陳晨

（中鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司 基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)部，北京 100040）

1 概述

清水混凝土以其自身的天然美感，已逐漸成為建筑業(yè)的新寵。高鐵車站對清水混凝土結(jié)構(gòu)的運(yùn)用，極大推動(dòng)了我國清水混凝土技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展，也改變了既有高鐵車站站臺(tái)雨棚的外觀形式，意義重大［1-2］。

要做出品質(zhì)優(yōu)良的清水混凝土關(guān)鍵在于模板。依托北京朝陽站工程清水混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)施工，結(jié)合預(yù)拼裝組合木模板替代組合鋼模和鋁模應(yīng)用于隨軌漸變清水混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)中，既保障清水混凝土的外觀效果，又提高工作效率，降低施工成本。

2 模板選擇

由于清水混凝土對表觀質(zhì)量要求較高，鋼模、鋁模等新型模板在應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)基本成熟的今天，是保證清水混凝土施工質(zhì)量的首選。但是，北京朝陽站工程梁柱節(jié)點(diǎn)逐漸變化是最大影響因素，大量模板無法周轉(zhuǎn)，采用鋼模、鋁模費(fèi)用極高，綜合考慮最終選取木模板［3］（見表1）。

表1 模板材質(zhì)優(yōu)、缺點(diǎn)對比

3 模板設(shè)計(jì)

3.1 依托工程概況

北京朝陽站工程站房（9.85 m）及雨棚（9.35 m）結(jié)構(gòu)梁板為清水混凝土。四角圓弧柱與梁交叉角度隨軌道線路逐漸變化，使其模板配模及加固形式成為本工程的施工難點(diǎn)。柱截面多為1 600 mm×1 700 mm，梁截面多為800 mm×2 200 mm、1 000 mm×2 400 mm。工程斜交清水混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的變化尺寸多達(dá)100 余種，正交清水混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)效果見圖1，斜交清水混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)效果見圖2。

圖1 正交清水混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)效果圖

3.2 配模設(shè)計(jì)

（1）北京朝陽站工程通過BIM 技術(shù)軟件應(yīng)用，對設(shè)計(jì)的模板進(jìn)行可視效果制作，確保節(jié)點(diǎn)模板設(shè)計(jì)的正確性。

（2）模板設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)明確，模板應(yīng)用部位為清水混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)，并且施工工期短，所以模板設(shè)計(jì)一要保證施工質(zhì)量，二要縮短安裝時(shí)間。

圖2 斜交清水混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)效果圖

由以上2點(diǎn)，最終確定梁板模板均采用14 mm厚鏡面覆膜膠合板，圓弧角采用14 mm 厚定制加工成型模板，可根據(jù)節(jié)點(diǎn)高度直接定制圓弧模板，圓弧模板高度超過3 m需要自行接長，工程需要的最高圓弧模板為2.4 m。圓弧角加固采用異形背楞加固形式，背楞材料為18 mm 厚木膠板加工而成，每套梁柱節(jié)點(diǎn)模板分為4 個(gè)獨(dú)立模塊。為保證加工精度及施工進(jìn)度，材料放樣、加工、預(yù)拼裝全部工廠化完成［4］。梁柱節(jié)點(diǎn)模板成型效果見圖3。

圖3 梁柱節(jié)點(diǎn)模板成型效果圖

4 加工及安裝

4.1 工廠化生產(chǎn)

4.1.1 CAD軟件放樣

計(jì)算機(jī)CAD 輔助放樣，充分利用計(jì)算機(jī)邏輯運(yùn)算的準(zhǔn)確性，根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的CAD 圖紙，通過計(jì)算機(jī)CAD輔助放樣技術(shù)得到的數(shù)據(jù)消除人工放樣的誤差［5］。背楞放樣大樣見圖4。

圖4 背楞放樣大樣

4.1.2 加工方式

（1）異形背楞加工。異形背楞加工采用計(jì)算機(jī)數(shù)控雕刻機(jī)，計(jì)算機(jī)數(shù)控雕刻系統(tǒng)是CAD/CAM 一體化的典型產(chǎn)品。計(jì)算機(jī)雕刻系統(tǒng)集掃描、編輯、排版、控制雕刻諸多功能于一體，能方便快捷地在各種軟性材料和硬性材料上雕刻出逼真、精確的圖形［6］。

將CAD 放樣數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)控雕刻系統(tǒng)，識(shí)別后具體加工過程都是數(shù)控雕刻機(jī)自動(dòng)完成，加工精度可達(dá)±0.02 mm，消除加工誤差。數(shù)控雕刻機(jī)見圖5。

圖5 數(shù)控雕刻機(jī)

數(shù)控雕刻機(jī)每天可加工500片不同尺寸、不同形狀的模板背楞。傳統(tǒng)工藝制作相同尺寸、形狀的模板背楞，2 人配合一天僅可加工60 片，而且加工精度全憑工人操作水平，很不穩(wěn)定。數(shù)控雕刻機(jī)加工效率及精度相比傳統(tǒng)工藝加工大大提高。異形背楞拼片見圖6。

圖6 異形背楞拼片

（2）圓弧角加工。在清水混凝土施工的要求下，圓弧曲線成形效果一直是工程施工中的重點(diǎn)控制項(xiàng)，成品圓柱木模板是建筑工程技術(shù)領(lǐng)域一項(xiàng)新型的模板材料。工程清水混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)存在半徑100 mm 的圓弧角，此圓弧角拼片原材由半徑100 mm 定性圓柱木模切割而成［7］。

定型木質(zhì)圓柱模板圓度準(zhǔn)確、具有較大剛度，抵抗變形能力強(qiáng)，內(nèi)壁光滑、平整。模板表層采用環(huán)氧樹脂二次涂刷工藝，光潔度高，易于脫模，適合清水混凝土模板施工［8］。

4.1.3 拼裝方式

采用氣動(dòng)鋼釘槍進(jìn)行模板組合拼裝，比傳統(tǒng)的建筑模板施工更加快捷高效，對模板表面的損傷較小，質(zhì)量得到保證［9］。木模板預(yù)拼裝成型見圖7。

4.2 現(xiàn)場安裝

圖7 木模板預(yù)拼裝成型照片

施工縫處理是清水混凝土表面效果得以保證不可缺少的重要環(huán)節(jié)，梁柱節(jié)點(diǎn)模板安裝前，在梁底以下100 mm 柱身位置畫線，用云石機(jī)切一道5 mm 深的直縫，再將直縫以外的混凝土剔鑿，并清理干凈。

散拼木模板制作異形構(gòu)件最大的問題在于拼裝過程復(fù)雜、耗時(shí)，利用工廠化集中加工，對模板進(jìn)行預(yù)拼裝可解決此問題。拼裝后的單塊模板組件質(zhì)量較輕（30 kg），極大減少了散拼木模板的現(xiàn)場拼裝工作量。在工程工期要求緊、汽車吊吊裝范圍有限、塔吊可供吊次有限的情況下，極大減少塔吊的工作負(fù)擔(dān)。

模板背楞向梁身延伸的耳板與梁側(cè)次龍骨尺寸一致，本工程梁側(cè)次龍骨采用50 mm×50 mm 鋼木龍骨，所以背楞耳板寬度為50 mm，安裝過程中梁柱節(jié)點(diǎn)預(yù)拼裝模板與梁側(cè)模板緊密連接，平穩(wěn)過渡。

5 應(yīng)用效果

5.1 實(shí)體成型

清水混凝土要求結(jié)構(gòu)部位無缺棱掉角，接頭平滑方正，接縫表面平整，圓弧角尺寸準(zhǔn)確，顏色均勻一致，沒有蜂窩、麻面、露筋、夾渣、粉化［10］。本工程拆模后混凝土表面成型效果達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

5.2 工期及經(jīng)濟(jì)性

通過工廠化預(yù)拼裝木模板施工工藝，實(shí)現(xiàn)了木模板的預(yù)先設(shè)計(jì)加工，使復(fù)雜節(jié)點(diǎn)模板現(xiàn)場安裝簡單化。該工藝節(jié)約施工時(shí)間，減輕勞務(wù)人員壓力，減輕吊裝機(jī)械負(fù)荷，減輕工人生活區(qū)的負(fù)荷。