数字化覆膜模板施工中的应用实例研究

模板与脚手架是钢混结构建筑施工中使用面广、使用量大的施工工具。模板工程一般占钢混结构工程费的20?%~30?%，占劳动量的30?%~40?%，占工期的50?%左右，因此优化模板设计，科学合理地开展模板工程施工，促进模板工程的技术进步，对于提高施工效率、降低施工成本发挥着重要的作用。

目前建筑施工采用的模板以金属类模板和木制模板为主。组合钢模板和铸铝模板等金属类模板，适用性强、强度刚度大、周转次数多，但价格昂贵、经济性差、施工过程中如有尺寸设计相关的变更不好处理。木制模板易于加工，价格便宜，但强度较低，周转次数少。而数字化覆膜模板，板幅大、自重轻，表面分别由PP塑料和PVC塑料两层塑料组成，搭配热熔技术令覆膜模板表面光滑、防水且不易沾泥，可以保证混凝土凝固后更加光亮，既增强了静曲强度与周转次数，又比金属模板价格低廉，易于加工，随用随切，在一定程度上兼具了传统木制模板与金属模板的优势。

基于此，结合大兴区榆垡镇中心0027地块工程实例，通过介绍该项目3号楼使用数字化塑膜模板的工艺流程，可为其他使用同类模板的施工提供一定 参考。

1?工程概况

大兴区榆垡镇中心0027地块项目，1–1号楼至1–12号楼为住宅楼，1–13号楼至1–16号楼为配套楼（社区服务中心、卫生服务站、其他商业服务、托儿所），总建筑面积68?732.77?m ² ，其中地上建筑面积46?007.28?m ² ，地下建筑面积22?725.49?m ² ，地上建筑层数为8层、9层和15层，地下建筑层数为1~2层。住宅结构形式为装配整体式剪力墙，车库、配套楼采用框架结构，具有住宅楼较多、结构形式多样的建筑特点。其中1–3号楼，层数为15层，4层转换层以上为标准层，采用数字化塑膜模板，周转使用，直至15层封顶。

2?数字化模板施工工艺流程

数字化模板流程：BIM建模与配模→深化排版设计→将板材切割为单元模块→单元模块分类码放→将单元模块组拼为单元模板→单元模板分区吊料→单元模板拼装加固→加固完成浇筑混凝土→拆模。

2.1?BIM建模与配模

BIM技术在建设领域信息化技术的应用逐渐广泛，数字化覆膜模板则是将BIM技术应用于模板工程而诞生的成果。通过BIM技术完成3号楼标准层主体结构的建模及配模设计工作：首先需要归纳整理好使用BIM软件（Revit）建模所需的墙柱定位图、梁板配筋图、模板平面图和墙身大样图等CAD图纸，完成建模前期CAD图纸预处理的准备工作。然后导入CAD图纸，软件识别并转化导入的图纸即可自动生成墙、柱、梁各构件的模型。

为确保建模精度，可以采用手动绘制与软件自动生成相结合的方式建模，绘制的同时严格排查各构件尺寸与实际尺寸的偏差，确保模型的精细度。主体结构模型建立完毕，即可设置模板参数与配模参数，配模应按照如下规则进行：板模板压墙梁柱侧模板、墙柱长边模板包墙柱短边模板、梁侧模包梁底模、主梁模板包次梁模板，以便于模板拼装，保证模板拼缝处质量。

完成配模参数的设置后，BIM软件可一键配模，辅以手动细部优化，配模效率与配模精度均得到可靠保证。3号楼标准层建模与配模模型如图1所示。

   

图1?建模与配模模型示意

2.2?深化排版设计

根据BIM软件配模输出的各部位配模图与编码图，秉承模板的规格尺寸宜为标准化、少异形、多通用、多周转次数的原则，绘制墙、柱、梁侧、梁底、板底、暗梁以及上下飘窗不同部位所需模板的排版切割图，切割统一使用1?830?mm×915?mm×13?mm的基板。

2.3?模板切割与分类码放

根据排版切割图，使用JDPaint软件设置切割路径，并将切割路径文件拷贝至数字化数控机床进行基板切割工作。需要注意正确操作机床，确保切割后的单元模块尺寸精准，不少切、漏切，避免出现缺料的问题。切割好的单元模块按照排版切割图的编号粘贴对应编号二维码，编号二维码可于数字化加工平台进行下载与打印，二维码粘贴完成后，根据楼层房间平面布置图的房间分区，按区码放相应的单元模块，直至所有模块全部备齐。

2.4?模板组拼

根据各部位的配模图纸，对作业人员进行组拼工作技术交底，使用截面为40?mm×80?mm的方木进行单元模板组拼工作。由于作业人员的专业素质有所参差，拼装过程中仍会有工人出现诸如方木–模板边距不到位与图纸要求不符等问题，组拼过程中管理人员务必做好在场的质检与监督工作，力求在单元模板吊装上楼前确保每一块单元模板严格按照图纸尺寸要求组拼，只有如此才能保证将单元模板吊装上楼后模板安装加固工作的顺利进行，有效避免因拼装错误导致的补料与返工。

模板组拼过程中需注意图纸设计的模板孔位方向，数字化塑膜模板在配模设计时提前精确预留螺栓、水电孔位，省去了安装模板时打孔工序的同时，也保证了孔位的精准设置。 另外，为防止模板边缘渗水导致模板出现胀模、翘曲等问题，需对拼装好的单元模板使用防水清漆进行封边处理，待封边处理全部完成，即可将模板吊装上楼，投入使用。

2.5?模板分区起吊与安装加固

2.5.1?模板分区起吊

进行单元模板吊运工作前，于使用模板的楼层张贴各房间分区号标志，以便于将各区的单元模板吊运至准确的位置。吊装需使用吊装带吊运，不可使用钢丝绳，防止模板损坏。 吊装上楼时应保证稳起、稳吊，避免模板在吊装过程中发生碰撞，造成模板损坏。吊装过程如图2所示。

   

（a）

   

（b）

图2?单元模板吊装示意

（a）模板吊装；（b）模板吊装上楼按区码放

2.5.2?模板安装加固

模板主龙骨使用 ?48 mm ×3.6?mm双钢管，次龙骨使用40?mm×80?mm方木，对拉螺栓选用 ?14?mm的通 长丝杆，穿墙套管选用木模专用PVC锥形套管，套管小头直径15?mm，大头直径17?mm，在锥形套管小头端配套使用钢垫片，防止套管因挤压嵌入模板中导致模板拼接不严，垫片厚度约为2?mm。PVC套管搭配穿墙螺杆既能有效固定模板，又能准确地控制混凝浇筑厚度。该锥形套管在混凝土浇筑完成后可使用拆卸工具取出，进行重复使用。

数字化模板提前精准预留设计并使用机床切割的螺栓孔位，配合PVC锥形套管与对拉螺栓的使用，相比传统散拼木模板人工打孔的方式，大幅提高了模板安装加固的便捷性，模板加固质量水平也有了进一步保障。

单元模板安装前应对模板面与模板边进行调整，保证模板平整度，误差不超过2?mm。拼装覆膜单元模板时，需确保板与板之间缝隙严密。模板安装完成后，应检查模板标高、垂直度等各项指标，同时在模板根部、阴阳角等位置加贴海绵条，避免漏浆。

混凝土浇筑时，需将浇筑速度控制在小于2?m/h，并进行分层浇筑。数字化塑膜模板安装完成效果如 图3所示。

   

  图3?数字化模板安装加固完成

2.6?模板拆除与成型结构观感

在混凝土强度达标后，按照拆除常规木模板的方法拆除单元模板，拆除过程中需注意模板保护，将拆除后的单元模板和锥形套管及时运至下一个施工楼层备用。采用数字化塑膜模板浇筑后的混凝土结构观感符合预期，凝固后的表面比传统散拼木模板更光滑美观。

3?效益对比

3号楼4层塑面模板1?830?mm×915?mm×13?mm所需用量见表1。

表1?单层标准层所需塑面模板用量

   

经统计，截至3号楼4层标准层拆模完成，实际共使用墙柱模板原材361张，比预期多使用12张，板材损耗率为3.4?%。水平构件模板实际共使用368张，比预期多使用14张，板材损耗率为4.0?%。

板材损耗主要来自个别模板切割排版图排版错误导致切割时需要回切造成的消耗（竖向构件模板：2；水平构件模板：3）、模板切割过程中板材移位导致的模板切割损坏（竖向构件模板：2；水平构件模板：2）、工人组拼单元模板时拼装错误造成的板材消耗（竖向构件模板：4；水平构件模板：5），以及拆卸模板过程中个别模板的损坏（竖向构件模板：4；水平构件模板：4）。

5号楼与3号楼建筑结构相同，模板使用传统散拼木模板，经统计单层竖向构件模板损耗率为19.1?%，单层水平构件模板损耗率为21.5?%，远大于数字化塑膜模板的损耗。数字化塑膜模板提前排版设计，可以充分利用每一张板材，同时螺栓孔位与水电孔位精确预留，并采用数字化机床精准切割，保证模板加工质量。而传统散拼木模板采用人工切割，现场开孔，粗犷型加工方式在一定程度上增加了板材的 消耗。

在工期方面，使用传统散拼木制模板的5号楼每层模板拼装需耗费2.5?d，而采用整拼整拆的数字化模板的3号楼，平均每层需要1.5?d，即可完成模板拼装的工作，有效缩短了每层的施工工期。

同时，数字化塑膜模板板材质量优异，PP塑料与PVC塑料双层塑膜保护，确保模板周转至15层封顶仍可正常使用，过程中仅需补充个别损坏的模板，而5号楼使用的传统散拼木制模板平均每周转6层需全部更换，否则会影响混凝土浇筑后的成型观感。为确保施工质量，必须加工一套新的模板继续投入使用，从开始施工到封顶，需要3套模板才能完成。

4?存在问题与解决措施

数字化模板施工，涉及人机料法各个方面，任何一个环节出现纰漏，混凝土结构成型质量都可能难以达到预期效果。在使用数字化塑膜模板的过程中，也发现一些存在的问题，积累了相关经验。

首先703块原板切割而成的模板拼块需要根据房间布置平面图按区码放，由拼块与方木组拼成型的单元模板同样需要分类、按区码放，共计25个房间分区，这就需要较大的置料场地。由于加工场地受限，出现了部分不同分区的单元模板被工人混放在一起的情况，为后续提料工作增加了困难。

对于该问题的解决措施如下： （1）分批次提料、打包，集中码放； （2）加强工人的责任意识，最好切割、组拼工作由固定人员负责； （3）建议形成专门进行数字化塑膜模板备料工作的封闭作业区。

在模板安装过程中，曾出现作业人员将模板用错位置导致拼缝过大的问题， 解决此问题需要加强对班组人员的管控与验收，尽可能地培训熟练工种，由固定作业工人队伍负责。同时，在模板安装过程中，有工人反映的一些单元模板过小、过散、不便寻找的问题也值得考虑，即在初期使用BIM软件进行配模排版时，仍有可优化的空间，使其尽可能符合标准化、少异形、多通用的原则。

另外，在施工过程中还存在顶板主龙骨顶住墙模板，导致单元模板难以整体拆模的问题。走廊区域净间距1.2?m，顶板主龙骨使用的轮扣小横杆规格1.2?m钢管，顶住了墙体模板。对此问题，模板支撑体系加固时应考虑留设拆模间距，以便于单元模板拆模。

5?结论

结合大兴区榆垡镇中心0027地块工程实例,通过介绍该项目3号楼使用数字化覆膜模板的工艺流程，为其他使用同类模板的工程提供一定参考，并得到如下结论。

（1）数字化覆膜模板创新性地将BIM技术与模板工程相结合，在一定程度上兼具了传统木制模板与金属模板的优势，周转次数高、耐用性好、耐磨抗酸碱能力优越，相比金属模板价格低廉，易于加工，随用随切，使用该模板可有效缩短模板工程工期，板材损耗显著降低，混凝土成型观感好，是绿色施工的理想选择。

（2）数字化模板施工，涉及人机料法各个方面，任何一个环节出现纰漏，混凝土结构成型质量都可能会难以达到预期效果。

在应用中得到如下经验： 1）分批次提料、打包，集中码放； 2）加强工人的责任意识，最好切割、组拼工作由固定人员负责； 3）建议形成专门进行数字化塑膜模板备料工作的封闭作业区； 4）在初期使用BIM软件进行配模排版时，仍有可优化空间，使其尽可能符合标准化、少异形、多通用的原则。

（3）混凝土成型观感质量不仅体现在模板质量及拼装质量方面，还与加固模板所使用的主、次龙骨有较大的关系，后续可以针对模板龙骨开展进一步深入研究，从模板与龙骨两方面共同提高混凝土工程的施工质量。

以数字化、网络化和智能化为标志的新一代信息技术，正在与各产业深度融合，催生新一轮的产业革命，推进数字化和建筑业的深度交叉融合发展，对大力促进工程建设领域数字化施工应用和推广具有重要的意义。

数字化覆膜模板的应用是数字化赋能提质增效在装配式结构施工的研究与实践迈出的重要一步， 经本次实际应用，使用数字化覆膜模板，相比传统散拼木模板混凝土工程质量有所提升，工期有所缩短，模板损耗有所降低，是积极探索数字化之路，将绿色化、工业化、信息化三位一体协调融合发展的初尝试，为公司向数字化转型升级积累了宝贵经验。