铝合金模板在高层住宅工程中的技术应用

引言

在新的绿色文明施工要求下，建筑行业正在逐渐朝着绿色化、环?；姆较蜃?，推进绿色文明施工常态化已成为建筑施工企业的重要管理内容。当前，我国建筑业大而不强，仍属于粗放式劳动密集型产业，建筑工业化发展处于初级阶段，建筑施工主要还是靠大量劳动力来完成，新技术和新设备需要一定的时间进行推广应用，如铝合金模板施工技术。相比传统的木模板，铝合金模板具有质量轻、拆装灵活、刚度高、使用寿命长、板面大、拼缝少、精度高、应用范围广、维护费用低、回收价值高、现浇混凝土观感质量平整光洁等诸多优点，但建筑行业的大多数模板施工工人还是习惯于用木模板施工。由此可见，虽然铝合金模板作为一种新型模板体系正在逐渐推广，但尚未被大多数模板施工工人接受，因此应不断总结施工经验，推动铝合金模板的进一步应用。本文通过焦化厂剩余地块项目主体结构铝合金模板全过程施工，对其模板施工技术、应用要点、经济效益分析进行全面论述，与传统木模板相比，铝合金模板应用广泛，有较大优势，建筑施工企业应大力推广使用。

某单位于2020年10月承建焦化厂剩余地块保障房项目第一标段，位于北京焦化厂原址，南至焦化厂二街，西至焦化厂西路，北至焦化厂北路，东至焦化厂西一路。地上主楼主体结构为纵肋叠合混凝土结构，是某公司自主研发的新型装配式混凝土剪力墙结构体系。质量等级为合格，获北京市“结构长城杯”、北京市“建筑结构长城杯”争创国家级奖项，满足北京市“绿色文明安全样板工地”公租房、中学施工二星级要求；安置房施工满足一星级绿色建筑标识的有关要求。工程总工期为835日历天。为保证地上主体28层结构6个月工期要求，4层以上为装配式，屋顶及3层以下为现浇钢筋混凝土剪力墙结构，经模板设计，自地上2层即标准层以上采用全铝合金模板，外架采用全钢集成式爬架。项目鸟瞰图如图1所示。

图1 项目鸟瞰图

铝合金模板体系组成部分需要根据楼层特点进行配套数字化设计，对计算机软件及设计师能力要求较高。全套铝合金建筑模板系统中约80%的?？榭梢栽诙喔鱿钅恐醒防?，而其余20%仅在一类标准楼层中循环应用。故铝合金建筑模板系统适用于标准化程度较高的超高层建筑或多层楼群和别墅群。在城市化发展过程中尤能体现以下技术优点[1]：

（1）施工周期短。铝合金建筑模板系统为快拆模系统，一套模板正常施工可达到四到五天一层（板材一套，支撑系统三至六套），而且可以较好地展开流水线施工，大大提高施工进度，节约管理成本。

（2）重复使用次数多，平均使用成本低。铝合金建筑模板系统采用整体挤压形成的铝合金型材料做原材料，一套模板规范施工可翻转使用300～500次以上。

（3）施工方便、效率高。铝合金建筑模板系统组装简单、方便，平均重量在30kg/m2，人工拼装，不需机械设备辅助。

（4）稳定性好、承载力高。目前多数铝合金模板体系承载力可达到60kN/m2，足够满足多数住宅楼群的支模承载力要求，抗变形能力强。

（5）施工应用范围广。铝合金建筑模板系统适合结构墙体、水平楼板、框架柱、梁、楼梯、窗台、飘板等位置的使用，对圈梁、构造柱等二次结构支模均可应用。

（6）拼缝少，精度高，拆模后混凝土表面效果好。铝合金建筑模板拆模后，混凝土表面质量平整光洁，可以达到装饰饰面及清水混凝土的要求，减少了饰面抹灰等原材料消耗以及抹灰用人工工时。

（7）现场施工垃圾少，支撑体系简洁。铝合金建筑模板系统全部配件均可重复使用，施工拆模后，现场无任何垃圾，支撑体系构造简单，拆除方便，整个施工环境安全、干净、整洁。

（8）标准、通用性强。铝合金建筑模板规格多，可根据项目采用不同规格板材拼装；使用过的模板改建新的建筑物时，只需更换20%左右的非标准板，可降低费用。

（9）回收价值高。铝合金建筑模板报废后，废料处理残值高，均摊成本优势明显。

（10）低碳减排，节约能源。铝合金建筑模板系统所有材料均为可再生循环利用材料，符合国家对建筑项目节能、环保、低碳、减排的规定。

铝合金模板的施工工艺流程为：测量放线→墙柱铝合金模板安装→梁铝合金模板安装→板铝合金模板安装→铝合金模板加固→验收→拆除[2-3]。

（1）测量放线。对建筑轴线控制进行复测，复测无误后，按照施工蓝图进行模板安装位置定位放线，要求放线准确，误差满足规范要求。

（2）墙柱模板安装。安装墙柱模板前，根据标高控制点检查墙柱位置楼板标高是否符合要求，高的剔除低的垫上木楔，控制在5mm以内。墙柱根部提前在附加筋上焊接好定位筋，防止加固跑位，在墙柱内设置好同墙厚的水泥撑条，保证在模板加固后墙柱的界面尺寸。模板上墙前，必须对模板进行全面的清理，涂刷脱模剂。脱模剂涂刷要均匀，不得漏刷，更不得刷在钢筋上。模板拼装施工按编号依次拼装，封闭墙柱模板墙，需插入墙柱模紧固螺杆并套入PVC套管，同时要保证套管与墙两边模板接触位置平整，以便浇筑后收回对拉螺栓。为方便拆除墙柱模内转角模板，连接时销钉头部应在内转角模板内部，墙柱模板连接销钉的销片要从上往下，以免在浇筑混凝土过程中脱落，销钉的间距不得大于300mm。为防止墙柱模板下口跑浆，浇筑前可用砂浆封堵。

（3）梁模板安装。按预拼装的施工编号图依次拼装，首先拼装好梁底模并支设支撑杆，用支撑杆调节梁底至合适标高，梁底支撑杆应垂直无松动，然后拼装梁侧模。

（4）板模板安装。按预拼装的施工标号图依次拼装，首层安装楼面板的阴角，然后拼装楼面板的龙骨并支设好支撑，用支撑杆调节板底至合适标高，板底支撑杆应垂直无松动，安装完成龙骨后便可依次安装楼面板的标准板。

（5）模板加固。整体模板拼装完成后，进行墙柱的模板加固，即安装背楞在穿墙螺栓上。安装背楞应在墙柱的两侧同时进行，背楞与穿墙螺栓安装必须紧固牢靠，用力得当，不得过紧或过松。过紧会引起背楞弯曲变形，影响墙柱实测实量数据，过松在浇筑混凝土时会造成涨模。

（6）模板校正。墙柱校正应在模板加固完成后，用红外线检查模板的垂直度，并进行校正。在墙柱两侧的对应部位加顶斜支撑做到一拉一顶，斜支撑一端固定在背楞上，另一端用膨胀螺丝固定在楼面上，以保证墙柱垂直度在浇筑混凝土时不会偏移。顶板模板校正：根据楼层标高，用红外线检查梁底是否水平，用调节支撑杆调节至梁底水平，再用红外线检查顶板的水平平整度，调节顶板的每一根支持杆，直至顶板水平平整度符合要求。

（7）验收。模板加固与校正完成后应进行自检，检查螺栓、销钉销片是否遗漏，是否紧固，重点检查墙柱与梁部位；检查墙柱垂直度，顶板的水平平整度，墙柱与梁的截面尺寸是否符合要求，全部合格后上报总包及监理单位进行验收，验收合格后，方可进行下道施工工序。

（8）模板拆除。当模板混凝土强度达到1.2MPa，且带模养护3d后方可拆模。墙柱模板先拆除斜支撑，后松动、拆除穿墙螺栓，拆除穿墙螺栓时，用扳手松动螺母，取下垫片，除下背楞，轻击螺栓一端，至螺栓退出混凝土。在拆除铝合金模板连接的销钉销片，用撬棍撬动模板下口，使模板和墙体脱离。拆下的模板和配件及时清理，并通过上料口传运至上一层结构。模板拆除时注意防止损坏结构的棱角部位。拆除顶模：顶模拆除先从梁、板支撑杆连接部位开始，拆除梁、板支撑杆销钉销片与其相连的连接件，紧跟着拆除与其相邻梁、板的销钉销片。拆除模板应按顺序先拆除梁测模板、梁底模，然后再拆除楼面板的龙骨，再拆除标准板。拆除顶板模板时要确保支撑杆保持原样，不得松动。支撑杆拆除待混凝土强度达到100%，且拆模申请经过各部门负责人签字确认后，方可执行。

墙、柱钢筋绑扎完成的情况下，墙、柱铝合金模板安装流程为：1）焊定位钢筋；2）首次安装需用木方固定好墙柱水平起步；3）安装墙柱开企口模板；4）拼装墙柱模板，并打好对位螺栓孔；5）墙柱两侧模板拼装时，放置好对拉螺栓套管及螺杆。

本工程1号楼、2号楼、3号楼主楼均配置铝合金模板，每栋楼配置墙柱模板、梁板模板1套，梁底、板底、悬挑构件固顶及单顶支撑4套，斜撑及其配件1套，模板材料采用6061-T6型铝合金一次挤压成型铝框。模板之间用销钉连接，使用2mm厚拉片对拉，外墙墙使用6道拉片，内墙6道。导墙板K板加固采用穿墙丝加固，K板处设置一根30mm×50mm的背楞。背楞为直背楞（Q235）和直角背楞（Q235）两种，外梁加固根据实际情况在合适位置开孔加固。在梁底模板设置梁底早拆头，在梁底早拆头下安装独立钢支撑，支撑间距最大不超过1.2m。楼面系统主要包括楼面板、楼面龙骨、早拆头及独立钢支撑。

铝合金模板由于其周转性高的特性，铝合金模板材料均在厂内加工，试拼验收后运进场内施工，铝合金模板体系应做到“一次设计，多次利用”的循环应用特点。在深化设计时应注意以下几点：

（1）深化主要原则。优化设计、深化彻底、一次到位。因铝合金模板为场内加工、定型制作、一次成型的模板体系，进行二次调整，需场内另行加工制作，原支撑加固体系会有一系列变化，对质量控制产生不利影响，所以在深化设计时应尽量做到一次彻底，并经设计确认，且全面考虑到后期施工洞口的预留因素。

（2）深化关键部位。二次构造，在一次主体结构时施工。尽可能将二次结构进行一次施工，其主要深化部位有：短肢墙体、门窗垛、外墙砌筑造型及线条、窗台反梁、门窗顶梁、阳台反梁等，降低二次结构施工成本。住户内墙门窗优化平面简图如图2所示，一次结构外墙施工节点如图3所示。

图2 住户内墙门窗优化平面简图（单位：mm）

图3 一次结构外墙施工节点

（3）砌体墙面抹灰?；炷燎接肫鎏迩浇唤拥奈恢糜Σ扇」彝揽汛胧?，确保抹灰面与抹灰压槽尺寸为8mm×100mm。

（4）节点具体处理。做好外窗防渗漏及门窗栏杆预埋铁件节点处理，在一次深化时完成节点优化，场内加工，如：1）窗下口内侧设置80mm×20mm上翻反坎，上口外侧设置80mm×20mm下挂反坎；2）窗四周设置固定件预留凹槽，尺寸为60mm×30mm×10mm；3）后施工栏杆立柱底部设置100mm×30mm通长后收口凹槽；4）栏杆大横杆两侧混凝土墙设置100mm×100mm×30mm后收口压槽。窗反坎同一次结构如图4所示，其主要目的是防止雨水侵蚀。预埋件位置如图5所示，安装窗框角码固定时使用，需与门窗厂家优化确定。

图4 窗反坎同一次结构施工（单位：mm）

图5 预埋件位置（单位：mm）

（5）防漏浆处理。铝合金模板漏浆主要有2个部位：板间拼缝和墙柱底脚漏浆。铝合金模板在施工过程中，因边框在操作过程中的微小变形，或者拆模后混凝土浆的粘结，都会造成铝合金模板安装后整体尺寸有2～3mm的扩大，拼缝不严密，故在部分新板的边框上贴2mm厚胶条，在后续拼装中根据情况慢慢拆除，确保不会出现累积误差。墙柱模板根据设计，下料时确保底部离地1cm，为确保底部不漏浆，采用砂浆封堵。主体结构和二次结构砖墙交接处如图6所示，主体结构局部缩尺便于加强装修找平处理。

图6 主体结构和二次结构砖墙交接处（单位：mm）

（6）混凝土接茬部位?；炷两硬缰饕?个部位，包括楼梯间隔墙、外墙、楼梯踏步。由于铝合金模板采用了K板体系，通过销钉与外墙板进行连接，安装时应有有效措施保障牢靠，并在混凝土浇筑时做好K板的成品?；?，避免涨模。为防止接茬处漏浆跑浆，板上口应进行贴胶条处理，并上翻5cm。楼梯间K板为异性板，安装加固时应利用连杆对拉对撑，保障不偏位。楼梯踏步应根据设计规范要求做上述3步处理，由于楼梯模为封闭式模板，接缝位置应开设可卸式清槽口，有效解决封闭式楼 梯垃圾清理问题。本项目楼梯梯段与梯梁交接处尖角优化做平。为了外观品质，楼梯段混凝土浇筑时选用了高频附着振捣器，既可减少气泡，又可保证混凝土密实[4]。

（7）传料口设置。每户布置一个200mm×800mm的传料口，有结构预留洞口且满足现场施工要求的部位不再预留，如管道预留洞、预制楼梯口、通风管道口。传料孔洞口补强及后期封堵按设计单位出具的洞口加强措施施工。

6.1 铝合金模板安装顺序技术要点

铝合金墙模板的安装按照先内墙、后外墙的顺序安装，安装完毕后应进行垂直及水平标高的调整，安装内墙模板的从内角?？?，也可从墙头封板开始。先沿控制线放置好模板后，墙模板刷脱模剂后，用支撑临时固定，两边同时开始安装墙模板。

铝合金梁板模板的安装，按照试拼装图编号依次拼装好梁底板、梁侧板、顶角模及墙顶角模，安装时在地面拼装完毕后，整体安装，两边通过转角模，固定在墙模板上。安装时先安装底模板，然后再安装侧模板。梁侧模架于梁底模之上，与墙柱通过销钉紧密连接，梁侧模安装完后，安装板底阴角C槽及板模龙骨。

6.2 墙柱背楞斜撑加固技术要点

本项目标准层层高为2.9m，墙板采取一板到顶的配置，背楞安装设置在从下往上数第一、第五道拉片孔位置，内墙单面布置两道方通，外墙两面各布置两道方通，方通安装第一、第五道拉片槽位置，方通最大长度L≤4000mm，方通两端各布置一个方通扣，中间间距 ≤1200mm。墙柱模板两侧安装小斜撑，斜撑间距不大于1200mm，墙端布置3个小斜撑。在背楞及斜撑设置时应 注意以下几点：转角、异形墙柱应配置整体式异形背楞；为避免墙板铝合金模板受斜撑加固变形，在斜撑加固位置增设竖楞，通过竖楞转换更好的调整垂直度；门窗洞口第一道及第三道背楞拉通，确保洞口加固整体成型；斜撑间距≤2000mm，洞口部位斜撑离边≤300mm，内墙应两面进行对撑；楼梯间外墙等部位无法进行两面对撑的部位应有顶撑及回拉措施。楼梯间应设置剪刀撑及对撑；异形墙柱凹档位置，应采用直角背楞，安放时应一正一反设置，确保两耳墙相对背墙垂直，有可靠加固措施；沉降缝位置应采取大模整拼安装。

6.3 爬架预留螺栓孔在铝合金模板上开洞

本工程外架选用全钢集成式爬架，爬架附墙件需要在墙体上预留螺栓孔洞，此处做法常规一般有2种。一种为保证后期爬架附墙件的安装精度，直接在铝合金模板上开洞，但这样做不仅会影响铝合金模板整体的质量，而且会造成后期铝合金模板洞口的维修困难；另一种是在钢筋上固定PVC套管，但套管可能会移位，影响后期爬架附墙件安装的精度。

本工程为解决此问题，通过爬架预留螺栓在铝合金模板上的定位，提前在铝合金模板相应位置安装定位块，使用时，拼装一侧铝合金模板，在定位块上套上PVC套管，再固定另外一侧铝合金模板，此时PVC套管会固定在铝合金模板相应的爬架预留螺栓孔的位置，然后浇筑混凝土，拆模后安装预留螺栓。这样既能有效避免铝合金模板开洞，同时也减少了PVC套管移位的风险。

6.4 混凝土浇筑成型砂线的质量措施

所谓“混凝土浇筑成型砂线问题”，即在混凝土浇筑过程中，由于水和灰的流失，导致浇筑成型后的混凝土存在粗细骨料外露而水泥缺失的现象。该部位观感差且强度降低，从外观上看，由于水的流失，水泥、粉煤灰等随水集聚于此，会在中间缝的两侧形成两道深色条状带，而中间部位由于水泥流失导致粗细骨料外露显示为灰白色。经调查，关于砂线的问题占比铝合金模板质量缺陷问题的65%，作为铝合金模板质量缺陷问题的第一大项有很重要的现实意义。造成上述问题原因主要有：铝合金模板局部构件刚度不够；原设计销钉间距偏大，常规尺寸为 ≤300mm；剪力墙封头板设计存在缺陷，造成剪力墙端头阳角部位砂线严重；混凝土坍落度数值对砂线问题有所影响。因此结合上述原因采取相应技术措施控制砂线的出现，措施如下：减小销钉间距，要求控制在≤250mm；在剪力墙端头板处增加背楞，保证板块之间的紧密度；控制现场的混凝土塌落度从原有170～180mm之间，调整至140～150mm之间，同时加大过程管控，严格控制泵送加水现象；采用专用高质量的水性脱模剂，每次涂刷前对原铝合金模板上粘结的水泥渣进行清理，尤其拼缝边缘要清理干净。

6.5 成品?；?/p>

成品?；びψ⒁庖韵率孪睿?）已校好并验收后的模板不得随意乱动，更不能乱动螺栓和支撑。模板支、拆过程要尽量远离已成型的墙体钢筋，严防模板碰撞成型的钢筋。2）混凝土浇筑时要设专人看模，发现问题及时处理。3）拆下的模板要及时清理，拆下的螺栓要集中堆放，不得随意乱扔。4）混凝土未达到拆模强度时不得拆模，拆模和吊运模板时不得碰坏钢筋和混凝土。5）各工种操作人员不准随意蹬踩钢筋，掰动及切割钢筋。6）模板拆除困难时，可使用撬棍从模板底部增加方木作为支点撬动，严禁以新成型的结构为支点撬拆模板。7）拆模时按程序进行，禁用大锤敲击或橇棍硬橇，以免损伤混凝土表面和棱角。

7.1 直接经济效益

铝合金模板可重复利用次数多，使用寿命长，有效降低了成本；模板不易变形，拆模后混凝土成型质量好；?？榛?，施工现场基本没有垃圾，真正实现了绿色施工，低碳生产。

以本工程1号楼28层、6号楼13层为例，分别对铝合金模板与木模板的经济数据进行分析对比。1号楼地上铝合金模板施工费用见表1，木模板施工费用见表2；6号楼地上铝合金模板施工费用见表3，木模板施工费用见表4。其中，1号楼建筑面积为25911m2，6号楼建筑面积为 11409m2。

由表1～表4可知：1）住宅工程中铝合金模板适用于楼层高于22层以上的工程；2）低于20层以下的工程，木模板投入成本低于铝合金模板；3）铝合金模板因其刚度大，不易变形，可大大降低甚至免除内外墙体找平抹灰费用的支出，同时从工艺上杜绝了空鼓、开裂问题，极大节约了主体内外饰面维修的费用，且装修完成后的质量问题易于维修。

7.2 间接经济效益

结合铝合金模板优点，其经济性还体现在以下几个方面：1）使用铝合金模板成型混凝土梁板墙等构件，构件的平整度、垂直度易于控制且精确高，拆模截面尺寸偏差小，可保证房间净空尺寸精准，同时精细化施工可减少模板质量通病和施工缺陷，节约混凝土结构的后续剔凿处理费用；2）铝合金模板施工的门窗洞口定位准确，铝合金模板对铝合金外窗的企口设置，大大节约了门窗后塞口的人工及材料费用；3）二次构造，一次施工部位，在后期二次结构施工中是质量控制难点，使用铝合金模板随结构一次性浇筑，不仅成型效果良好，可极大地节约人工及材料费用。

铝合金建筑模板系统以其特有的优势，决定了其特别适用于重复性较强、平面设计变动不大的施工项目，如高层住宅施工项目。在土地资源日益紧张的时代，建筑的发展必然要向天空发展，高层楼房是大势所趋。传统木模板施工工艺已难以满足当今建筑的施工工艺，且施工过程中材料损耗量巨大、废料多，同时利用塔吊等设备传递竖向模板，在高层结构施工中安全风险较大。铝合金模板整体竖向、水平整体支设、整体浇筑，使得铝合金模板在较短施工工期上有着较强的优势。

通过铝合金模板在焦化厂剩余地块保障房项目第一标段工程的实践，说明该施工技术的选用在本工程技术质量、施工方面都有着积极的意义。推广使用此方法符合国家技术经济政策，可以达到施工技术先进、安全适用、经济合理、确保质量、?；せ肪?、提高效益的要求。本文也对铝合金模板前期深化、铝合金模板施工技术要点进行了详尽的分析，总结并提炼了铝合金模板在施工实践中遇到的问题及解决措施。为了提高铝合金模板的使用效率，本项目还应用BIM建模软件进行数字化模拟配模施工并对铝合金模板进行二维码唯一身份认证，本文未展开说明。铝合金模板随着其大量应用，成本降低，加上数字化施工管理为其助力，定会得到更大发展。