第50卷增刊建筑结构Vol.50 S2
庞程程，王刚，沈洁，陈华，赵辉，潘钧俊
（中国建筑第八工程局有限公司，上海200120）
［摘要］以杭州萧山机场三期项目新建T4航站楼超大截面异形曲面清水混凝土墩台柱为例，详细阐述了异形柱模板选型制作、加工成型的施工工艺。浇筑完成拆模后其外形质量完全符合设计理念，清水混凝土成型效果良好。
双面针织机通过实践证明了该组合模板施工体系的实用性，为后续类似异形结构工程模板施工体系的选择提供了实质性的参考与借鉴，作为新兴组合模板体系具有十分广泛的推广意义。
［关键词］异形曲面；清水混凝土；组合模板
中图分类号：TU755.2 文献标识码：A 文章编号：1002-848X(2020)S2-0856-05
Construction technology of composite formwork of fair-faced concrete
column with superlarge section special-shaped surface
PANG Chengcheng, WANG Gang, SHEN Jie, CHEN Hua, ZHAO Hui, PAN Junjun
(China Construction Eighth Engineering Division Co. Ltd., Shanghai 200120, China)
Abstract:Take Hangzhou Xiaoshan Airport phase III project newly built Terminal 4 fair-faced concrete column with super-large section special-shaped surface an example. The selection, manufacture and construction technology of special-shaped column formwork were described in detail. After the mold is removed, the shape quality is in line with the design concept, and the forming effect of fair-faced concrete is well. The practice proves the practicability of the composite formwork construction system, and provides substantial reference for the selection of special-shaped structure formwork in subsequent related similar projects. As a new composite formwork system, it has very extensive promotion significance.
Keywords: special-shaped surface; fair-faced concrete; composite formwork
0 引言
随着中国经济的高速发展，大型国际机场、会展、剧院类等综合体项目不断涌现。这一类建筑物越来越追求更大的跨度与更宽阔的空间，屋面多采用钢结构异形双曲面，各种有创意的形体与钢结构组合的设计彰显了高度现代化的审美特征，建筑内外空间在满足使用功能的同时体现出了强烈的个性特征。屋面采用大跨度和大悬挑的空间钢结构荷载通过钢管混凝土柱传至柱墩基础。为追求美学效果，室外钢管柱底部通常会设置异形曲面不规则清水混凝土墩台柱[1-3]。按照常模板支架方法无法保证该类型墩台柱浇筑完成后能够很好的表达出异形曲面清水混凝土的效果。从技术特点、可操作性、质量成型效果、经济合理性等几个方面综合考虑选择具有创新意义的模板体系是解决问题的关键[4-6]。
1 工程概况
杭州萧山国际机场三期项目新建航站楼及陆侧交通中心工程旅客航站楼及北三指廊工程规划总用地面积22万m2，建筑面积67万m2、旅客航站楼及北三指廊61.3万m2，航站楼地下空间开发5.7万m2。结构形式采用钢筋混凝土框架结构+变截面钢管分叉柱+空间曲面网格屋面一体化结构。航站楼悬挑钢结构金属屋面底部钢管混凝土柱墩采用超大截面异形曲面清水混凝土柱，承担钢结构上部整个悬挑钢结构金属屋面的超重荷载，共计8根（图1），墩台柱底部为正八边形，内切圆直径3m，顶部为圆形直径为2.2m，中间为变截面曲线圆滑过渡，柱墩高度为6.4m。清水混凝土柱位于航站楼室外，设计对其造型及其外观质量要求非常高。
本文以杭州萧山国际机场三期项目新建T4航站楼“天圆地方”墩台柱为例，详细的阐述了
*大型空港综合交通枢纽扩建工程综合技术研究（2019-2-5）。
作者简介：庞程程，学士，工程师，Email:****************；通信作者：潘钧俊，博士，高级工程师，Email:***************。
第50卷增刊建筑结构857
异形组合模板体系的选择及制作加工过程，以及模板拆除后整体的成型效果，最终完美的施工完成了墩台柱。
图1 墩台柱平面布置图
2 组合模板体系选型
超大截面异形曲面清水混凝土墩台柱模板，传统模板制作通常采用木模板体系、玻璃钢模板体系、钢模板体系三种模板体系[7-8]。
木模板具有成本小等优势，但考虑到墩台柱为异形曲面模板加工困难，不易满足设计造型配模难度大，拼缝处配模材料浪费大，模板刚度小，在使用过程中很容易造成变形，混凝土成型质量难以控制。
玻璃钢模板可满足设计造型要求，同时也可以满足拼缝要求，配模材料不易浪费，但其配模难度大，加工成品高，模板刚度较弱，对于超大截面墩台柱而言，极易造成模板变形，在施工过程中也容易刮蹭，从而对混凝土外观质量形成破坏，影响整个清水混凝土成型后的整体性和美观性。
油烟机油杯钢模板配模材料也不容易浪费，模板刚度大，能够满足大体积构件的使用要求，但由于其特殊的造型要求，要完全达到设计要求的外观效果，模板加工难度巨大，材料单价较高，总体成本会急剧增加。
综合考虑上述三种模板体系的优缺点，针对墩台柱的特点，经过市场调查及模板设计，最终采用特有的组合模板体系[9-10]（外模钢模+临时内模木模+中间灌注聚氨酯弹性体材料），较前面三种模板体
系相比较，模板加工成本相对较低，且成型效果良好，模板刚度大，适用性非常强。
3 工艺原理
超大截面异形曲面清水混凝土墩台柱组合模板体系分为外模钢模（内焊加大法兰螺母）+内模木模（按照1∶1异形曲面柱造型3D雕刻打印）+中间灌注聚氨酯弹性体材料三部分组成，钢板内壁焊接加大法兰螺母增强钢模与聚氨酯软模的联结力，木模根据异形曲面柱3D打印实体模型进行分块雕刻完成后组装成整体，将内外模固定好位置后，钢模外侧通过角拉杆及螺栓进行加固，再灌注调制好的聚氨酯弹性体灌浆料，待灌浆料强度达到要求后进行拆模，有效的解决了超大截面异形曲面清水混凝土墩台柱模板难题及清水混凝土浇筑完成拆模后成型观感质量差难题，确保了施工安全性，提高了混凝土成型观感质量，加快了施工进度，周转次数及施工效率均大大提高，节约了成本。
4 模板制作
4.1 模板制作施工流程
本文采用的组合模板体系制作施工流程如图2所示。
图2 模板制作流程
4.2 外模钢板制作
为保证钢模板拼装与加工的合理性，根据异形曲面柱模型将钢模分成上下两层，钢模板高度为6400m，上下层均为正八边形，顶部正八边形内侧边长净尺寸为924mm，底口正八边形内侧边长净尺寸为1255mm，下层模板垂直高度为3000mm，上层模板垂直高度为3400mm，每层对称分为4片，竖向拼缝在平面的中轴线上。
钢模板外壁采用6mm厚钢板，竖肋采用10#槽钢，横肋采用25#槽钢，横肋支撑采用10#槽钢，横肋塞板采用采用6mm厚钢板，钢模板拼缝角部
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采用D32角拉杆，拉杆垫片为16×150×200，拉杆螺母采用M32（图3~5）。保证了整个钢模板整体稳定性。
图3 钢模板细部尺寸及配件图
图4 A-A剖面图
钢板内壁焊接加大法兰螺母，用于增强钢模与聚氨酯弹性体之间的联结力，钢模内部焊接螺母布置按照260（横向）×200（竖向）布置如下图6所示。模板制作完成实景图如图7所示。
注：1-面板6mm厚钢板；2-竖肋10#槽钢；3-法兰16×100；4-连接板16×100；5-横肋25#槽钢；6-横肋支撑10#槽钢；7-横肋塞板6mm厚钢板；8-拉杆座14#等边角钢；9-角拉杆D32；10-拉杆垫片16×150×200；11-拉杆螺母M32；12-吊环D25；13-定位销D18；14-螺栓M20×70。
图5 C-C剖面图
图6 钢模内部螺母布置图
图7 钢模成型图
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建筑结构 859
4.3 内模木模制作
（1）三维建模
按照1∶1实际墩台柱尺寸模型建立3D 打印模型，实现了由底部正八边形到顶部圆形的完美曲线过度，体现了特有的线型美。模型建模具体公式如下（图8）。
图8 木模分块与坐标变换示意图
由木模的几何特点，按底边八边形竖向分割为完全相同的八块。其表面母线由点（x 1,y 1,z 1）和点（x 2,y 2,z 2）连接生成，点坐标单位为mm 。两点代数表达式如公式（1）和公式（2）所示：
10
111
1500tan 22.5(12)0x y t x z =⎧⎪=⋅-+⋅⋅⎨⎪=⎩
（1）
00200
22
1100cos(22.545)1100sin(22.545)6400x t y t z ⎧=⋅-+⋅⎪⎪=⋅-+⋅⎨⎪=⎪⎩ （2）
木模空间与计算机模型控制数控机床加工的坐标变换公式可由公式（3）变换得到。
000
000()cos sin cos ()sin z x x z x z x x αααα'=-+⎧⎨
'=--⎩ （3） （2）木模制作
根据三维实体模型作为木模制作的参数，制定分块雕刻方案，超大截面异形曲面清水混凝土墩台柱模板分为上中下三层，每层为8块板，共计24块板，每块模板通过计算机模型控制数控机床精密加工，保证每块不同曲面模板加工成型后的精准度，加工完成后的模板实景图如图9、图10所示。
（3）木模拼装与校验
加工成型后的模板按照编号进行组装拼装，在拼装完成后进行尺寸精度的控制及检验，保证内模拼装完成后的整体精度及外观整体的平整
度，模板内部采用50×90木方进行支撑加固，防
空洞检测止模板受力后发生变形，待拼装完成后用原子灰精修，底漆封孔进行保护，底漆固化后再刷一遍面漆进行保护，等全部工作完成后进行表面的清理，涂刷聚氨酯弹性体专用脱模剂。木模成型后的实景图如图11、图12所示。
图9 木模分块雕刻图
图10 木模雕刻成型图
图11 木模成型图
图12 木模底漆精修图
4.4 内模和外模间聚氨酯弹性体灌注
（1）钢模固定
内模拼装完成并涂刷聚氨酯弹性体灌浆料专用脱模剂之后按照地面弹好的尺寸线进行钢模的组合拼装。钢模内壁尺寸比1∶1内模木模尺寸略大，一般保证最小处留15mm 净空保证能够正常灌注聚氨酯弹性体灌浆料。
（2）聚氨酯弹性体灌注
综合考虑模板的周转次数、浆料固化时间、成型后弹性体硬度、灌注时的整体流动性等因素，试验并确定了改性填料的添加方案，计算得到材料的具体用量，采用分层分块对称灌注，相连模
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板之间封堵采用雕刻木衬板封堵，塑性黏土封边完成后进行密封性检查，聚氨酯弹性体采用AB 混合料进行搅拌，真空脱泡，持续灌注。待初步固化后，拆除相邻钢模板，取下拼缝封堵木衬板及封边黏土，再次拼装好钢模板，灌注相邻模板的聚氨酯弹性体灌浆料。完成下层钢模聚氨酯弹性体灌注后继续灌注上层4片钢模的聚氨酯弹性体内衬。全部灌注完成后进行养护。
（3）养护拆模
灌注完成后进行聚氨酯弹性体内衬的养护，养护完成后全套外部钢模拆模，取出内部木模，检查聚氨酯弹性体的灌注效果。有缺陷的地方及时进行修补完善，聚氨酯弹性体内衬表面进行清理，清理完成后涂刷保护剂。成型后的聚氨酯弹性体组合模板体系如图13所示。
图13 成型组合模板体系
5 成型效果
由于此项异形曲面组合模板体系应用于超大截面异形曲面清水混凝土墩台柱结构施工，质量要求非常高，属于大体积混凝土，因此，混凝土浇筑方法与养护仍为保证混凝土浇筑过程安全与浇筑质量重要环节。混凝土在浇筑过程中采用机械振捣棒振捣，做到“快插慢拔”，上下抽动，均匀振捣，插点均匀排列，混凝土浇筑完成后做好大体积混凝土测温工作，控制好内外温差。模板拆除后加强对混凝土的养护，浇筑成型后混凝土效果图如图14所示。
6 结语打印机共享器
本文以杭州萧山国际机场三期项目新建T4航站楼“天圆地方”墩台柱为例，采用超大截面
图14 墩台柱成型效果图
异形曲面清水混凝土柱组合模板施工技术，解决了超大变形曲面清水混凝土柱采用常规模板方法无法施工的难题。施工完成后，主体整体成型效果良好，达到了清水混凝土墩台柱的成型质量要求，顺利完成了预期目标。与清水混凝土模板和钢模板及木模板对比，直接经济效益约29.4万元，节约工期15d，取得了良好的经济效益。本文采用的组合模板施工技术可广泛推广应用到超大截面异形曲面混凝土墩台柱组合模板体系施工中去，为类似工程提供了宝贵的经验。
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