地下連續(xù)墻導(dǎo)墻移動(dòng)模架的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

蒲青松

(中鐵五局集團(tuán)第一工程有限責(zé)任公司，長沙 410116)

1 概述

導(dǎo)墻是控制地下連續(xù)墻各項(xiàng)指標(biāo)的基準(zhǔn)［1]，也是地下連續(xù)墻的地面標(biāo)志，導(dǎo)墻的寬度尺寸將直接影響地下連續(xù)墻的墻體厚度，導(dǎo)墻豎向面的垂直精度是決定地下連續(xù)墻能否保持垂直的首要條件［2]。導(dǎo)墻頂部有時(shí)會(huì)高出地面。導(dǎo)墻斷面小、形式多樣、地表狀況多變、目前沒有可用于導(dǎo)墻施工的標(biāo)準(zhǔn)化模板設(shè)備，難以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，導(dǎo)墻施工對(duì)人工技能要求較高，其施工成本也比較高。

某地鐵線路車站段地下連續(xù)墻位于市政主干道中軸線上，施工范圍內(nèi)主要地層自上而下依次為:素填土:0～0.3 m為瀝青路面;褐黃、褐紅色、松散狀，不均勻有少量碎塊石;粉質(zhì)黏土:褐黃、褐紅色，土質(zhì)均勻，可塑。導(dǎo)墻標(biāo)準(zhǔn)段深度為1 700 mm，實(shí)際導(dǎo)墻最深為3 700 mm，凈空為850 mm，導(dǎo)墻寬度為3 250 mm，導(dǎo)墻面在路表面以上200 mm，具體結(jié)構(gòu)尺寸如圖1所示。

圖1 導(dǎo)墻截面示意(單位:mm)

2 傳統(tǒng)導(dǎo)墻模板工藝存在的不足

傳統(tǒng)導(dǎo)墻模板工藝，主要采用小塊鋼模按照構(gòu)件尺寸拼裝，利用鋼管、方木、型鋼等作為背肋加強(qiáng)模板的整體剛度，再通過桿件支撐，使模板的空間位置固定。即所用的各種部件是零散的，每次使用都要把每個(gè)部件組裝和拆卸1次，然后人工倒運(yùn)到下一工作面進(jìn)入下一循環(huán)作業(yè)。這種模板工藝使溝槽整體線形較難控制，易形成“S”輪廓線，板縫多，模板間錯(cuò)臺(tái)容易超標(biāo)，對(duì)工人的專業(yè)技能要求高，工作量大，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，施工成本高。

3 導(dǎo)墻移動(dòng)模架的設(shè)計(jì)

為了解決傳統(tǒng)導(dǎo)墻模板工藝的不足，設(shè)計(jì)了1種專門用于導(dǎo)墻施工的模板設(shè)備——導(dǎo)墻移動(dòng)模架。該設(shè)備由模板系統(tǒng)、模架系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、行走系統(tǒng)及操作系統(tǒng)組成。1組移動(dòng)模架設(shè)計(jì)長度為12 m。施工中可以采取多組串聯(lián)施工。移動(dòng)模架一次性組裝好以后，無需安裝軌道，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)或卷揚(yáng)機(jī)牽引移動(dòng)即可行走，模板可采用絲桿或液壓立模與脫模，澆筑混凝土?xí)r的側(cè)壓力全部由支撐系統(tǒng)承受，不需增加其他輔助支撐，此外，模板系統(tǒng)采取獨(dú)特設(shè)計(jì)，可以很方便實(shí)現(xiàn)增高或減低，以滿足導(dǎo)墻變高度施工要求。因此，該導(dǎo)墻移動(dòng)模架具有施工質(zhì)量好、勞動(dòng)強(qiáng)度低、生產(chǎn)效率高、使用方便、操作簡單，制造成本低，使用成本低等優(yōu)點(diǎn)，可滿足任意高度導(dǎo)墻施工要求。具體構(gòu)造如圖2、圖3所示。［3]

圖2 導(dǎo)墻移動(dòng)模架正視

圖3 導(dǎo)墻移動(dòng)模架側(cè)視

(1)模板系統(tǒng)

模板系統(tǒng)由內(nèi)側(cè)模板、外側(cè)擋模板及模板支撐架組成。

內(nèi)側(cè)模板由小塊鋼模組成，采取小塊鋼模設(shè)計(jì)，一方面使移動(dòng)模架可滿足變高段施工要求;另一方面導(dǎo)向墻施工完畢小模板可拆下來用于其他施工段，也可以直接租用標(biāo)準(zhǔn)模板，從而降低成本。

模板支撐架的作用一是安裝側(cè)模，使模板達(dá)到一定的直線度及平面度要求。二是安裝吊桿及支撐絲桿，將模板的受力傳遞到支撐系統(tǒng)，同時(shí)用來立模與脫模作業(yè)。模板支撐架由方管焊接而成，為滿足導(dǎo)墻變高段施工要求，支撐架采取可加寬設(shè)計(jì)，即在其上端設(shè)計(jì)有銷接孔及聯(lián)接法蘭。當(dāng)高度變化超過吊桿許可調(diào)節(jié)范圍時(shí)，可以增加或減少模板和調(diào)節(jié)模板支撐架。由于導(dǎo)墻凈空較小，為提高兩側(cè)模之間的通行能力，支撐架上絲桿鉸接耳板采用內(nèi)沉式設(shè)計(jì)，即全部焊接在方管側(cè)面，不占用任何空間，達(dá)到凈空最大化。

外側(cè)擋模板采用槽鋼，由吊桿吊掛在支撐門架上，工作時(shí)通過絲桿與縱向梁相聯(lián)，以承受側(cè)向力。

(2)模架系統(tǒng)

模架系統(tǒng)由龍門架與縱向聯(lián)接梁組成。1組模架設(shè)計(jì)有4榀龍門架，龍門架由立柱、門架橫梁、八字撐、小橫梁組成，全部由雙工字鋼拼焊而成。其中立柱下端設(shè)計(jì)有頂?shù)亟z桿，用來調(diào)節(jié)門架高度。門架橫梁中間設(shè)計(jì)有2個(gè)200 mm×50 mm寬的長孔，滿足懸掛模板和使模板左右移動(dòng)。八字撐上設(shè)計(jì)有絲桿鉸耳，用來安裝絲桿，將模板水平方向受力傳遞到模架上。小橫梁上開有200 mm×50 mm寬的長孔，用來安裝外側(cè)擋模吊桿。

縱向聯(lián)接梁包括上縱梁、中縱梁及下縱梁。上縱梁用于吊掛模板系統(tǒng)及使模板整體移動(dòng)，中縱梁聯(lián)接門架模梁，下縱梁聯(lián)接立柱。

(3)支撐系統(tǒng)

支撐系統(tǒng)由水平絲桿、斜撐絲桿及橫向定位件組成。絲桿通過水平方向與斜撐方向錯(cuò)位與花架銷結(jié)，保證花架系統(tǒng)的強(qiáng)度及穩(wěn)定度，水平絲桿同時(shí)兼有收模的作用。橫向定位件包括橫向定位桿及定位支撐絲桿，聯(lián)接在模板上側(cè)，防止在混凝土澆筑過程中左右跑模等現(xiàn)象的發(fā)生，可以較好地保持了模架的整體穩(wěn)定性。

(4)行走系統(tǒng)

行走系統(tǒng)由行走輪系與驅(qū)動(dòng)裝置組成。行走輪系采用鋼制輪或橡膠輪，安裝在下縱梁上。驅(qū)動(dòng)裝置可根據(jù)施工條件采用電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)或是卷揚(yáng)機(jī)牽引移動(dòng)。

(5)操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)有液壓操作系統(tǒng)和機(jī)械操作系統(tǒng)2種。液壓操作系統(tǒng)由泵站、液壓油缸、吊桿、鎖緊螺母組成。吊桿采用φ25 mm精軋螺紋鋼，一端用配套的螺帽固定在扁擔(dān)梁上，另一端固定在模板支撐架上，操作液壓系統(tǒng)使模板達(dá)到工作狀態(tài)時(shí)再將吊桿鎖緊在門架模梁上。該操作系統(tǒng)操作方便，成本較高，適用于導(dǎo)墻較高，模板系統(tǒng)較重、工程量較大的施工。機(jī)械操作系統(tǒng)由機(jī)械千斤頂、吊桿、鎖緊螺母及扁擔(dān)梁組成。除了用人工升降模板外，其操作方法與液壓操作系統(tǒng)基本相同。該操作系統(tǒng)勞動(dòng)強(qiáng)度有所增加，但成本大大降低，適用于模板系統(tǒng)較輕，工程量較小的施工。

4 導(dǎo)墻移動(dòng)模架的使用

4.1 模板立模

(1)移動(dòng)模架移動(dòng)到標(biāo)準(zhǔn)位置，旋轉(zhuǎn)頂?shù)亟z桿使行走輪離地并將門架橫梁調(diào)節(jié)到水平狀態(tài)。

(2)啟動(dòng)油泵，分別操作頂升油缸，測(cè)量兩端模板的高程直到達(dá)到要求為止。分別操作平移油缸，測(cè)量模板水平方向尺寸，直到達(dá)到要求為止。

(3)擰緊鎖緊螺母，將吊桿緊固在門架橫梁上。(4)擰緊定位螺栓，使模板位置固定;將兩側(cè)模板間絲桿全部安裝到位。

(5)旋轉(zhuǎn)小吊桿螺母，將外側(cè)擋模板放置地面并水平移到標(biāo)準(zhǔn)位置，鎖緊吊桿。安裝絲桿將模板固定。

(6)安裝端頭模板。

4.2 拆模及移位

混凝土澆筑完成且混凝土強(qiáng)度達(dá)到允許拆模的強(qiáng)度以后，即可進(jìn)行導(dǎo)墻移動(dòng)模架的拆模及移位［4]:

(1)將脫模絲桿外的所有絲桿及支撐件拆除;(2)松開鎖緊螺母并使其離門架橫梁150 mm以上;

(3)旋轉(zhuǎn)脫模絲桿使模板與混凝土脫離，拆除脫模絲桿;

(4)啟動(dòng)油泵，頂升液壓千斤頂將模板系統(tǒng)整體提升100～200 mm;分別操作水平油缸，使模板脫離混凝土表面50～100 mm;

(5)旋轉(zhuǎn)頂?shù)亟z桿，使其離地50 mm以上。

(6)將卷揚(yáng)機(jī)固定在前端，將鋼絲繩一端固定在移動(dòng)模架上。啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)牽引模架向前移動(dòng)到下一工作面。

4.3 變高段施工操作

吊桿設(shè)計(jì)為精軋螺紋鋼，模板按一次最大調(diào)整高度差為600 mm設(shè)計(jì)。頂升油缸行程為300 mm，當(dāng)高度差在200 mm以內(nèi)時(shí)，直接通過油缸伸長量實(shí)現(xiàn)變高。當(dāng)高度差大于200 mm時(shí)，旋轉(zhuǎn)螺母將吊桿向下移200 mm，然后再利用油缸行程來實(shí)現(xiàn)變高，依此類推。當(dāng)變高量大于設(shè)計(jì)值時(shí)，先將吊桿取掉，再將調(diào)節(jié)模板及調(diào)節(jié)支撐架安裝好，最后將吊桿重新安裝。進(jìn)入下一個(gè)600 mm變高段施工。依此類推施工所有變高度導(dǎo)墻［5]。

5 導(dǎo)墻移動(dòng)模架的使用效果

(1)導(dǎo)墻外觀質(zhì)量提高

小模板施工存在著板縫多，錯(cuò)臺(tái)易超限，易出現(xiàn)線條“S”形等情況，移動(dòng)模架采用整體模板，支撐及鎖緊螺帽同時(shí)定位，整體剛度好，避免了上述問題出現(xiàn)，導(dǎo)墻混凝土達(dá)到了內(nèi)實(shí)外美的效果。

(2)施工效率提高

傳統(tǒng)導(dǎo)墻模板施工，拆除、倒運(yùn)、安裝時(shí)間每12延米需12～16 h。而使用移動(dòng)模架后，脫模、移位及立模全過程在2 h內(nèi)就可完成，此外，移動(dòng)模架采取12 m一組，可以多組串聯(lián)施工，施工進(jìn)度明顯加快。

(3)施工成本降低

前期使用的拼裝小模板每單側(cè)12延米需要100 kg以上的鋼筋來加固和支撐，需要6個(gè)專業(yè)模工16 h以上的工作時(shí)間來完成立模、脫模及倒運(yùn)模板工作，約需要2 400元左右的費(fèi)用。使用移動(dòng)模架后，3個(gè)普工2 h即可以完成，僅需要200元左右的費(fèi)用，每12延米節(jié)省材料及安裝費(fèi)用約2 200元。

在長沙地鐵1號(hào)線汽車北站站的地下連續(xù)墻導(dǎo)墻施工中采用了機(jī)械式的導(dǎo)墻移動(dòng)模架，實(shí)際使用效益明顯，說明該移動(dòng)模架的設(shè)計(jì)、應(yīng)用是成功的，達(dá)到了預(yù)期效果。

6 結(jié)語

地下連續(xù)墻導(dǎo)墻移動(dòng)模架結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，操作方便，安全可靠。地下連續(xù)墻導(dǎo)墻采用移動(dòng)模架施工，具有勞動(dòng)強(qiáng)度低，生產(chǎn)效率高，施工成本低，導(dǎo)墻質(zhì)量容易控制等優(yōu)點(diǎn)。在地鐵車站段地下連續(xù)墻導(dǎo)墻較窄，深度較深且不斷變化時(shí)，采用本設(shè)備進(jìn)行作業(yè)，可解決傳統(tǒng)工藝施工中拆裝模板難度大，施工人員活動(dòng)凈空不足，底部容易跑模，導(dǎo)向墻不垂直等難題，給施工帶來很大便利。

［1]李 贊.深圳地鐵田貝站入巖地下連續(xù)墻施工技術(shù)［J].施工技術(shù)，2010(1):45-46.

［2]褚世巍.地下連續(xù)墻導(dǎo)墻的施工［J].應(yīng)用技術(shù)，2010:203-204.

［3]中華人民共和國建設(shè)部.GB 50017—2003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S].北京:中國計(jì)劃出版社，2003.

［4]唐 紅，高翠娟.混凝土結(jié)構(gòu)模板拆除中應(yīng)注意的問題［J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2009(15):178.

［5]鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院.TZ 213—2005 客運(yùn)專線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南［S].