武旭龍，董善白，代德齊，汪鼎華，仲繼壽，陳偉光，柳雪春，吳鳳霞，楊得志

(1.深圳市卓越工業(yè)化智能建造開發(fā)有限公司，廣東 深圳 518000； 2.深圳市協(xié)鵬建筑與工程設(shè)計(jì)有限公司， 廣東 深圳 518000； 3.中國建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100044； 4.廣東華楠駿業(yè)機(jī)械制造有限公司，廣東 東莞 523000)

0 引言

模板工程是現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工的重要組成部分，約占主體工程總造價(jià)的35%、總用工量的50%、總工期的50%，同時模板工程質(zhì)量直接影響構(gòu)件幾何尺寸、外觀平整度甚至結(jié)構(gòu)安全。由于模板工程需完成模板安裝、拆除、清理、修復(fù)、轉(zhuǎn)運(yùn)等一系列重復(fù)性工作，且大量工作需人工操作，因此存在造價(jià)高、工時長、工程質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。為實(shí)現(xiàn)新型建筑工業(yè)化，提出落地式空中造樓機(jī)自動開合模技術(shù)，為解決上述問題提供了新思路。

在落地式空中造樓機(jī)中，基于自動開合模功能的新型模板體系由吊掛在造樓機(jī)頂部鋼平臺底面及與剪力墻分布一致的內(nèi)、外模板組成。由剪力墻、柱或梁圍合形成的矩形空間對應(yīng)1組內(nèi)模板，每段外墻對應(yīng)1組外模板。內(nèi)、外模板通過過渡連接裝置與頂部鋼平臺相連(見圖1)。

圖1 模板模架體系

1 落地式空中造樓機(jī)模板工程

與普通模板工程現(xiàn)場逐個構(gòu)件定位、組裝、固定模板的工法不同，落地式空中造樓機(jī)模板工程是一次性定位組裝后，懸吊在空中造樓機(jī)頂部鋼平臺隨之升降，沿豎向逐層完成合模(支模)和開模(拆模)過程，包括模板定位、組裝、微調(diào)和運(yùn)行等工藝流程。

1.1 模板定位與組裝

由于模板下部防滲漏裝置可調(diào)節(jié)高度有限，因此樓面平整度需控制在±10mm以內(nèi)，水平距待澆筑墻梁邊線150mm范圍內(nèi)的平整度要求控制在±5mm以內(nèi)。與普通模板施工方法一樣，首先進(jìn)行墻梁定位劃線，然后校核預(yù)先埋設(shè)在樓板內(nèi)或焊接在剪力墻豎向鋼筋底部的定位角鋼框。經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)對比，如果采用角鋼框定位方式，用鋼量較大，焊接變形較大，現(xiàn)場安裝工藝較復(fù)雜，且需人工二次將角鋼框與豎向剪力墻鋼筋底部焊接。如果采用預(yù)置角鋼四角定位方式，需將角鋼預(yù)埋在樓板內(nèi)，但無須進(jìn)行二次施工，結(jié)構(gòu)簡單，定位準(zhǔn)確。

檢查模板規(guī)格尺寸、平整度及組合模板的縫寬及其平整度等符合要求后，按內(nèi)、外模板組對應(yīng)的房間或外墻編號，根據(jù)現(xiàn)場平面圖進(jìn)行吊裝，并與頂部鋼平臺過渡連接裝置固定。

1.1.1模板體系初次微調(diào)

模板體系運(yùn)輸與組裝過程均會形成偏差，因此，模板初次就位后常出現(xiàn)內(nèi)模板與樓面墻梁定位基準(zhǔn)線(定位角鋼)不重合的現(xiàn)象，需局部調(diào)整。

當(dāng)模板體系整體下落至距樓地面20mm時，松開水平微調(diào)機(jī)構(gòu)螺栓，開啟自動開合模機(jī)構(gòu)，模板在合模過程中通過定位角鋼約束自動找正，找正后擰緊水平微調(diào)機(jī)構(gòu)螺栓。

1.1.2工藝流程

1)墻梁定位放線后安裝墻梁鋼筋網(wǎng)(籠)、非承重外圍護(hù)預(yù)制構(gòu)件，預(yù)留預(yù)埋機(jī)電管線，并安裝門窗洞口模板及支撐。

2)頂部鋼平臺下降2.5個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)后，內(nèi)、外模板自動合模，內(nèi)、外模板上部鎖定，并安裝外墻模板對拉螺栓。

3)對稱分段分層澆筑墻梁混凝土，達(dá)到開模強(qiáng)度后解鎖內(nèi)、外模板并拆除外墻對拉螺栓，內(nèi)、外模板自動開模。

4)頂部鋼平臺提升3.5個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)后清理內(nèi)、外模板。

5)定位樓面標(biāo)高后，雙梁行車平臺提升1個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，雙梁行車吊裝鋼筋桁架樓承板或疊合樓板，人工安裝樓面負(fù)彎矩鋼筋，并預(yù)留預(yù)埋樓面管線后澆筑樓面混凝土。

6)以樓層為單位，重復(fù)上述工藝流程。

1.1.3沿高度墻梁厚度的適配

當(dāng)高層建筑剪力墻沿高度方向存在變截面設(shè)計(jì)時，新型模板體系采用變換角模的方法適應(yīng)墻體厚度的變化。此時，平模保持不變，僅需改變連桿支座連接孔位置?？组g距為變截面厚度的差值，一般為50mm。角模采用模塊化組合設(shè)計(jì)，并根據(jù)變截面次數(shù)確定角模規(guī)格數(shù)量。當(dāng)需要變截面時，僅需更換角模規(guī)格和連桿支座連接孔位置，無須整體拆卸模板(見圖2)。

圖2 連桿支座連接孔調(diào)整

1.2 混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)包括模板表面處理、防漏漿處理、墻梁與樓板混凝土澆筑、二次澆筑施工縫處理、養(yǎng)護(hù)等。

1.2.1涂刷脫模劑

采用鋁模板時需在模板表面涂刷脫模劑，且不得污染鋼筋和成品混凝土。清理模板時，隨時處理灰漿、油污等。

1.2.2防漏漿處理

樓面平整度和模板剛性均會造成模板底部漏漿。除對樓面平整度提出要求外，目前一般模板工程會采用在模板底部壓海綿條、墊木條、噴發(fā)泡膠等方法進(jìn)行防漏漿處理，增加了工時和材料，處理效果不理想。新型模板體系在模板底部設(shè)置了帶有T形槽的鋁型材，并在T形槽內(nèi)插入T形橡膠條(見圖3)。當(dāng)模板與樓面接觸時可將橡膠條壓扁，實(shí)現(xiàn)模板底縫密封的目的，從而有效解決剪力墻澆筑“爛根”的問題。

圖3 防漏漿裝置

1.2.3墻梁與樓面混凝土澆筑

墻梁采用自密實(shí)混凝土澆筑，減少振搗次數(shù)或免振搗。在頂部鋼平臺對應(yīng)墻梁位置分散設(shè)置下料點(diǎn)，采用布料桿直接插入鋼平臺預(yù)留洞口澆筑墻體混凝土?；炷翝仓戤吅?，應(yīng)按抄平標(biāo)高找平，為格構(gòu)樓承板、預(yù)制疊合板或鋁模板提供平整的安裝面。樓板采用普通混凝土澆筑，通過集成在智能雙梁行車上的二次布料機(jī)水平往返布料。

1.2.4墻梁與樓板二次澆筑施工縫處理

落地式空中造樓機(jī)建造工法無法實(shí)現(xiàn)全鋁模板體系墻梁混凝土與樓板混凝土一次澆筑，因此樓板與墻體之間存在冷縫。當(dāng)采用普通鋁模板時，由于樓面模板與混凝土墻體之間的接縫不嚴(yán)密，會造成樓面混凝土漏漿到混凝土墻體表面的現(xiàn)象。

因此，在普通工法中，墻與樓板間的施工縫留置在距板底20～30mm處。支設(shè)模板時采用鋁模板作為冷縫側(cè)模，通過支撐架設(shè)置間距為600mm左右的水平支撐，對鋁模板進(jìn)行側(cè)向支撐，并在鋁模板與墻面之間粘貼海綿條。

采用落地式空中造樓機(jī)建造工法時，首先在墻體豎向鋼筋上部標(biāo)注墻體澆筑高度，澆筑高度應(yīng)高出樓板底標(biāo)高20mm。吊裝格構(gòu)樓承板或預(yù)制疊合板前，剔除并清理墻頂松動石、浮漿層。采用一般鋁模板時，僅需在墻側(cè)模板邊上粘貼海綿條或橡膠條，即可避免漏漿。

1.2.5開模與養(yǎng)護(hù)

在常溫條件下，墻體混凝土強(qiáng)度>1N/mm2時方可開模。開模后，開啟內(nèi)模板下方布置的噴淋體系對混凝土墻體進(jìn)行淋水養(yǎng)護(hù)，淋水次數(shù)根據(jù)混凝土濕潤狀態(tài)確定，養(yǎng)護(hù)時間為3d。

2 自動開合模體系

2.1 內(nèi)模板

內(nèi)模板體系包括上中心架、下中心架、平模、角模、連桿、電動驅(qū)動絲杠、水平微調(diào)機(jī)構(gòu)、防漏漿裝置等，形成四面閉合的矩形模板(見圖4)。平模和角模均由背架和面板組成，背架采用型材整體焊接而成，面板由標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)尺寸的鋁模板或免脫模劑模板組合而成。平模和角模與下中心架采用水平連桿鉸接，并通過吊桿與下中心架的水平滑輪裝置相連，下中心架通過電動驅(qū)動絲杠與上中心架連接，上中心架通過過渡連接裝置與鋼結(jié)構(gòu)平臺固定。電動驅(qū)動絲杠沿垂直方向運(yùn)行，帶動下中心架上下運(yùn)行，通過水平連桿帶動矩形模板水平收縮或外移，實(shí)現(xiàn)開?；蚝夏?。

圖4 內(nèi)模板體系組成部分

與普通模板體系相比，新型內(nèi)模板體系具有以下特點(diǎn)：①模板規(guī)格化、定型化，鋁模板剛度大，面板可采用免脫模劑材料。②平模和角模均為水平移動實(shí)現(xiàn)開合模動作，避免了模板與混凝土之間的摩擦損傷。模板周轉(zhuǎn)次數(shù)可達(dá)200次以上，可滿足工程一次組裝、全高度使用要求。③僅需調(diào)整角模規(guī)格及角模和平模連桿支座連接孔位置，即可滿足高層住宅剪力墻厚度沿高度變化的需求。④模板下部密封膠條構(gòu)造可有效防止模板下部漏漿。

2.2 外模板

外模板體系由面板、背架、吊桿、過渡連接裝置、電動推桿、操作平臺及護(hù)欄等組成。背架采用型材整體焊接而成，面板由標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)的鋁模板組合而成。外模板通過平行四連桿形式的吊桿與鋼結(jié)構(gòu)平臺下部的過渡連接裝置鉸接。在操作平臺上布置電動推桿，并與內(nèi)模板上中心架相連。電機(jī)驅(qū)動推桿伸縮，實(shí)現(xiàn)開模或合模(見圖5)。

圖5 外模板體系組成部分

與普通外模板相比，新型外模板體系具有以下特點(diǎn)：①外模板通過平行四連桿機(jī)構(gòu)與頂部鋼平臺鉸接，保證外模板的自然垂直。②外模板設(shè)有三向調(diào)整機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)精確定位。與頂部鋼平臺的連接支座采用長條孔，可實(shí)現(xiàn)沿外墻方向調(diào)整。電動推桿配置行程傳感器，可實(shí)現(xiàn)垂直外墻方向的調(diào)整。平行四連桿長度可調(diào)，可實(shí)現(xiàn)豎向位置的調(diào)整。③通過電動推桿運(yùn)行驅(qū)動外模板開合，每個電動推桿推力≥20kN。

2.3 模板定位與固定

2.3.1內(nèi)模板固定

內(nèi)模板就位時，下部水平位置依靠角鋼定位，定位精度為0～2mm。內(nèi)模板之間采用連桿連接，連桿兩端設(shè)有左右螺紋絲桿(見圖6)，通過旋轉(zhuǎn)中間管調(diào)整整體長度，保證內(nèi)模板之間安裝位置準(zhǔn)確，且承擔(dān)混凝土澆筑時產(chǎn)生的側(cè)壓力，防止內(nèi)模板位置發(fā)生偏移。

圖6 連桿結(jié)構(gòu)

2.3.2內(nèi)模板與外模板固定

內(nèi)模板與外模板采用穿墻螺栓固定，抵抗混凝土澆筑時產(chǎn)生的側(cè)壓力，從內(nèi)模板一側(cè)先后穿入對拉螺栓和套管，將柔性密封塞從兩側(cè)分別塞入內(nèi)模板孔中，使密封塞與套管端面壓緊，并穿入支撐管頂在密封塞、擋板和螺栓上，將支撐管固定在模板背架上。開模前將螺母和擋板取下，取出對拉螺栓后自動開模。

2.4 防漏漿裝置檢查與更換

由于模板底部防漏漿橡膠條易損壞，需定期維護(hù)和更換，所以模板下部結(jié)構(gòu)采用帶有T形槽的結(jié)構(gòu)，以快速更換橡膠條。

3 工程應(yīng)用

該新型模板體系在深圳卓越蔚藍(lán)鉑樾府一期主體工程10號樓進(jìn)行了應(yīng)用。工程實(shí)踐表明，該新型模板體系實(shí)現(xiàn)了模板自動開合、自動定位運(yùn)行。開模后的混凝土表面光滑、色澤均勻，每層結(jié)構(gòu)實(shí)測的水平和垂直方向平整度均達(dá)到清水混凝土效果，質(zhì)量滿足要求。

4 結(jié)語

該新型模板體系是實(shí)現(xiàn)落地式空中造樓機(jī)建造工法的核心，通過設(shè)備研制和示范建造，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

1)模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)、外模板單元庫可適配各類標(biāo)準(zhǔn)的住宅要求。通過模數(shù)協(xié)調(diào)可實(shí)現(xiàn)建造工法、部品安裝和混凝土澆筑等工序協(xié)調(diào)及配套部品和建造質(zhì)量之間的公差協(xié)調(diào)。

2)自動開合模體系可實(shí)現(xiàn)自動開合模、自動定位等多種功能，將傳統(tǒng)的人工支模、拆模過程轉(zhuǎn)化為機(jī)械化、自動化的開合模過程。

3)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)與模塊化組合的模板體系解決了模板超大、超重、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸和現(xiàn)場安裝的問題，不僅可滿足工程現(xiàn)場便捷、快速、精準(zhǔn)組裝及維修要求，又可滿足快速拆卸、運(yùn)輸、儲存等重復(fù)使用要求。

4)通過變換角模組合單元可適應(yīng)高層住宅剪力墻厚度沿高度變化的需求。