港珠澳大桥论文范文第三篇：探讨模块化模板施工技术在港珠澳大桥工程中的成功应用
摘要：以港珠澳大桥西人工岛主体建筑土建结构施工为例，介绍了模块化模板施工技术在该工程中的成功应用。模板的模块化通用设计及柱、梁、外廊等分区分构件流水浇筑工艺，为高等级清水混凝土建筑工程提供了一种全新工艺，可为类似工程提供参考借鉴。
关键词：港珠澳大桥；西人工岛；建筑模块化；清水混凝土；
作者简介：张怡戈（1979-），男，云南南涧人，硕士，高级工程师，副总工程师，港口与航道工程专业。E-mail:64713841@qq.com;
Abstract:Taking the civil structure construction of the main building of the west artificial island of the Hongkong-ZhuhaiMacao Bridge as an example, we introduced the successful application of modular formwork construction technology in the project. The modular universal design of formwork and the flow casting technology of column, beam, corridor and other components provide a new technology for the high grade plain concrete building engineering, which can provide reference for similar projects.
Keyword:The Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge; west artificial island; building modularization; plain concrete;
1 概述
港珠澳大桥西人工岛设置岛上主体建筑作为大桥及隧道的运营管控用房，其中主体建筑共3层，层高分别为7 m、6 m、7 m,总建筑面积2万m2.主体建筑位于岛上现浇隧道之上，在满足建筑功能需求的同时兼顾景观效果，结构轮廓为弧形，外立柱采用异形结构。主体建筑内部为管理办公及功能用房，结构设计复杂，主次梁交错。结构外露面均采用清水混凝土，建筑施工的时间及空间受到诸多条件限制[1,2,3,4,5].
主体建筑按照模块化理念，采取分层分区模块化现浇方案，即将每层分成若干区域流水施工，柱、梁、板分开浇筑，并将柱、梁、板的模板预先划分模块拼成整体，通过整体吊装或移动，尽量减少现场拼缝，达到在受限的空间内合理投入模板材料、保证浇筑质量、满足进度要求的目的。配套钢筋工程采用灌浆套筒连接技术[6],将后台预制化、现场装配化，为类似高等级建筑施工提供一种新的解决方案。
2 模板模块化施工技术
2.1 总体施工工艺
主体建筑因建筑功能及造型需要，设计相对较为复杂。为便于施工组织，按照化整为零，先易后难的思路，对各楼层施工先后顺序进行划分。以一层楼为例，将标准开间区域划分为1号、2号、3号施工区，并优先开展施工；周边涉及建筑造型等非标准开间划分为1-1号、2-1号非标准区域，待标准区施工完成后，流水跟进。建筑中间部位为隧道风机房或控制机房，主次梁交错或构件尺寸规格不一，划分为A、B两区。房建斜屋面单独划分为I区最后进行实施。为便于楼层整体推进，配置标准模板及非标准模板各2套，交替流水推进。
同一施工区域内，柱、梁、板等不同构件分开施工，总体按照柱、梁、板、外廊的顺序逐层推进，不同施工区域的同种构件形成流水施工。为保证建筑景观效果，外廊道按照设计曲线施工，内侧环梁因外露面减少，以立柱角点为折点进行多点拟合。
2.2 施工缝处理
对于建筑外立面景观柱与环梁、主次梁与楼板结合面除采取常规凿毛工艺外，增加剪力槽增强构件抗剪性能。对于梁柱节点在剪力槽模板上附加免拆模增强结合面粗糙度；对于梁板结合面，采用专用工具进行压槽。各施工界面在施工过程中严格检查混凝土粗糙面的质量及键槽的尺寸、数量和位置[7].
3 模板工艺
为确保清水混凝土施工质量及效率，按照模块化装配式施工理念，对各构件模板进行设计，并确保模板具有足够的强度、刚度和稳定性[8].各构件模板均为后台拼装，现场通过销轴或螺栓进行紧固即可满足要求。其中，模板面板采用双层21 mm多层胶合板或17 mm单层板。双层板面通过自攻螺丝从衬板外侧拧入固定，避免表面形成印记。次龙骨采用PERI24号木工字梁，主龙骨根据构件施工期受力需求采用12号双槽钢或8号双槽钢。构件阳角采用15 mm塑料倒角条进行止浆，对于建筑柱廊造型则通过内嵌木盒进行定制。梁、板及外廊道模单元模板均与配套的承插型盘扣式钢管支架形成单元台模。
3.1 柱模板施工
立柱尺寸为0.9 m×0.9 m,模板由2片L形模板组成，模架一体化，兼顾不同层高施工需求，高度按照（6+1）m进行配置。施工不同楼层时，安装或拆除底部1 m标准段即可。模板板面为双层板，结构为面板→垫板→木梁→钢围令，2片模板用直径15 mm的拉杆拉合。标准区室内柱模板采用2片L形模板组合而成。景观柱模板结构形式相对复杂，顶部设置柱头，柱头端模为整体合模后安装。
柱模板采用梆夹底形式，各立柱施工前按照结构尺寸及位置精确放样，提前预浇根部7 cm高底座。底座浇筑后，粘贴1 cm止水胶带，以便于模板采用绑夹底工艺进行立柱模板安装。立柱模板安装时，将其中1片L形模板吊装到指定位置，确保板面紧贴柱底止浆条，同时利用斜撑进行固定及垂直度调整。其后，安装第2片L形模板至对角侧。2片L形模板通过抱角丝杆严密拉合，并利用斜撑进行模板整体垂直度调整。模板加固方式如图1所示。
图1 主体建筑室内柱模板加固示意图
Fig.1 Indoor column formwork reinforcement diagram of main building
景观柱位于主体建筑外立面，柱身为0.9 m×0.9 m,柱头两侧各增加0.7 m×0.7 m加腋，同时在立柱外立面角部通长设计10 cm×10 cm的凹槽形成柱廊造型。景观柱模板安装时，提前临时采用螺丝从衬板背面将10 cm×10 cm的效果木盒紧密固定，待整体合模后通过螺栓反拉方式固定效果木盒，并拆除临时固定螺钉，具体固定方式如图2所示。合模完成后，对柱头两端采用现拼堵头模板进行封固，其中堵头模板设置榫槽以便拆模后形成剪力槽。立柱模板底部设置铅垂丝杆，进行模板标高调整，确保加腋高度满足要求。景观柱加腋处玻璃幕墙槽式埋件采用螺栓反拉工艺进行固定，避免漏浆造成观感缺陷及表面后处理[9],图3为槽式埋件拆模后效果。
图2 景观柱固定效果木盒
Fig.2 Fixed effect wooden box of landscape column
图3 槽式埋件拆模后效果
Fig.3 Effect of groove embedment after mold removal
3.2 梁模板施工
标准区室内梁主要与室内柱相连，主要型号有900 mm×800 mm、500 mm×800 mm、300 mm×600 mm等类型，室外环梁与景观柱相连，类型有900 mm×1 350 mm、900 mm×1 550 mm、900 mm×1 850 mm.为提升清水混凝土的观感质量，简化施工工序，900 mm宽主梁均采用模块化台模施工，按照梁板分开浇筑工艺实施。其他型号次梁通过100%断面预埋直螺纹套筒方式，待拆模后另行施工或临时增加定制模板一次性浇筑成型。
梁台模主要分为定型底模及侧模、护栏，模板各构件均在后台提前制作。其中，底模主龙骨采用12号双槽钢，底模次龙骨采用24 cm高木工字梁，后台分块制作后吊装至配套支架形成单元台模；室内梁侧模主龙骨采用8号双槽钢定型钢梁，采用梆包底工艺，设置底角固定拉杆进行紧固；外环梁相对高度较高，主龙骨采用12号双槽钢。因环梁需适应景观柱扭角，梁宽存在变化，因此侧模立于底模之上，与底模铰接连接并采用顶丝进行模板横向位置调整。模板顶部采用15 mm高强拉杆紧固。梁模板设计断面如图4所示。
室内梁单跨梁主要由2片台模组成，台模中间设置填充模板以适应梁跨径变化且便于后期拆模操作。具体施工流程为：立柱施工完成后，沿其四周安装梁底台模，而后安装填充模板形成底模整体并开始钢筋绑扎；钢筋安装完成后，自梁柱节点安装侧模，侧模中间合龙同样通过填充模板进行调节。
图4 梁模板安装横断面示意图
Fig.4 Cross-section diagram of beam formwork installation
外环梁台模安装方式由2片台模组成。由于各景观柱扭角不同，因此在台模与台模之间、台模与景观柱间安装3片填充模板以适应梁跨径及端部节点构造的需要。
外环廊外立面设置100 mm×100 mm效果槽，与景观柱效果槽连接形成柱廊整体效果。因此，在侧模安装时，按照景观柱效果槽同类工艺，对效果木盒紧固，并与景观柱已实施槽体搭接。
当梁混凝土达到强度后，吊除梁侧模，并采用4套专用转移台车固定底台模支架四角。通过台车卡盘顶撑支架盘扣，并卸除支架底座完成受力体系转换。利用台车齿轮式千斤顶同步平稳降低台模高度，完成脱模，并推移至下一施工段。以此完成台模拆模到下一施工段的流水化操作，施工效率及安装风险大为降低。
3.3 板模板施工
柱梁施工完成后，即开始进行楼板施工。其中，标准开间楼板一般主要由4片台模组成，台模中间十字缝隙采用填充补模以适应板平面尺寸变化，见图5.板台模模板主龙骨采用12号双槽钢，安装间距与支架立杆步距一致；次龙骨采用24 cm高木工字梁，面板采用17 mm厚胶合模板。
图5 楼板模板拼装平面图
Fig.5 Floor formwork assembly plan
标准台模设计前，对建筑各楼层开间尺寸进行统计，并对标准开间进行分类以对应制作标准台模，提高模板通用化及适用能力。对于非标准部位，按照相同的模板布置原则进行原位拼装。为确保楼板模板与已浇筑的梁结构止浆到位，同开间的台模间设置反顶丝杆确保板模板与梁结构贴靠严密，并在各拼缝间设置止浆条。各台模安装就位后，调整标高及位置，安装填充模板形成板钢筋工作面。板混凝土强度达到拆模强度后，按照梁台模转移工艺完成模板拆模及下一流水工作面支模作业。
3.4 外廊道
外廊道在外环梁及室内楼板均施工完成后开始实施，模板主龙骨采用12号双槽钢，次龙骨采用24 cm高木工字梁，双层面板，其中面板衬板均为21 mm多层胶合板；对拉螺杆采用17 mm高强对拉螺杆，间隔1.5 m间距布置。
因外廊道设计为曲线形，外环梁采取多点折线进行拟合，至外廊道平面宽度渐变，以及上层外廊施工时，下层外廊无法完全承受施工期荷载等多项不利因素的影响，外廊道模板设计难度相对较大。为解决上述难题，外廊道模板弧形造型通过在次龙骨与面板间采用21 mm胶合板制作弧形格构龙骨定型，廊道底模按照标准化设计，对标准台模间以及台模与已浇筑的外环梁间采用填充面板适应结构横纵向变化。同时，在底模底部增加斜撑，将结构主要荷载传递至下层外环梁，避免下层外廊道悬挑板受力过大，出现结构承载超限。
为确保模板受力体系稳定，外环梁施工时，在梁上按照固定间距埋设锚固点。外廊道模板安装时，通过外拉杆与锚固点紧固确保廊道底模紧贴外环梁，并在止浆到位同时，防止模板出现整体向外侧倾覆失稳。模板结构体系如图6所示。
图6 外廊道模板体系示意图
Fig.6 Schematic diagram of outer corridor formwork system
外廊道底模安装完成后，对廊道栏杆内外边线进行放样，绑扎悬挑板钢筋，并安装栏杆外侧模板。栏杆钢筋则在外侧模安装完成后贴靠绑扎，确保钢筋混凝土保护层满足要求。由于外廊道宽度在各立柱间存在变化，栏杆侧模按照蹲底方式安装，模板主龙骨与底模钢梁设置铰接及水平调整丝杆，确保满足侧压力承载要求同时，可进行模板横向位置微调。外廊道护栏与悬挑板外侧阳角处设置100 mm×100 mm效果槽，其安装方法及模板支设方式与外环梁基本一致。为确保外廊道栏杆顶面收面线形及平整度，对模板的安装线形需加密测量，并在模板顶口设置倒角条进行标高抄平及收面控制。
外廊道混凝土强度达到100%时，拆除栏杆内侧模板，调整底模支架底座实现脱膜。利用栏杆外侧模板顶部钢梁吊点将台模及栏杆外侧模板整体吊移至下一施工区域。
4 结语
港珠澳大桥西人工岛主体建筑工程为高等级清水混凝土建筑，在该项目中应用的模块化模板施工技术，取得了预期效果。得益于对建筑结构的前期优化，总体施工工艺的开拓性创新，以及模板工程施工技术的大量技术研发，主体建筑在模块化、标准化施工水平上取得较大突破，有效保障了施工质量，提升了施工效率。其中模板工程中新颖的模块化设计方案，改变了传统模板安装工艺伴随而来的施工过程繁琐、人为因素难以管控所造成的质量弊病；极大地压缩了施工过程环节，在保障施工质量的同时兼顾施工效率。
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