新型免套管锥形对拉螺杆在模板加固施工技术中的应用

张冲，朱钰，侯景强，吴迪，周泽安，符华利

（中国建筑第二工程局有限公司，广东 深圳 518048）

1 工程概况

深圳市长圳公共住房及其附属工程项目位于深圳市光明新区凤凰城长圳地铁站旁。项目占地面积5.7万m2，建筑面积42.19万m2，建筑高度约150 m，地下2层，地上52层，其中包括2层避难层，标准层层高2.9 m，建筑面积约13.34万m2。地上8栋超高层住宅楼、两层商业裙房、公交场站及配套、两层地下车库。本工程采用现浇剪力墙结构体系+部分预制构件，标准层结构采用铝合金模板施工。

2 模板加固现状分析

目前，通过其他项目调研和市场选材了解到，铝合金模板加固体系中穿墙螺杆加固常采用预埋套管穿墙螺杆和三段式止水螺杆形式进行施工。

预埋套管穿墙螺杆主要优点为施工精度高、稳定性好。缺点是安装步骤烦琐，影响拼模速度，而且容易将锥形对拉螺杆预埋套筒大小头装反，影响结构外墙体防水，在安装锥形预埋套管时，易与墙体钢筋产生冲突，既影响预埋套管安装，也影响后期预埋套管拆除，预埋螺杆套管剔除容易破坏混凝土保护层，露出内部钢筋[1]。

三段式止水螺杆的主要优点是施工便捷，两端外螺杆可以轻松拆卸，墙面没有外露螺杆的阻碍，使模板可以大面积一次性脱离墙面，提高施工效率，墙面更显美观、平整。其内部增加了止水板，止水效果显著，方便后期施工。缺点是螺杆主要由3部分组件构成，安装配套零部件多且部件必须配套，在使用过程中必须严格执行三段式止水螺杆的应用标准，不可随意挪动间隔，同时，三段式止水螺杆中间段以及套筒均为一次性，后期浇筑完成后留在墙内，不利于项目节约成本。

在综合分析了预埋套筒穿墙螺杆和三段式止水螺杆后，项目部根据以上对拉螺杆的优点和缺点，研制了一种新型的免套管锥形对拉螺杆施工技术，该技术避开了施工时提前预埋套筒的步骤和螺杆无法拆除带来的资金损失，既能满足铝合金模板加固要求，也能满足拆除后墙面平整度和美观度要求。

该技术施工操作便捷、施工顺序简单、安装拆卸方便，极大地提高了现场施工效率、节约了施工工期，避免了预埋套管穿墙螺杆施工工艺在拆模时，需要把螺杆拆除后，再采用敲打、剔凿方式将预埋套筒取出所需要投入的人力和财力，同时，对拉螺杆拆除后可以重复使用，节省项目投入成本。

3 新型免套管锥形对拉螺杆构造介绍

锥形对拉螺杆采用低碳高强合金钢材，材料强度高，施工稳定性好，周转次数多，浇筑后易取出，施工质量好。

螺杆设计主要针对厚度为200 mm、300 mm和400 mm的现浇剪力墙，螺杆长度分别550 mm、650 mm、750 mm。锥形对拉螺杆分大小头，大头直径20 mm，小头直径14 mm，大小头的设计采用预埋套筒原理，确保大头朝外，防止雨水倒灌。

根据不同厚度，墙体螺杆插销孔位置距离螺杆中心左右分别175 mm、225 mm、275 mm设置孔位，孔位尺寸50 mm×5 mm。楔形插销长150 mm，有助于插销卡住墙体两侧背楞，保证牢固性，楔形插销宽口60 mm，窄口20 mm，方便插入螺杆预留孔内，不同厚度墙体采用不同孔位的对拉螺杆，插销直边紧靠背楞，斜面朝外，利用楔形插销斜口调节松紧，确保卡紧背楞。锥形螺杆示意图如图1所示。

螺杆系统模板设计，本工程模板之间使用免套管锥形对拉穿墙螺栓，螺杆横向间距≤800 mm。墙体加固采用4道背楞（外墙5道），首道背楞距结构面200 mm，第二道背楞距结构面800 mm，第三道背楞距结构面1 400 mm，第四道背楞距结构面2 150 mm。

安装免套管锥形对拉螺杆时，螺杆中间段与后期浇筑混凝土接触部位需体现涂刷一层脱模剂，保证墙体混凝土达到强度后，对拉螺杆取出。当要取出锥形螺杆时，先将楔形插销取出，对准较小端头往另一端敲打即可取出螺杆，模板即可拆除，免套管锥形对拉螺杆可重复利用，在卸下螺杆后，外墙采用聚合物水泥砂浆将螺杆洞填补密实，内墙采用普通水泥砂浆封堵。锥形螺杆加固效果如图2所示。

新型免套管锥形对拉螺杆加固体系具有以下特点：（1）采用免套管锥形对拉螺杆相比预埋套筒穿墙螺杆方式，人工耗费少，节省材料，免去了套管，使工序变得简单，提高了安拆效率。（2）较三段式止水螺杆方式，锥形螺杆安装无须使用止水钢板，也能达到防水效果，同时效果好。（3）操作便捷、工序简单，提高了施工效率。

4 施工工艺

4.1 工艺流程

免套管锥形对拉螺杆加固流程：墙柱钢筋绑扎完成并完成隐蔽验收→铝合金模板安装完成→锥形对拉螺杆涂刷脱模剂→安装对拉螺杆（大头朝外，小头朝内）→安装背楞→安装楔形插销片→铝合金模板调整垂直度、水平度→验收。

4.2 施工操作要点

1）免套管锥形对拉螺杆安装：安装前，应将铝合金模板表面清理干净，刷好脱模剂，涂刷均匀，不得漏刷，根据楼层主要控制轴线、标高线及定位线完成铝合金模板两侧拼装，然后按照模板设计的要求间距与大头朝外的原则，安装前对拉螺杆涂刷脱模剂，将免套管锥形对拉螺杆逐一进行安装，利用铁锤将楔形插销片卡住背楞。安装完毕后，对铝合金模板进行垂直度和平整度调整，并检查插销与背楞是否紧固。

2）拆除免套管锥形对拉螺杆：待楼层混凝土浇筑完成并达到设计强度后，用撬棍松开楔形插销片，卸下背楞，利用铁锤对准锥形对拉螺杆较小端头往另一端敲打至螺杆松动取出，拆除模板。将锥形对拉螺栓清理干净，以便下一流水段继续使用。

5 对拉螺杆验算

根据GB 50666—2011《混凝土结构工程施工规范》[2]，本工程最大墙厚为400 mm，初步将锥形对拉螺杆规格选择为大头直径18 mm，小头直径14 mm，截面面积A=157 mm2，许用抗拉强度[f]=300 N/mm2，轴向受拉承载力设计值取28.1 kN。按照规范要求对拉螺杆进行承载力进行验算，验算公式如下：

浇筑混凝土对模板的侧压力标准值计算：

式中，F1为新浇筑混凝土对模板的最大侧压力，kN/m2；γc为混凝土的重度，取24 kN/m3；τ0为新浇筑混凝土的初凝时间，取τ0=200/（T+15）=5 h，T为混凝土温度，取25℃；β为混凝土坍落度影响修正系数，取1.0；V为混凝土浇筑速度，取1.5 m/h；F2为混凝土振捣对模板产生的侧压力荷载设计值，kN/m2；H为混凝土侧压力计算位置处至新浇筑混凝土顶端的总高度，取2.8 m。代入数据：

取较小值为标准值，则侧压力设计值F=41.15 kN/m2。

根据GB 50666—2011《混凝土结构工程施工规范》第4.3.6条要求，侧面模板的荷载基本组合效应值取倾倒时混凝土产生的施工活荷载标准值：Q2K=2.0 kN/m2。

组合荷载：

新型穿墙对拉螺杆承载力荷载：

则对拉螺杆抗拉应力为：

满足设计要求。

故墙处对拉螺杆强度满足设计要求。

6 质量保证措施

（1）生产厂家均严格按照图纸尺寸对免套锥形对拉螺杆进行生产，同时出具具备合格资质的检测单位对产品抽样检测认证的试验报告，其质量必须符合设计要求。施工现场需对进入现场的材料进行抽样复试，如发现不合格的材料或免套管锥形对拉螺杆质量存在严重问题，应责令其退场，不得用于现场施工。（2）严格控制锥形对拉螺杆垂直方向、水平方向之间的距离，要求铝合金模板拼装水平允许误差及垂直度允许误差为±4 mm，确保墙体截面。（3）根据铝合金模板方案，严格按照锥形对拉螺杆孔位置进行施工，不得出现少安或漏安现象。（4）应根据不同墙体的厚度选用对应尺寸长度的锥形对拉螺杆，确保插销片能够正常安装与背楞紧固，锥形对拉螺杆在使用过程中不得出现漏浆。（5）大面施工前，可进行单面墙体试验性施工，观察漏浆、成型情况，以检验对拉螺杆效果。

7 经济效益及工程效益分析

以下均以单栋塔楼标准层采用不同螺杆铝合金模板施工，单层240 m2，每平方米6个对拉螺杆，进行对比分析。

方案1：与预埋套管穿墙螺杆做法对比：PVC预埋锥形套管+T18穿墙对拉螺杆+垫片+螺母，其成本及功效分析见表1。

表1 成本及功效分析

方案2：与无套管可拆卸穿墙螺杆做法对比：高强合金钢锥形螺杆+楔形加固片，其成本及功效分析见表2。

表2 成本及功效分析

根据工程实际经验，方案1每层拼装耗时2 d，方案2每层拼装耗时1 d。方案2工效明显优于方案1，且工序简单，成型效果良好，总体工程效益较好。

8 结语

本项目在现浇剪力墙施工过程中，应用了2 500套新型免套管锥形对拉螺杆，加固墙体面积约420 m2。新型免套管锥形对拉螺杆施工成型质量好，可减少人工耗费，减少了模板安装与拆除等施工工序，提高了工作效率，施工作业面干净整洁，现场浇筑无混凝土漏浆现象，减少了建筑垃圾，有利于绿色施工，保证了项目免抹灰要求，在项目实施中取得良好的经济效益和社会效益，可推广应用于同类项目。