置進行施工，不得出現少安或漏安現象。（4）應根據不同墻體的厚度選用對應尺寸長度的錐形對拉螺桿，確保插銷片能夠正常安裝與背楞緊固，錐形對拉螺桿在使用過程中不得出現漏漿。（5）大面施工前，可進行單面墻體試驗性施工，觀察漏漿、成型情況，以檢驗對拉螺桿效果。

7 經濟效益及工程效益分析

以下均以單棟塔樓標準層采用不同螺桿鋁合金模板施工，單層240 m2，每平方米6個對拉螺桿，進行對比分析。

方案1：與預埋套管穿墻螺桿做法對比：PVC預埋錐形套管+T18穿墻對拉螺桿+墊片+螺母，其成本及功效分析見表1。

表1 成本及功效分析

方案2：與無套管可拆卸穿墻螺桿做法對比：高強合金鋼錐形螺桿+楔形加固片，其成本及功效分析見表2。

表2 成本及功效分析

根據工程實際經驗，方案1每層拼裝耗時2 d，方案2每層拼裝耗時1 d。方案2工效明顯優于方案1，且工序簡單，成型效果良好，總體工程效益較好。

8 結語

本項目在現澆剪力墻施工過程中，應用了2 500套新型免套管錐形對拉螺桿，加固墻體面積約420 m2。新型免套管錐形對拉螺桿施工成型質量好，可減少人工耗費，減少了模板安裝與拆除等施工工序，提高了工作效率，施工作業面干凈整潔，現場澆筑無混凝土漏漿現象，減少了建筑垃圾，有利于綠色施工，保證了項目免抹灰要求，在項目實施中取得良好的經濟效益和社會效益，可推廣應用于同類項目。