狹小空腔可收合模板體系設(shè)計及應(yīng)用*

上海建工四建集團(tuán)有限公司 上海 201103

1 工程概況

上海交響樂團(tuán)新建工程排演廳A、B廳為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系，本工程建成后為擁有1 200座的中型乙等劇場。抗震設(shè)防分類為乙類建筑，抗震設(shè)防烈度為7度，按8度采取抗震構(gòu)造措施。工程平面如圖1所示。

圖1 上海交響樂團(tuán)新建工程底層平面

為滿足聽眾對音樂的追求和享受高標(biāo)準(zhǔn)聲效的環(huán)境要求，設(shè)計師們挖空心思勾勒出各種聲效極佳的建筑方案，想盡辦法阻止外界噪聲和振動干擾傳入演奏播放現(xiàn)場。

為有效阻隔鄰近地鐵產(chǎn)生的振動，排演廳結(jié)構(gòu)是坐落在隔振器上的浮筑結(jié)構(gòu)。排演廳A有108 個柱墩，206 個隔振器；排演廳B有60 個柱墩，94 個隔振器。

同時，為防止周邊噪聲影響，排演廳頂板、底板和四周剪力墻均設(shè)計為雙層結(jié)構(gòu)。雙層剪力墻單板厚200 mm，底板上層板厚400 mm，下層板厚200 mm，頂板雙層板厚均為200 mm。雙層混凝土墻由內(nèi)外兩側(cè)厚200 mm的剪力墻加中間空腔組成，雙層墻外徑尺寸：800 mm、900 mm、1 000 mm，其中排演廳A為800 mm和1 000 mm兩種規(guī)格，排演廳B為900 mm。排演廳A雙層剪力墻間空腔寬度為400 mm和600 mm兩種規(guī)格，排演廳B雙層剪力墻間空腔寬度為500 mm（圖2、圖3）。

2 工程施工難點分析[1-3]

2.1 空腔空間狹小

排演廳A、B廳為達(dá)到較高的聲學(xué)要求，設(shè)計成雙層底板、雙層板墻和雙層頂板的雙層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。具體為2 層厚200 mm的鋼筋混凝土板之間有400 mm、500 mm、600 mm等間距不等的空腔，再通過間距3～4 m的井字形梁和柱連系在一起。由于空腔間距較小，操作工人并無操作空間，模板支撐施工和拆除難度非常大（圖4）。

圖2 排演廳A、B廳剖面

圖3 排演廳A平面

圖4 雙層墻空腔示意

2.2 空腔內(nèi)不能留有聲橋

聲學(xué)設(shè)計要求雙層混凝土墻空腔之間不能保留可以傳遞聲音的聲橋，即空腔內(nèi)任何澆搗混凝土用的支撐體系和圍護(hù)體系必須全部拆除。

2.3 雙層混凝土墻豎向懸臂長

排演廳雙層墻從底板至頂板最大凈距25 m，寬僅1 m，無中間樓板支撐，高寬比極大，垂直度很難控制。

2.4 施工工期緊

排演廳A共7 段雙層混凝土墻，每段需按混凝土墻和蓋梁分2 次澆搗混凝土。按施工生產(chǎn)部門計劃，雙層混凝土墻的施工時間僅僅3 個月，即1 個月要施工2 段雙層混凝土墻，施工工期非常緊迫。

3 方案比選[4,5]

3.1 傳統(tǒng)全木模

可操作性：適用于寬600 mm以上的空腔，小于600 mm的空腔無法操作。

特點：為傳統(tǒng)工藝，雙層墻體也不能同時施工，只能先做一側(cè)，澆搗完畢拆模后再做另外一側(cè)，每個空腔多2 條豎向施工縫，施工速度慢。

3.2 玻璃鋼定制模板

可操作性：定加工尺寸，所有空腔均可施工。

特點：內(nèi)外側(cè)墻可同時澆搗，各規(guī)格需定加工，造價高，加工周期長，且澆搗混凝土后難以拆除。

3.3 鋼筋混凝土預(yù)制空腔模板

可操作性：可用于所有空腔。

特點：荷載加大，空腔內(nèi)留有支撐，不能滿足設(shè)計無聲橋的要求。

3.4 定制鋼模

可操作性：定制加工，可用于所有空腔尺寸。

特點：內(nèi)外側(cè)墻同時施工，可拆除，需定加工。

3.5 經(jīng)濟(jì)效益對比

雖然定制鋼模的一次性加工成本比較昂貴，但是使用周轉(zhuǎn)次數(shù)較之普通木模更佳，而且操作簡便，施工周期短。

據(jù)測算，定制鋼模在周轉(zhuǎn)使用6 次后，單位成本就能比普通木模低，并且隨使用次數(shù)的增加，單位成本將逐漸減少。如果從綠色環(huán)保等方面綜合考慮，定制鋼模的經(jīng)濟(jì)性愈發(fā)明顯，是值得推廣的空腔模板方案，應(yīng)用前景將十分廣闊。

4 狹小空腔可收合模板的體系設(shè)計[6,7]

4.1 雙層混凝土墻模板支撐體系

雙層混凝土墻模板支撐體系采用厚4 mm的Q235鋼板，鋼板上焊接布置縱橫向方鋼和扁鐵的剛度加強件，組成單片支撐體系。一個空腔由內(nèi)外2 片支撐體系通過提升桿連桿組成，以塑造混凝土造型。其構(gòu)造如圖5、圖6。

（a）鋼板1采用厚4mm的鋼板，鋼板上每450 mm間距設(shè)一圓形孔洞，具體大小與所用螺桿直徑相匹配，用于穿墻螺桿并與雙層板墻外側(cè)模板連接。

（b）鋼板2采用寬50 mm、厚5 mm的鋼板，焊接于鋼板1上，作為鋼模水平龍骨。

（c）采用40 mm×60 mm×3.5 mm的方鋼管，焊接于鋼板1上，作為鋼模豎向龍骨。

（d）鋼板1兩側(cè)采用50 mm×5 mm的角鋼，焊于兩側(cè)豎向方鋼管上，用于鋼模與鋼模、或鋼模與木模間的拼接。

（e）鋼板1上，在有圓形孔洞處，焊接與穿墻螺桿相匹配的螺帽，用于穿墻螺桿的固定。

（f）在鋼模豎向龍骨靠上部位側(cè)邊設(shè)置吊環(huán)，用于鋼模的運輸與安裝。

（g）提升桿采用厚8 mm的鋼板，作為鋼模連接提升拆卸裝置部件。

（h）連接片采用厚6 mm的鋼板，作為提升桿與鋼模的連接裝置。

（i）螺栓用于提升桿與連接片、連接片與鋼模之間的連接。

圖5 大鋼模

圖6 對拉螺桿與鋼模連接細(xì)部節(jié)點

4.2 雙層墻模板拆除提升系統(tǒng)

針對鋼模與混凝土粘連后難以拆除的問題，特此設(shè)計了一組提升裝置，借鑒雨傘撐開合攏的原理，設(shè)計制作了一種可閉合的支撐體系，支撐體系提升桿上升帶動模板體系合攏，與混凝土面脫開。提升體系與提升桿連接、配合中軸提升。其構(gòu)造如圖7。

（a）采用6 塊14a#槽鋼，每2 塊一組，拼接成工字形，作為提升拆卸裝置的骨架。

（b）加勁板1采用厚20 mm鋼板，將工字形骨架上下2 組槽鋼焊接連接。

（c）加勁板2采用厚10 mm鋼板，將工字形骨架內(nèi)角槽鋼焊接連接。

（d）采用4 根120 mm×80 mm×8 mm的方鋼管，作為提升裝置骨架的撐腳，并在方鋼管上開多組小孔（每組4 對小孔，每組間距根據(jù)實際需要確定。

圖7 提升裝置

（e）在方鋼管頂部設(shè)置吊環(huán)，以便于拆卸系統(tǒng)的運輸與安裝。

（f）長絲桿裝置由Φ30 mm的帶絲牙鋼桿和2 塊厚12 mm鋼板組成，鋼板上開孔，配螺栓，用于與鋼模中提升桿的連接。

（g）軸承由厚14 mm與厚20 mm鋼板組成，擱置在工字型骨架上。

（h）轉(zhuǎn)盤由螺帽和鋼板組成，與長絲桿裝置匹配，供施工人員操作使用。

4.3 特小空腔的定制角模

空腔內(nèi)四側(cè)均為定加工鋼模，雙層板墻外側(cè)為傳統(tǒng)木模。空腔內(nèi)為4 個角模拼接而成。由塔吊將4 塊角模分別吊裝進(jìn)入空腔，然后依靠對拉螺桿拉緊固定（圖8）。

圖8 鋼模安裝平面示意

5 狹小空腔可收合模板體系施工工藝

5.1 定制鋼模施工工況

現(xiàn)場安裝時，既要保證軸線及彈線的準(zhǔn)確性，又要確保鋼模的正確安裝。

其具體操作流程如下：

（a）支模階段，將塔吊配合安裝鋼模；

（b）拆模階段，安裝好提升拆卸裝置，提升中間傳動桿，將鋼模與混凝土脫離，然后拆除提升拆卸裝置；

（c）塔吊配合，將鋼模吊出空腔。

5.2 幾何尺寸和垂直度控制

定制鋼模吊入空腔安裝時必須對號入座，相應(yīng)的空腔規(guī)格與模板尺寸型號相對應(yīng)?？涨粚挾鹊目刂瓶繉輻U收緊兩側(cè)鋼模。雙層混凝土墻的垂直度依靠屋頂高排架控制和調(diào)整。根據(jù)《鋼筋混凝土施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB 50204—2011）表4.2.7對施工完畢的鋼筋混凝土雙層板墻及其空腔進(jìn)行尺寸檢驗。

5.3 狹小空腔可收合模板體系的技術(shù)要點

本工程通過對模板加工本身的尺寸、材料控制和空腔結(jié)構(gòu)施工時的技術(shù)要素來控制構(gòu)件成型后的尺寸，最終達(dá)到設(shè)計要求。

（a）模板加工過程中對模板組成部件的尺寸、材質(zhì)進(jìn)行檢查檢驗。并對組裝好的模板組織驗收工作。

（b）現(xiàn)場施工時對模板安裝尺寸進(jìn)行檢查檢驗，必須符合設(shè)計圖紙和規(guī)范要求。

混凝土澆搗時必須考慮模板體系的整體受力，澆搗程序需嚴(yán)格控制。

5.4 模板體系設(shè)計加工技術(shù)質(zhì)量要求

為保證模板的強度和剛度，設(shè)計時必須經(jīng)過計算和經(jīng)驗預(yù)估，確定模板的材質(zhì)與尺寸要求。模板施工時必須考慮細(xì)節(jié)問題，包括對拉螺桿節(jié)點處理、模板拼縫節(jié)點處理、模板安裝和拆除施工的關(guān)鍵步驟等。需進(jìn)行詳細(xì)的施工技術(shù)質(zhì)量和安全交底。對于模板的安裝順序，關(guān)鍵過程控制以及模板的拆除都應(yīng)該敘述清楚，對第一線的操作人員應(yīng)該進(jìn)行專門培訓(xùn)，使其了解整個施工過程。

5.5 雙層混凝土墻的混凝土澆搗技術(shù)質(zhì)量控制措施

雙層混凝土墻具有雙墻間距小、單墻高寬比大、墻體橫向長度長、內(nèi)部鋼筋間距密等特點，與普通混凝土澆搗施工相比，定制模板方案具有特殊性，與一般的模板施工稍有差別，澆搗混凝土方式也應(yīng)按實際情況根據(jù)經(jīng)驗實施。混凝土墻高度較高時應(yīng)對整圈墻內(nèi)混凝土逐層澆搗，不宜集中在一處直接澆筑至墻頂，以控制相鄰模板的壓力差，減小混凝土墻因澆搗產(chǎn)生變形過大?；炷琳駬v必須到位，否則由于墻高比較高，會導(dǎo)致墻角處混凝土振搗不密實，出現(xiàn)蜂窩麻面甚至露筋現(xiàn)象。同時應(yīng)密切關(guān)注模板拼縫和對拉螺桿節(jié)點是否變形，采取有效措施保障混凝土澆搗順利進(jìn)行。

5.6 雙層混凝土墻施工技術(shù)質(zhì)量控制措施

由于音樂廳類建筑是一種大空間建筑物，四周的墻體高寬比比較大，墻體豎向懸臂較長，施工時豎向垂直度、橫向水平偏差等技術(shù)指標(biāo)較難控制，應(yīng)因地制宜，直接或間接利用施工現(xiàn)場的條件進(jìn)行這2 項技術(shù)指標(biāo)控制。

模板拼縫漏漿會導(dǎo)致混凝土構(gòu)件成品表觀質(zhì)量偏低，漏漿嚴(yán)重時會造成模板難以拆除甚至無法拆除。故對于定制模板的防漏漿技術(shù)措施必須專項專制，與施工方案交底一同交予施工操作人員，告知其漏漿的嚴(yán)重后果，必須嚴(yán)格按技術(shù)方案進(jìn)行施工。施工完畢應(yīng)全數(shù)檢查拼縫質(zhì)量。

5.7 澆筑混凝土效果評測

采用鋼模支模澆筑的混凝土，目測沒有蜂巢，表面平滑。實測尺寸偏差在允許范圍內(nèi)。本工程經(jīng)現(xiàn)場查看，混凝土空腔的外觀質(zhì)量無明顯缺陷，不存在露筋、蜂窩、孔洞、夾渣、裂縫等外觀問題?；炷帘砻嫫秸鉂?，模板拼縫整齊，相鄰模板接觸面表面平整度符合要求。

鋼木混合定制模板制作的空腔和全鋼模制作的空腔外觀差異不明顯，混凝土表面均平整無缺陷（圖9）。

圖9 拆除模板后的混凝土空腔

6 結(jié)語

圍繞狹小空腔可收合模板體系設(shè)計及應(yīng)用技術(shù)，我們以上海交響樂團(tuán)新建工程為背景，進(jìn)行了近2 年的研究，目前已順利完成示范工程，完成了排演廳雙層結(jié)構(gòu)的施工作業(yè)。為狹小鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)空腔雙側(cè)剪力墻同時施工積累了寶貴經(jīng)驗。