复合材料组合模板在地铁车站的应用

摘要:地铁车站主体墙、柱、梁施工,受到空间上的限制,作业场地狭小,模板随支架搭设同步进行安装,且缺乏材料堆放场地。传统的竹胶板模板和钢模都需随时配备1台吊车配合施工,增加了设备投入,且效率较低,采用长纤维增强热塑性复合材料组合模板(以下简称复合材料组合模板),轻量化是优势,其结构内部玻璃纤维的长度超出传统注塑工艺的3倍以上,大大提高了模板的拉伸,弯曲,抗冲击等力学性能,具有良好的耐热性和结构稳定性.模板结构设计上采用双层边肋设计,减少模板收缩变形及减轻模板的单板重量,搭配使用专门的加固连接件和专用施工工具进行模板拼装提高劳动效率,减低劳动成本.有着产品模数标准化,配模设计智能化,安装施工工业化,现场作业工具化等特点;同时模板拼装简便,模板结构设计上采用双层边肋设计,减少模板收缩变形,平整度及垂直度能够很好控制,模板之间错台较小,很好保证混凝土外观质量。文章结合福州市轨道交通2号线洪湾站工程,对城市地铁工程复合材料组合模板的应用进行探讨,为今后地铁工程模板施工提供参考。
  引言
  地铁车站现浇钢筋混凝土结构随着施工水平的不断提高,钢筋混凝土结构外观及缺陷等要求也已越来越严格,同时车站空间上限制,场地狭小等缺陷在施工中尤为突出。复合材料组合模板施工是新型模板施工工法,该新型建筑模板符合“以塑代木,以塑代钢”的产业政策导向,是鼓励发展的节能环保的高新技术产品,该模板的应用将大大推动建筑施工技术及工艺的进步,是一场建筑模板行业施工技术的革命[1-2]。模板废弃后,可以全部回收再生,完全消除环境污染。复合材料组合模板大大减少了混凝土的截面偏差,提高混凝土施工质量,同时模板重量轻,可人工搬运,减少设备投入,避免工序增加,降低工序交叉,大大提高了施工工效,并为后期装修施工打下良好基础,节约装修成本,具有良好的经济效益和社会效益。
  1复合材料组合模板创立背景
  项目通过对洪湾站攻坚施工任务目标进行了详细梳理及细化、分解,总体来看洪湾站2017年11月30日主体结构全部完成任务非常艰巨,存在问题和困难较多,车站被洪湾中路一分为二,需要多次交通导改,且运输通道为单通道施工,涉及作业面较多,高峰期共8个作业面在施工,如何保证各作业队的材料进场和设备正常运转尤为重要;其次为土方作业工期紧(6月30日前全部完成),剩余工程量大,每天至少出土1000m3以上,根据现场单通道施工便道及基坑安全风险等因素,同时还需满足其他作业面正常施工,面临的出土压力非常大;同时受到场地狭小限制,交叉作业频繁,相互制约因素较多,造成进场材料多次倒运,极大地降低了工作效率,每段主体结构浇筑混凝土方量大、频次高,大部分需要两台泵车双向同时浇筑,混凝土浇筑时其他工序基本不能施工,复合材料组合模板重量轻(15kg/m2),便于人工搬运,每段浇筑完成后可直接人工拆除后安装于下一段,与竹胶木板和钢模板(安装及拆除需借助吊车)相比极大地减少吊车的使用,缓解通道的使用频率[3]。
  2工程实例
  2.1工程概况
  洪湾站为福州地铁2号线第9个车站,地下两层岛式车站,位于仓山区金祥路与洪湾路的十字路口,沿金祥路东西向设置站位。车站全长208.5m,标准段宽为19.7m,端头井宽度为23.8m,标准段基坑深度为约16.6m,端头井基坑深度约18m。车站主体结构施工按其结构特性分为10段施工,每段平均长度为18~22m,标准段站台层高度为6.35m,站厅层高度为4.85m。底板厚0.9m,中板厚0.4m,顶板厚0.8m,每个施工段在竖向空间上分为5部分先后施工,分别为底板、站台层侧墙、中板、站厅层侧墙和顶板。每个施工段的施工周期约为2个月。
  2.2施工操作要点
  操作要点(1)测量放样弹线。立柱和侧墙钢筋在底板钢筋施工预埋时,钢筋加工尺寸要准确,同时还要考虑预埋钢筋与支撑相互干扰的解决措施,避免预埋钢筋过长,造成割接现象发生,加工前,现场技术人员要对受干扰的钢筋进行统计,单独下料,钢筋预埋前要定位准确,间距控制在允许范围内,预埋套筒要采取保护措施,钢筋绑扎要随支架搭设一起施工,保护层垫块绑扎到主筋上,避免受力过大造成保护层厚度不足。(2)钢筋绑扎。立柱和侧墙钢筋在底板钢筋施工预埋时,钢筋加工尺寸要准确,同时还要考虑预埋钢筋与支撑相互干扰的解决措施,避免预埋钢筋过长,造成割接现象发生,加工前,现场技术人员要对受干扰的钢筋进行统计,单独下料,钢筋预埋前要定位准确,间距控制在允许范围内,预埋套筒要采取保护措施,钢筋绑扎要随支架搭设一起施工,保护层垫块绑扎到主筋上,避免受力过大造成保护层厚度不足。(3)模板安装。①弹线放样、植定位筋:弹出墙面实体线和检查控制线,沿实体线内侧每间距1.5m植φ12x150mm的定位筋。②找平:施工前提前采用砂浆找平,保证支模前强度。③预留施工缝:为墙板装拆工艺需要,沿梁侧板底边缘安装墙顶塑料条,塑料条的下口与墙模板顶端预留10~20mm的施工缝。④吊装合模:板面制有大的对拉螺栓孔的版式单元按顺序垂直吊至对应的位置,使其下端部落在水平线上→用钢管作临时支撑,把墙模板推进与塑料条平齐→起吊第二版式单元→平转卡扣与个版式单元相连接→锲上插销→重复吊装工序直至所有版式单元完成连接封闭→卸除临时支撑→核对墙体尺寸→挂吊锤校正墙体垂直度。⑤加固:自下而上将墙体横楞方木放于环扣内→穿对拉螺栓和限位套→竖楞采用双钢管背附于横楞钢管外侧→穿墙螺栓从竖楞双钢管的空挡穿过→锁紧山形扣及对拉螺栓。墙体竖楞间距和穿墙螺栓间距均按设计计算。(4)支架搭设。车站采用满堂架+对顶施工的工艺,侧墙和顶板(中板)同时浇筑施工,所以作业空间狭窄,现场环境复杂,现场操作不方便,效率低,复合材料组合模板重量轻,15kg/m2,加固简单,组合式手柄连接拼装,施工方便、灵活、效率高,便于在狭小空间操作。现场采用钢管加固,竖向单拼间距400mm,横向双拼间距600mm,相比节省加固材料约30%。(5)混凝土浇筑。侧墙施工工艺是与中板(顶板)同时浇筑,侧墙混凝土高度达到6.35m(4.85m),严格控制进场混凝土塌落度,浇筑时,混凝土距底不超过2m。浇筑时纵向分段水平分层,层高不超过2m,加强振捣,钢筋密集部位(梁柱节点)要加密振捣,严格控制混凝土泵送速度。成型效果好,表面平整度、垂直度≤2mm,整体观感好,达到清水墙效果[4]。(6)模板拆除。拆除模板时,拧动手柄无需用力敲打,可延长模板使用寿命;模板拆除清理后可人工搬运至下一施工段进行拼装;掌握拆模时间,加强砼成品的养护。
  3复合材料组合模板成功解决现场难点
  3.1解决了单通道施工占用时间
  车站受场地条件制约,仅有1条5m宽的单通道施工便道;主体施工时作业面较多,包括土方开挖、钢支撑架设、基面处理、钢筋和架管吊装及混凝土等作业交叉施工频繁,而复合材料模板板重量轻(15kg/m2),工人可轻易搬动,不需机械设备配合,可不占用施工便道,极大地减少了占用便道时间。
  3.2解决了技术工缺乏等困难
  复合材料组合模板,规格型号齐全,与竹胶板相比无需大工加工,可直接用于拼装,采用手柄连接,工人容易操作。3.3大大提高混凝土外观质量现场成型效果非常突出,拼缝小,平整度、垂直度好,表面观感好,方柱90°角方方正正,不起砂,不漏浆。
  3.4克服模板鼓包现象
  复合材料组合模板背肋是箱型复肋结构形式,在结构性能上具有刚度大、承载力高、变形小等独特优点,模板由专业扣件组装完成后,整体框架稳定性高,单点承载力强,每平方米模板可承受2000kg以上的重量;其耐寒、耐热、抗老化、不变形、抗冲击等特点十分突出,避免传统木模容易鼓包、变形等缺陷。
  3.5降低经济成本投入
  复合材料组合模板与传统木模板经济效益比较,以车站1500m2为例,分别使用复合组合模板和传统木模板进行项目施工。使用材料不同时,因复合材料组合模板的使用周转次数可达到60~80次,故该模板可翻转至下一项目继续使用,木模板使用次数只能是3~4次,木模板的建筑造价合计12万元,复合材料组合模板施工造价合计37.5万元,从使用次数和面积数量大的工程,木模板成本呈现直线上升趋势,而复合材料组合模板恰恰相反,所以在地铁车站,复合材料组合模板的经济效益将远高于传统木模板。
  4结语
  福州市轨道交通2号线洪湾站墙、柱、梁施工过程中,采用复合材料组合模板,在材料性能和结构性能上有其独特优点,不仅极大提高了混凝土结构施工质量(垂直度、外观质量及平整度优于传统模板),施工现场干净整洁,有条不紊,且无需其他设备配合,极大缓解场地狭小等不足。既满足了工程进度要求,也达到了车站混凝土施工质量要求,为今后其他工程提供参考。
  作者:郭永利 徐瑞坤 单位:中交第三公路工程局有限公司