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綜合管廊施工模板體系對(duì)比分析
地下綜合管廊常見施工方法有明挖現(xiàn)澆法、明挖預(yù)制拼裝法、盾構(gòu)法、頂管法、淺埋暗挖法等,其中明挖現(xiàn)澆法是當(dāng)前綜合管廊施工時(shí)常用的施工工法。本文以明挖現(xiàn)澆法施工進(jìn)行分析,城市地下綜合管廊在采用明挖現(xiàn)澆施工時(shí),存在露天作業(yè),受自然環(huán)境影響大,季節(jié)性施工特征明顯,施工幅面長、分段多等特點(diǎn)。同時(shí)還存在項(xiàng)目質(zhì)量要求高,工期緊等特征。此時(shí)要求各類模板通過合理的方案與施工工藝設(shè)計(jì)減少模板與加固材料的投入量,簡化加固程序,提升現(xiàn)場(chǎng)的施工效率的同時(shí)確保混凝土的成型質(zhì)量。
一、產(chǎn)品穩(wěn)定性和混凝土成型質(zhì)量:露天作業(yè)時(shí)模板需經(jīng)受長時(shí)間的風(fēng)吹日曬雨淋,要求模板能具備良好的耐候性。同時(shí),混凝土是一種強(qiáng)堿性物質(zhì),故要求與之接觸的模板具備一定的抗堿性能,確保模板產(chǎn)品性能和混凝土成型質(zhì)量的穩(wěn)定性。
(1)木膠合板和覆塑模板:吸水性強(qiáng),遇水后容易出現(xiàn)開膠、分層、翹曲變形的現(xiàn)象,耐候性差。在雨季施工及南方多雨地區(qū),若遇季節(jié)性大雨或暴雨管廊施工基坑易積水,模板經(jīng)水泡后整體強(qiáng)度和產(chǎn)品質(zhì)量顯著下降,周轉(zhuǎn)使用次數(shù)大幅下降。使用后期混凝土面易出現(xiàn)麻面,甚至部分模板粘嵌在混凝土上,成型質(zhì)量大幅下降并影響拆模效率。
(2)組合鋼模板:露天環(huán)境下特別在潮濕多雨地區(qū)易發(fā)生銹蝕現(xiàn)象。若想確保混凝土成型面質(zhì)量每次使用后需打磨、保養(yǎng),一般項(xiàng)目使用至多兩到三次也必須進(jìn)行一次打磨、保養(yǎng)。同時(shí),鋼模板在施工過程中受到撞擊、沖擊等易發(fā)生塑性變形,需經(jīng)常性進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校正甚至返廠校正,影響施工效率及混凝土成型質(zhì)量。
(3)鋁合金模板:鋁作為一種很活潑的金屬,它能與酸作用置換出酸中的氫,也能與堿作用生成鋁酸鹽。金屬鋁在空氣中很容易被氧化生成氧化鋁(Al2O3)。氧化鋁在空氣和水中是穩(wěn)定的,但在酸性和堿性環(huán)境下,就能與酸或堿反應(yīng)。因此鋁合金模板施工中,首先是鋁被氧化,然后氧化鋁(Al2O3)與混凝土中的強(qiáng)堿反生反應(yīng),Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O,即表面的氧化層被破壞。之后,金屬鋁遇水反應(yīng),置換出水中的氫氣,并生成凝膠狀氫氧化鋁Al(OH)3,但氫氧化鋁Al(OH)3在可溶解在堿性溶液中,Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O。這樣在堿性環(huán)境中,鋁將不斷與水反應(yīng),生成氫氣,直到金屬鋁消耗殆盡為止。同時(shí),在發(fā)生反應(yīng)的過程中,還易造成混凝土表面出現(xiàn)氣泡,拆模困難等問題,造成混凝土表面成型效果降低的現(xiàn)象,影響施工質(zhì)量。所以鋁合金模板在施工的過程中,必需采取一定的措施阻止其與混凝土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。現(xiàn)有的處理方式為在鋁合金模板表面噴粉、噴漆等將模板與外界環(huán)境隔絕,但表面處理工藝質(zhì)量參差不齊,隔離層脫落后將影響混凝土的成型質(zhì)量,導(dǎo)致混凝土面出現(xiàn)色差、麻面等。
(4)復(fù)合材料模板:PP(聚丙烯)塑料耐腐蝕,耐酸、耐堿,不與混凝土發(fā)生反應(yīng)。吸水率低(為0.02%),產(chǎn)品水穩(wěn)定性好。耐熱性能好,高溫加熱后尺寸變化率-0.06%(橫向)/-0.03%(縱向)。玻璃纖維有效提升了塑料的抗沖擊性能(簡支梁無缺口抗沖擊強(qiáng)度35.1KJ/m2),(在使用過程中工人常以塑鋼模板來稱呼復(fù)合材料模板,正是體現(xiàn)除了復(fù)合材料模板良好的強(qiáng)度、剛度和承載力)。同時(shí)塑料模板具備一定的彈性,施工中不易發(fā)生塑性變形。且出現(xiàn)局部破損時(shí)可現(xiàn)場(chǎng)直接修補(bǔ),方便快捷,不影響施工。
二、施工效率:(1)木膠合板/覆塑模板施工時(shí)通過鐵釘與背后的次龍骨釘接形成整體,混凝土澆筑成型后散拆周轉(zhuǎn)。模板整體強(qiáng)度低,側(cè)墻及頂板模板次龍骨約間距15-20cm布置,主龍骨間距約60cm布置,加固材料用量較大,用工量多。
(2)組合鋼模板(管廊項(xiàng)目多采用小鋼模較多)采用銷釘連接,模板重量約40-50kg/m2。施工時(shí)外墻外側(cè)模板拼裝后可整體吊裝翻轉(zhuǎn)至下一施工段,其余模板采用人工搬運(yùn)(因模板自重較重,施工效率有所降低)。加固時(shí)主/次龍骨約間距600mm布置,若提升加固材料性能次龍骨間距可達(dá)700-800mm,主龍骨間距可達(dá)900-1200mm。但鋼模板因自重大、受沖擊后變形大不適宜用于頂板模板(頂板仍多采用木模板,頂板模板需配置三套),適用性受限。
(3)鋁合金模板采用銷釘銷片連接,模板重量約25-27kg/m2。側(cè)墻加固主龍骨間距約600mm(底部)-900mm(上部),設(shè)置斜撐校直,無需設(shè)置次龍骨。頂板模板間距1200mm布置獨(dú)立支撐,無需設(shè)置主次龍骨,頂板模板早拆施工,側(cè)墻與頂板模板都僅需配置一套。外墻外側(cè)模板可整體吊裝,內(nèi)側(cè)及頂板模板散拆周轉(zhuǎn),工人單次可周轉(zhuǎn)一片標(biāo)準(zhǔn)模板。
(4)復(fù)合材料模板采用手柄連接,模板重量約15kg/m2。施工時(shí)側(cè)墻主龍骨豎向間距600mm布置,上下設(shè)置兩道橫向校直龍骨,無需設(shè)置次龍骨。頂板次龍骨間距400mm布置,主龍骨間距900mm。混凝土澆筑后外墻外側(cè)模板可整體吊裝,內(nèi)墻模板可散拆搬運(yùn)或采用采用平移滑輪等整體搬運(yùn)。
三:施工成本:(1)木膠合板約35元/m2,可周轉(zhuǎn)使用3-4次。覆塑模板約50-60元/m2,可周轉(zhuǎn)使用4-6次。施工時(shí)側(cè)墻模板配置一套,頂板模板需配置三套。上述兩種模板單次施工投入成本低,模板攤銷成本中下,綜合施工成本(包含人工費(fèi)、所有材料費(fèi)、施工機(jī)具使用費(fèi))較高。(2)組合鋼模板(小鋼模)約300元/m2,可周轉(zhuǎn)使用35-50次,施工時(shí)側(cè)墻模板施工小鋼模,頂板需使用三套木模板。投入成本較高,使用完成后殘值可達(dá)35%左右。(3)鋁合金模板約1100元/m2(含支撐加固件),模板使用后殘值率約為20%,施工時(shí)側(cè)墻和頂板模板均只需配置一套。但因價(jià)格高昂,投入成本高,模板成本完全攤銷的使用周期長,且往往在一個(gè)項(xiàng)目無法實(shí)現(xiàn)完全攤銷,需周轉(zhuǎn)多個(gè)項(xiàng)目使用。模板在不同項(xiàng)目周轉(zhuǎn)使用時(shí)需返廠進(jìn)行專業(yè)的再處理與加工,經(jīng)濟(jì)因素是阻礙鋁合金模板在項(xiàng)目推廣的主要原因之一。(4)復(fù)合材料模板約400元/m2,可周轉(zhuǎn)使用60次左右,施工時(shí)側(cè)墻和頂板模板均只需配置一套,模板施工投入較大,項(xiàng)目施工綜合成本較低,模板使用后殘值率約為20%。
四.安全施工和文明施工:(1)木模板施工需現(xiàn)場(chǎng)鋸切,模板使用鐵釘釘接,施工現(xiàn)場(chǎng)存在較多的安全隱患,容易出現(xiàn)人員受傷的現(xiàn)象。且施工現(xiàn)場(chǎng)雜亂無章,模板使用后產(chǎn)生大量建筑垃圾,不利于環(huán)境保護(hù)及文明施工。(2)組合鋼模板和鋁合金模板自重較重,存在傾覆傷人的隱患。且施工現(xiàn)場(chǎng)噪聲大,容易造成施工噪聲污染,影響周圍人員的生活起居和作業(yè)人員的身體健康。(3)復(fù)合材料組合式模板拼裝后現(xiàn)場(chǎng)無垃圾,手柄連接不產(chǎn)生施工噪聲,模板使用后可回收利用不產(chǎn)生環(huán)境污染,有利于安全文明施工。