弧形地下室外墻單面支模施工技術(shù)

徐益民

(深圳市第一建筑工程有限公司，廣東深圳 518034)

1 工程概況

深鹽二通道拆遷安置綜合樓工程位于深圳市鹽田區(qū)鹽田港后方陸域，總建筑面積約3.2萬 m2，由2層地下室及地上一棟20層和一棟25層組成的商住樓，地下室層高3.9 m，由于場(chǎng)地及周邊客觀條件限制地下室平面呈不規(guī)則形狀，在東西兩側(cè)分別有圓弧狀的地下室外墻體。根據(jù)地形條件、地塊周邊已建成的狀態(tài)以及惡劣的地質(zhì)條件，本工程采用了鉆孔灌注樁+組合內(nèi)撐護(hù)壁和旋噴樁咬合止水的綜合深基坑支護(hù)方式。

由于周邊場(chǎng)地客觀條件限制，在本工程?hào)|側(cè)約24 m地下室弧形外墻面緊靠支護(hù)樁的噴射混凝土面，同時(shí)本工程地處填海區(qū)域，防水及抗腐蝕要求比較高，為了避免預(yù)制止水螺桿穿透外防水層以及對(duì)拉止水螺桿銹蝕產(chǎn)生滲水，因此在該段弧形墻體施工只能采取內(nèi)側(cè)采用單側(cè)支模的方式進(jìn)行墻體施工，而這一施工方案重點(diǎn)需要解決弧形墻面模板支撐體系的穩(wěn)定性和可靠性。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 整體設(shè)想

鑒于我公司目前還沒有單面模板施工的工程實(shí)例，經(jīng)我們對(duì)深圳市已實(shí)施過單面模板支撐施工的部分工程實(shí)例進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，單面模板支模施工多數(shù)均應(yīng)用于直線墻體，且多采用定型桁架系統(tǒng)進(jìn)行模板支撐，該類型模板需要定制且加工量大、成本高且使用效率低，鑒于專用模板體系通用性不強(qiáng)，經(jīng)項(xiàng)目部慎重考慮決定采用扣件式鋼管腳手架支撐體系作支撐系統(tǒng)，18 mm膠合木模板為面板，50 mm×100 mm的木方為豎向內(nèi)楞，2φ48×3.5 mm，鋼管為水平外楞，用上述材料模板支設(shè)，其優(yōu)點(diǎn)是材料通用性強(qiáng)，可以進(jìn)行周轉(zhuǎn)使用，有利于降低施工成本。

2.2 模板設(shè)計(jì)

模板系統(tǒng)的立面及剖面如圖1所示。

圖1 模板體系示意圖

1)面板材料。模板面板采用915 mm×1 830 mm×18 mm全新的膠合木模板，由于墻體為圓弧形，為確?；⌒尉葎t將模板一分為二進(jìn)行板面的拼裝，即457.5×1 830規(guī)格進(jìn)行拼裝，經(jīng)過計(jì)算機(jī)CAD放樣在450 mm圓弧拱高偏差為2 mm，可以滿足整體弧形要求。

2)內(nèi)外楞。內(nèi)楞采用50×100的松木方，豎向設(shè)置，中心間距225 mm。外楞采用雙φ48×3.5 mm的鋼管，水平設(shè)置，豎向間距為600。內(nèi)楞采用鐵釘與模板釘牢，外楞采用特制的連接螺栓與模板連接，沿水平方向間隔450設(shè)置，如圖2所示。為了控制模板整體弧度，將外楞用鋼管進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦瓘澨幚?，使得鋼管的弧度符合控制墻體的弧度。

圖2 水平鋼管與模板連接固定圖

3)在先期完成混凝土澆筑500 mm高的返墻上距地250 mm處預(yù)埋φ14全絲高強(qiáng)螺桿，將墻體模板的底部緊固在返墻上，如圖3所示，這樣可以起到兩個(gè)方面的作用:a.墻體模板根據(jù)返墻圓弧樣式進(jìn)行起弧;b.在混凝土澆筑時(shí)可以防止模板上浮。

圖3 模板與返墻連接圖

2.3 支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1)斜支撐設(shè)計(jì)。利用長(zhǎng)短各種規(guī)格的φ48×3.5 mm的鋼管加可調(diào)頂托作為斜向受力支撐組成單榀支撐結(jié)構(gòu)，如圖4所示，在斜向受力支撐桿的單榀內(nèi)和各榀間設(shè)置雙向拉桿，拉桿間距最大為1 800 mm，縱橫向的拉桿盡量與受力桿垂直設(shè)置，用以增加受力支撐桿的穩(wěn)定性和減少長(zhǎng)細(xì)比。在地面混凝土澆筑時(shí)預(yù)埋φ20的鋼筋頭，鋼筋頭的設(shè)置應(yīng)與每榀支撐架的斜桿數(shù)量一致，以圓心向外輻射狀布置，支撐設(shè)置則是直接將鋼管插入鋼筋頭里面即可，每榀之間的間距采用內(nèi)楞的整數(shù)倍計(jì)675 mm。

2)抗傾覆措施。防止模板因支撐桿頂緊時(shí)往混凝土墻里側(cè)傾覆則在模板的上部與最上面的斜桿差不多位置相同部位設(shè)置斜拉鋼絲繩，上端與模板上部固定，下端與混凝土預(yù)埋的拉鉤固定，如圖4所示。

圖4 單榀支撐示意圖及平面示意圖

3 方案設(shè)計(jì)驗(yàn)算

本工程地下室外墻400 mm厚，地下室層高3.9 m，在計(jì)算混凝土側(cè)壓力時(shí)澆筑高度選取3.9 m進(jìn)行計(jì)算。本工程采用混凝土為摻有緩凝劑的商品混凝土，采用泵送施工工藝，澆筑速度為2 m/h，混凝土的入模溫度t=25℃，坍落度為140 mm。

3.1 設(shè)計(jì)荷載計(jì)算

混凝土側(cè)壓力計(jì)算:

上述公式中各個(gè)符號(hào)的意義及取值見JGJ 162-2008建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范，并取兩個(gè)F1中的較小值進(jìn)行計(jì)算。

傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的水平荷載F2=2 kN/m2。

則設(shè)計(jì)荷載值:

設(shè)計(jì)計(jì)算承載力按照最不利情況進(jìn)行取值:

則取Fa=64.36 kN/m2進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

驗(yàn)算撓度 Fb=1.2F1=1.2 ×51.52=61.8 kN/m2。

3.2 面板驗(yàn)算

1)計(jì)算原理。由于面板采用木模板，每張寬度為450 mm，背木方中心間距為225 mm，則面板按照兩跨等距連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)為了便于驗(yàn)算主梁(外楞)則取面板計(jì)算寬度單元b=600 mm，則其截面抵抗矩W=bh2/6=600×182/6=32 400 mm3，慣性矩I=bh3/12=600 ×183/12=291 600 mm4。

2)荷載計(jì)算。將荷載簡(jiǎn)化為均布線性荷載:

3)模板的強(qiáng)度驗(yàn)算。根據(jù)JGJ 162-2008建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范第5.2.1條及附表C取彎矩最不利點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)算。

4)模板的撓度驗(yàn)算。根據(jù)JGJ 162-2008建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范附表C進(jìn)行驗(yàn)算。

3.3 豎向木方內(nèi)楞驗(yàn)算

1)計(jì)算原理。內(nèi)楞為豎向設(shè)置，材料為50×100南方松木方，設(shè)置間距為225 mm，高度為模板需要，根據(jù)規(guī)范要求取內(nèi)楞按照近似三跨連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算荷載單元取225 mm寬，木方計(jì)算跨度均為600 mm，木方的截面抵抗矩W=bh2/6=50×1002/6=83.3 ×103mm3，慣性矩 I=bh3/12=50 ×1003/12=4.17 ×106mm4，查規(guī)范取木材的fm=15 N/mm2，彈性模量E=10 000 N/mm2。

2)荷載計(jì)算。將荷載簡(jiǎn)化為均布線性荷載:

3)木方的強(qiáng)度驗(yàn)算。根據(jù)JGJ 162-2008建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范附表C進(jìn)行驗(yàn)算。

4)木方的撓度驗(yàn)算。根據(jù)JGJ 162-2008建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范附表C進(jìn)行驗(yàn)算。

3.4 水平雙鋼管外楞驗(yàn)算

1)計(jì)算原理。鋼管外楞承受的是內(nèi)楞豎向木方傳遞的荷載，按照集中荷載下三跨連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算，采用的支撐間距與鋼管支撐的榀間距一致為675 mm。

2)荷載計(jì)算。由于鋼管承受的荷載來自內(nèi)楞木方所受荷載的傳遞，即鋼管上每個(gè)集中荷載即為內(nèi)楞木方的支座反力。

用于強(qiáng)度驗(yàn)算的F鋼1計(jì)算:

則支座反力 R反1=2V1=2 ×5.21=10.42 kN。

則鋼管所受的集中荷載 F鋼1=R反1=10.42 kN。

用于撓度驗(yàn)算的F鋼2計(jì)算:

則支座反力 R反2=2V2=2 ×5.01=10.02 kN。

則鋼管所受的集中荷載 F鋼2=R反2=10.02 kN。

3)鋼管強(qiáng)度驗(yàn)算:由于本工程采用雙鋼管結(jié)構(gòu)受力，則查表取雙鋼管的 I=2 ×12.19 cm4，W=2 ×5.08 cm3。

4)鋼管的撓度驗(yàn)算。

3.5 斜支撐鋼管穩(wěn)定性驗(yàn)算

根據(jù)設(shè)計(jì)，每根斜支撐均作用在內(nèi)外楞交叉點(diǎn)，斜支撐水平間距675 mm，豎向間距600 mm，因此每個(gè)支撐點(diǎn)的作用范圍為675 mm×600 mm，則每個(gè)支撐點(diǎn)的水平作用力F=0.675×0.6×Fa=0.675 ×0.6 ×64.36=26.07 kN。

則每個(gè)鋼管的軸壓力 F軸=F/cos45°=26.07/cos45°=49.63 kN。

鋼管的計(jì)算長(zhǎng)度l=1 800 mm，則λ=l/i=1 800/15.8=113.9(i值查詢JGJ 130-2001建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范，2002年版附錄B)。

查JGJ 162-2008建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范附表D得φ=0.515。

則 N/(φA)=49.63 ×103/(0.515×489)=197.1 N/mm ＜f=205 N/mm，安全。

4 技術(shù)保證措施

1)混凝土澆筑時(shí)必須分層澆筑，并盡量放慢混凝土澆筑速度，以減少混凝土側(cè)壓力對(duì)模板及其支撐體系的承受力，嚴(yán)禁在同一個(gè)地方發(fā)生混凝土堆積現(xiàn)象。同時(shí)盡量避免雨天進(jìn)行混凝土澆筑。2)鋼管、扣件等相關(guān)材料的選用必須符合相關(guān)規(guī)范要求。3)模板的接縫必須嚴(yán)密合縫，防止漏漿。4)模板及其支撐體系安裝完成之后必須進(jìn)行專項(xiàng)檢查驗(yàn)收，完全符合設(shè)計(jì)方案及相關(guān)驗(yàn)收規(guī)范后方可投入使用。5)混凝土澆筑過程中安排專人進(jìn)行看護(hù)調(diào)整，防止模板變形或其他意外的發(fā)生。

5 結(jié)語

通過制定合理的施工方案，并在實(shí)際操作過程中嚴(yán)格按照方案及規(guī)范組織實(shí)施，順利的完成了本工程地下室弧形單面支模外墻混凝土施工，在混凝土澆筑過程中無任何異常情況發(fā)生，拆模后混凝土未出現(xiàn)脹模、蜂窩麻面等缺陷，墻體垂直度控制在規(guī)范范圍之內(nèi)，墻體整體弧度順滑，取得了預(yù)期的效果，同時(shí)拆除下來的鋼管、模板木方等材料經(jīng)過簡(jiǎn)單的清理修復(fù)繼續(xù)應(yīng)用于上部結(jié)構(gòu)的施工當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)了降低施工成本的目標(biāo)。本方案的順利實(shí)施也為我公司施工類似工程積累了施工經(jīng)驗(yàn)。

［1］JGJ 162-2008，建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］JGJ 130-2001，建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范(2002年版)［S］.

［3］建筑施工手冊(cè)［M］.第4版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.