建筑技术丨地下室铝合金模板新体系研究与应用

1 工程概况

本工程涉及3、5、6三个独立地块，3地块处于项目核心位置，布置若干公共服务配套设施。其余地上部分为住宅、公寓型租赁住房，地下为库房、非机动车库及汽车库。5、6地块是相对静谧的居住区，地上部分为公寓型租赁住房，该区域与北侧相邻用地统筹考虑城市形态，共同形成西向开放空间。地上共5栋高层住宅楼，各地块由主楼和地下连体车库构成，其中地下车库共2层，主楼地下室共3层。工程总建筑面积达到9.9万m²，其中地下建筑面积超过3.2万m²。

2 重难点分析

本工程为重点民生工程，地处核心城区内，建设标准高，社会关注度较高，建成后用以吸引高端青年人才使用。本工程质量创优目标较高，为此需要精心策划，且精细管理。

同时，工程工期紧张，进场后图纸下发滞后50 d，尤其3、5地块进场时基坑已开挖到位，技术准备工作难度大。而且，建设单位十分关注地下室防渗漏，因此必须高度重视结构及防水层施工质量，混凝土自防水尤为重要，模板体系对混凝土成型质量起到至关重要的作用。

一般工程地下室普遍采用木模板，本工程3、5地块同时施工，若采用木模板则一次投入较大。并且地下室通常存在机房、夹层、坡道等非标设计，因此若地下室应用传统铝合金模板成本高。

在实际施工时，3、5地块同时施工，故铝合金模板的需求量较大，因此铝合金模板周转率将直接影响施工成本和施工进度。

3 技术策划要点

3.1 地下室铝合金模板新体系介绍

基于地下室工程的复杂结构特征，本研究提出了一种适配地下室工程中模板支护需求的铝合金模板新体系。

该体系是在普通铝合金模板基础上，借鉴了小钢模散拼组合形式，将墙柱模板优化为标准板散拼自由组合形式，从而改良形成的一套独立模板系统。适用于各类住宅地下室，以及商业综合体、物业楼、学校等非标建筑结构，采用全标准板+铝木结合方式，实现垂直、水平周转施工，大幅提高铝合金模板周转率。

本研究提出的地下室铝合金模板新体系主要针对地下室中的墙、梁、板、柱结构进行优化设计，地下室铝合金模板新体系组装示意如图1所示。涵盖多种小规格尺寸，具体尺寸为符合50 mm模数的方正结构，如50 mm×200 mm、50 mm×300mm和150 mm×350 mm等。对于方正结构部位采用全铝模施工，而对于不符合模数的非方正结构采用铝木结合施工。在铝木施工中，采用一次性2 mm厚高强度锰钢拉片，外墙即挡土墙采用止水拉片，其余构件采用普通拉片。

图1 地下室铝合金模板新体系组装示意

3.2 铝合金模板新体系应用要点

为打造精品工程，实现高质量交付，地下室模板体系优选金属模板，其截面控制和混凝土成型质量效果好。

本工程地下室竖向构件强度等级C 40，水平构件强度等级C35，施工时可不考虑梁柱核心区分隔浇筑问题。采用铝合金模板体系，竖向和水平构件一次支设，每层减少1道水平施工缝留设，模板采用拉片体系，有效降低螺栓孔、施工缝位置造成的防水渗漏概率。地下室采用跳仓法施工，取消后浇带留设，进一步降低渗漏风险。由于地上有5栋主楼，而地下室仅2层，为此铝合金配模时优先保证主楼区域，既满足施工主线推进，又兼顾节省施工成本。

同时考虑6地块先进行土方工程、护坡工程、降水工程及CFG桩施工，因此可将3地块部分模板周转到6地块使用。

3.3 铝合金模板配模原则

本工程3地块共3栋主楼，3–1号楼地上为钢结构，3–2号楼地上为装配式，3–3号楼地上为钢结构。3–3号楼基础需进行抗拔桩施工，抗拔桩施工及试验等约需要30 d。进场时3地块基坑已完成。

5地块共1栋主楼，5–1号楼地上为钢结构，主楼基础需进行CFG桩施工，CFG桩施工及试验等需要约30 d。进场时5地块基坑已完成。

6地块共1栋主楼，5–1号楼地上为钢结构，主楼基础需进行CFG桩施工，CFG桩施工及试验等需要约30 d。进场后需先进行土方工程、护坡工程、降水工程施工，预计需要30 d。

为了保证工程效率，最大限度地实现铝合金模板的应用价值，本研究在模板配置时进行了流水施工优化设计，实现了模板的水平周转。由于本工程在进行地下结构施工中采用大体积混凝土跳仓法施工，因此铝合金模板的施工以及周转过程需要充分考虑跳仓法施工中各地块的施工顺序和施工时间。本工程地下室为全现浇混凝土结构，地上主要为钢结构，其中3–2号地上为EVE装配式，配模时优先考虑主楼，再由主楼水平周转至车库。3地块模板配置周转如图2所示。

图2 3地块模板配置周转示意

具体配模安排如下。首先，3地块施工由南向北，优先保证3–1号楼和3–2号楼满配，3–3号楼按一半配置。且3–2号楼共3个单元，1、2单元为第一套模板，3单元为第三套模板。3–1号楼共3个流水段，分别为第二套模板，第四套模板，第五套模板。3–3号楼共2个流水段，为第六套模板。

在实际施工过程中，由于图纸下发滞后，第六套模板为后补，按原策划方案此套模板应该由第五套模板水平周转使用。5地块施工由东向西，优先保证5–1主楼1段（18层区域）配置，5地块铝合金模板周转如图3所示。1段施工至±0.000 m后再周转至2段，然后再周转至3段。

图3 5地块铝合金模板周转示意

6地块共4个流水段，由于该地块施工时间相对3地块和6地块后延，因此为了尽可能地充分利用3地块的模板，实现节约成本的目的。6地块模板全部由3地块第二套和第三套模板水平周转。6地块模板周转过程如图4所示。

图4 6地块模板周转过程示意

综上分析可知，本研究在对不同地块的地下室混凝土施工的模板支护时，充分考虑了不同地块以及不同地块之间的施工流水特征，将铝合金模板支护体系的施工流水周转实现了工效最大化设计。

本工程一共配置了7套模板，模板最大周转次数达到了8次，最小周转次数也有6次，充分发挥了每套模板的使用价值。

4 施工应用及工艺要点

4.1 模板组装

当采用铝合金模板作为混凝土浇筑的围护结构时，科学合理的模板安装过程是铝合金模板发挥最佳效能的保证。

本研究在总结地下室铝合金模板的施工工艺基础上，按照放线→安装墙模板→安装支撑架→安装梁模板→安装楼面模板→精调加固的顺序进行安装施工。

需要注意的是，在进行模板初始安装前，应熟悉安装图纸，按图纸要求和规定的规格顺序进行安装，安装前应检查并确定待安装区域的墙柱定位线测放完整、定位筋无偏差，地面标高已完成复核。

4.2 梁、柱部位应用

在地下室工程中，墙和板的面积相对较大，规格也相对标准，因此在进行铝合金模板施工时，按照常规的铝合金模板施工即可。但是地下室工程中的梁和柱会比地上结构的形式复杂。本研究在进行地下室梁和柱的铝合金模板施工时，进行了重点设计分析，得到梁柱模板体系三维效果图，如图5所示。

图5 梁、柱部位铝合金模板组装三维示意

最终确定在安装梁底模板时，需先安装支撑架，搭设梁底支撑架时，梁的两侧需多搭出一跨，横杆也需同步安装，形成“田”字形稳固结构。梁高H≤700 mm时不安装拉片加固，700 mm<H≤850 mm时横向安装一道拉片，850 mm<H≤1 050 mm时横向安装两道拉片，拉片竖向间距不大于450 mm。而对于框架柱采用方柱扣加固，框架柱扣可适用于400~1 800 mm方柱尺寸。净高h≤3 000 mm时，柱箍第一道高度150 mm，间距300 mm；3 000 mm<h≤7 000 mm时，柱箍第一道高度150 mm，间距250 mm。

4.3 铝木结合体系

在地下室结构中存在非常多的非标部位，这也是铝合金模板施工的难点。本研究提出的地下室铝合金模板新体系对于非标结构做了科学的设计优化。一方面，针对非标结构设计了多种小规格模板。另一方面则是科学灵活地采用铝木结合方式进行施工。在铝合金模板正式施工前，进行深化设计，现场用木模复尺加工拼接。

采用铝木结合的部位主要包括两个：一个是梁底部位，另一个是楼梯间处。梁底部位需要承受竖向方向的重力荷载，因此在梁的中间段部位采用铝模板，在两端衔接位置采用木模，设计是先将木模的尺寸设计好，现场精准加工后再进行安装。铝木结合部位宜不大于600 mm，且加固要牢固。

本研究在综合分析了楼梯间的结构构造特征后，确定楼梯间墙体优先采用铝模板进行布置，踏步上下异形区域采用木模嵌补处理，踏步底板、盖板采用木模处理。

4.4 工程质量分析

对已经完成混凝土浇筑并养护合格部位进行拆模处理后发现，采用本研究提出的地下室铝合金模板新体系施工的混凝土工程效果较好。墙柱垂直平整控制在5 mm以内，后续装修抹灰厚度还将进一步降低，这对于保证施工质量且节省后续抹灰费用具有显著作用。同时，采用铝模整体浇筑安装，只需墙柱放线后一次定位，显著降低了夹渣等通病。而木模的分开浇筑需多次放线，现场量裁模板才能完成安装，施工时通常存在夹渣通病。并且铝模安装简单，避免了现场大量裁切和清理，首拼熟练后安装效率大幅提高。铝模采用拉片体系施工，拆模之后拉片留于墙身内部，无贯穿孔洞，节省后期修补时间和成本，大幅降低了外墙渗漏隐患。

5 结论

针对某住宅型租赁住房项目中地下室施工时采用的铝合金模板新体系施工，进行了工艺研究和应用分析，得出如下主要结论。

（1）基于小钢模板的散拼组合形式特征，提出了一种含有多种小规格标准尺寸形式的地下室铝合金模板新体系。该体系中的模板规格为50 mm的倍数，模板形式多样且适配地下室的复杂构造。

（2）在进行地下室铝合金模板新体系施工时，设计了科学合理的适配跳仓法施工的水平流转方案。单组模板的最大水平流转次数达到8次，最小流转次数为6次，极大限度地提升了地下室铝合金模板的工效。

（3）针对地下室中的梁柱和楼梯间部位的特异性特征，采用灵活合理的铝木结合形式施工，保证了模板体系的普遍适配性。经拆模后观测，混凝土工程质量效果好，平整度高，且无贯穿孔洞，极大地提升了抗渗性能。