地下室外墻無(wú)對(duì)拉螺栓超高模板體系設(shè)計(jì)與施工

鄭杰

（上海城建市政工程（集團(tuán)）有限公司，上海市 200065）

地下室外墻無(wú)對(duì)拉螺栓超高模板體系設(shè)計(jì)與施工

鄭杰

（上海城建市政工程（集團(tuán)）有限公司，上海市 200065）

地下室外墻質(zhì)量的好壞主要取決于施工隊(duì)伍的經(jīng)驗(yàn)和素質(zhì)。如何做到地下室外墻質(zhì)量的穩(wěn)定和可控，減少因施工隊(duì)伍的不同而導(dǎo)致的質(zhì)量變化，一直是一個(gè)有待探討的課題?，F(xiàn)以虹源盛世國(guó)際文化城項(xiàng)目地下室外墻為例，介紹其利用型鋼與疊合雙鋼管作為模板的龍骨，很好地解決了地下室外墻無(wú)對(duì)拉螺栓超高模板單側(cè)支模的難題，同時(shí)保證了地下室外墻的防水質(zhì)量。采用該法施工的地下室外墻各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，為類似地下室外墻施工開辟了新的思路。

地下室外墻；無(wú)對(duì)拉螺栓；超高模板體系；單側(cè)支模；防水

0　引　言

建筑物地下室現(xiàn)澆混凝土外墻采用單側(cè)支模時(shí)，混凝土成形質(zhì)量很難控制。因此，在施工中盡量避免。但是，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，現(xiàn)在的業(yè)主對(duì)規(guī)劃紅線內(nèi)場(chǎng)地的利用率要求越來(lái)越高，于是設(shè)計(jì)建筑物的外墻離紅線的距離越來(lái)越近，尤其在城區(qū)繁華地段新建建筑物往往與已有建筑、道路、市政管線的間距非常小，因而在施工中采用垂直護(hù)壁和減少肥槽寬度的方法來(lái)滿足地下施工的要求。由于狹窄的肥槽不能滿足人員施工的空間要求，所以在地下室外墻施工時(shí)就不得不采用單側(cè)支模，相應(yīng)地，外墻防水也應(yīng)采用外防內(nèi)貼法施工。以下就虹源盛世國(guó)際文化城項(xiàng)目工程中處理上述問(wèn)題的實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)作一介紹。

1　工程概況

虹源盛世國(guó)際文化城項(xiàng)目位于虹橋樞紐商務(wù)區(qū)核心區(qū)一期，地上7～9層，地下3層，現(xiàn)澆框架剪力墻結(jié)構(gòu)。分A、B兩個(gè)施工區(qū)域，其中B區(qū)又分為B1、B2、B3三個(gè)基坑，B2、B3區(qū)北側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)緊靠紅線，紅線外的電力管線緊貼紅線，導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行圍護(hù)鉆孔灌注樁的施工，具體見(jiàn)圖1所示，致使圍護(hù)樁內(nèi)移500 mm，最終肥槽僅250 mm。

2　模板體系的選擇

針對(duì)地下室外墻與圍護(hù)樁間肥槽狹窄的特點(diǎn)，特制定了三個(gè)模板體系進(jìn)行選擇，具體見(jiàn)表1所列。由于該工程地下室外墻防水等級(jí)為一級(jí)，思路一、思路二無(wú)法滿足一級(jí)防水的要求。為確保地下室外墻的防水質(zhì)量，綜合考慮采用思路三，即圍護(hù)鉆孔灌注樁間噴錨后進(jìn)行防水施工，噴錨在基坑開挖過(guò)程中分段施工，地下室外墻混凝土澆筑采取單側(cè)支模，長(zhǎng)度約250 m。

圖1　總平面圖

表1　模板體系的選擇表

3　模板體系的設(shè)計(jì)

3.1模板支撐設(shè)計(jì)

對(duì)于框架結(jié)構(gòu)，由于內(nèi)部沒(méi)有可以作為水平支撐點(diǎn)的鋼筋混凝土構(gòu)件，因此一般支撐都采用斜撐方式，混凝土的側(cè)壓力完全由模板的斜撐來(lái)承受，具體見(jiàn)圖2、圖3所示，模板的支撐設(shè)計(jì)如下。

圖2　模板體系平、剖面圖

圖3　單側(cè)支模施工實(shí)景

地下三層層高由下至上3.85 m、4.40 m、6.25 m，最大澆筑高度6.05 m。墻厚：750 mm，局部墻厚1 050 mm，附墻柱厚1 500 mm；螺桿沿混凝土墻高度方向平均間距400 mm；現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻采用18 mm厚雙層覆面膠合模板，并用φ48×3.0 mm扣件鋼管加固；內(nèi)龍骨采用40 mm×90 mm木方，豎向布置，間距150 mm；外楞采用16#槽鋼，豎向布置，間距700 mm；斜撐采用16#槽鋼雙拼，間距700 mm；斜撐連接桿采用16#槽鋼，間距700 mm。具體見(jiàn)表2、表3所列。

表2　支撐構(gòu)造一覽表

表3　主梁和斜撐構(gòu)造一覽表

3.2墻模板荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算

強(qiáng)度驗(yàn)算要考慮新澆混凝土側(cè)壓力和傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載設(shè)計(jì)值；撓度驗(yàn)算只考慮新澆混凝土側(cè)壓力產(chǎn)生荷載標(biāo)準(zhǔn)值。新澆混凝土側(cè)壓力計(jì)算公式為下式中的較小值:

式中:γc為混凝土的重力密度，取24 kN/m3；to為新澆混凝土的初凝時(shí)間，為0時(shí)（表示無(wú)資料）取200/（T+15），取2.5 h；T為混凝土的入模溫度，取20℃；V為混凝土的澆筑速度，取2.5 m/h；H為混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置處至新澆混凝土頂面總高度，取6.26 m；β為混凝土坍落度影響修正系數(shù)，取1.0。

根據(jù)公式計(jì)算的新澆混凝土側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值：

F1=20.870 kN/m2

考慮結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)0.9，實(shí)際計(jì)算中采用新澆混凝土側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值:

F1=0.9×26.560=23.904（kN/m2）

考慮結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)0.9，倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值:

F2=0.9×6.000=5.400（kN/m2）

3.3墻模板面板的計(jì)算

面板為受彎結(jié)構(gòu)，需要驗(yàn)算其抗彎強(qiáng)度和剛度。模板面板的計(jì)算按照連續(xù)梁計(jì)算。面板的計(jì)算寬度取6.05 m。

荷載計(jì)算值q=1.2×23.904×6.05+1.4×5.4× 6.05=219.281（kN/m）

面板的截面慣性矩I和截面抵抗矩W分別為:

W=605×1.8×1.8/6=326.7（cm3）

I=605×1.8×1.8×1.8/12=294.03（cm4）

圖4～圖6為其計(jì)算簡(jiǎn)圖及彎矩圖、剪力圖。

圖4　計(jì)算簡(jiǎn)圖

圖5　彎矩圖（單位：kN·m）

圖6　剪力圖（單位：kN）

變形的計(jì)算按照規(guī)范要求采用靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值，受力圖、變形圖（見(jiàn)圖7、圖8）與計(jì)算結(jié)果如下：

圖7　變形計(jì)算受力圖

圖8　變形圖（單位：mm）

經(jīng)過(guò)計(jì)算得到從左到右各支座力分別為：

N1=17.542 kN；

N2=48.242 kN；

N3=48.242 kN；

N4=17.542 kN；

Mmax=0.877 kN·m；

Vmax=0.089 mm。

3.3.1抗彎強(qiáng)度計(jì)算

經(jīng)計(jì)算得到面板抗彎強(qiáng)度計(jì)算值：

f=0.877×1000×1000/326700=2.684（N/mm2）

面板的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值［f］，取15 N/mm2；

面板的抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算f＜［f］。

3.3.2抗剪計(jì)算

截面抗剪強(qiáng)度計(jì)算值：

T=3×26313/（2×6050.001×18）=0.362（N/mm2）

截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值［T］=1.4 N/mm2；

面板抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算T＜［T］。

3.3.3撓度計(jì)算

Vmax=0.089 mm＜200/250（mm）。

3.4墻模板內(nèi)龍骨的計(jì)算

內(nèi)龍骨直接承受模板傳遞的荷載，通常按照均布荷載連續(xù)梁計(jì)算。

內(nèi)龍骨強(qiáng)度計(jì)算均布荷載：

q=1.2×0.2×23.9+1.4×0.2×5.4=7.249（kN/m）

撓度計(jì)算荷載標(biāo)準(zhǔn)值q=0.2×23.9=4.781（kN/m）

內(nèi)龍骨按照均布荷載下多跨連續(xù)梁計(jì)算，見(jiàn)圖9～圖11所示。

圖9　內(nèi)龍骨計(jì)算簡(jiǎn)圖

圖10　內(nèi)龍骨彎矩圖（單位：kN·m）

圖11　內(nèi)龍骨剪力圖（單位：kN）

變形的計(jì)算按照規(guī)范要求采用靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值，受力圖、變形圖（見(jiàn)圖12、圖13）與計(jì)算結(jié)果如下：

圖12　內(nèi)龍骨變形計(jì)算受力圖

圖13　內(nèi)龍骨變形圖（單位：mm）

Mmax=0.23 kN·m；

Fmax=4.482 kN；

Vmax=0.106 mm。

內(nèi)龍骨的截面力學(xué)參數(shù)為截面慣性矩I和截面抵抗矩W分別為：

W=4×8.5×8.5/6=48.17（cm3）；

I=4×8.5×8.5×8.5/12=204.71（cm4）。

3.4.1內(nèi)龍骨抗彎強(qiáng)度計(jì)算

抗彎計(jì)算強(qiáng)度：

f=0.23×106/48166.7=4.78（N/mm2）＜13N/mm2。

3.4.2內(nèi)龍骨抗剪計(jì)算

截面抗剪強(qiáng)度計(jì)算值：

T=3Q/2bh=3×2279/（2×40×85）=1.005（N/mm）2；

截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值［T］=1.30（N/mm2）；

T＜［T］。

3.4.3內(nèi)龍骨撓度計(jì)算

Vmax=0.106 mm＜600/250（mm）。

3.5墻模板外龍骨的計(jì)算

外龍骨承受內(nèi)龍骨傳遞的荷載，按照集中荷載下連續(xù)梁計(jì)算。外龍骨按照集中荷載作用下的連續(xù)梁計(jì)算。集中荷載P取橫向支撐鋼管傳遞力（見(jiàn)圖14～圖16）。

圖14　支撐鋼管計(jì)算簡(jiǎn)圖

圖15　支撐鋼管彎矩圖（單位：kN·m）

圖16　支撐鋼管剪力圖（單位：kN）

變形的計(jì)算按照規(guī)范要求采用靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值，受力圖、變形圖（見(jiàn)圖17、圖18）與計(jì)算結(jié)果如下：

圖17　支撐鋼管變形計(jì)算受力圖

圖18　支撐鋼管變形圖（單位：mm）

經(jīng)過(guò)連續(xù)梁的計(jì)算得到：

Mmax=0.717 kN·m；

Vmax=0.275 mm；

Qmax=14.641 kN。

抗彎計(jì)算強(qiáng)度：f=0.717×106/8982=79.83（N/mm2）；

支撐鋼管的抗彎計(jì)算強(qiáng)度＜設(shè)計(jì)強(qiáng)度；

支撐鋼管最大撓度＜600/150（mm）與10 mm。

3.6斜撐驗(yàn)算

根據(jù)支撐構(gòu)造和主梁驗(yàn)算的支座反力予以計(jì)算，見(jiàn)表4所列。

表4　斜撐驗(yàn)算表

4　模板體系的施工

4.1噴錨施工

考慮到圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用的是鉆孔灌注樁與三軸攪拌樁結(jié)合的形式，鉆孔灌注樁間凹凸不平，無(wú)法進(jìn)行防水卷材的施工，具體見(jiàn)圖19、圖20所示。因此，采取在樁間噴錨的方式保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面的平整度。

圖19　圍護(hù)鉆孔灌注樁間噴錨關(guān)系圖

圖20　圍護(hù)鉆孔灌注樁間噴錨施工實(shí)景

首先，在圍護(hù)灌注樁上用φ12的螺紋鋼植筋，間距1 000 mm，然后掛鋼絲網(wǎng)片并固定，最后采用C20早強(qiáng)混凝土噴錨，厚度50 mm，混凝土噴錨在基坑開挖過(guò)程中分段施工。

4.2預(yù)埋件

（1）地腳螺栓采用φ20的螺紋鋼，長(zhǎng)700 mm，間距700 mm，離地下室外墻275 mm，高出地面130 mm；地腳螺栓在預(yù)埋前應(yīng)對(duì)螺紋采取保護(hù)措施，以免施打時(shí)混凝土粘附在螺紋上，影響安裝連接螺母。

（2）預(yù)埋件采用500 mm×200 mm×20 mm的鋼板，間距700 mm，并用4φ25的螺紋鋼作為錨固，長(zhǎng)200 mm，施工時(shí)與板同步進(jìn)行。預(yù)埋件的軸線與地面成45°，預(yù)埋時(shí)要求拉通線，保證預(yù)埋件在同一條直線上。

（3）因地腳螺栓不能直接與結(jié)構(gòu)主筋點(diǎn)焊時(shí)，為保證混凝土澆筑時(shí)預(yù)埋件不跑位或偏移，要求在相應(yīng)部位增加附加鋼筋，地腳螺栓點(diǎn)焊在附加鋼筋上。點(diǎn)焊時(shí)，注意不要損壞預(yù)埋件的有效直徑。

4.3安、拆模板體系

（1）安裝流程：鋼筋綁扎并驗(yàn)收合格后→彈外墻邊線→合外墻模板→安裝上方操作平臺(tái)→安裝內(nèi)龍骨→安裝水平外楞→安裝豎向外楞→焊接固定斜撐→焊接斜撐連接桿→用鋼筋將斜撐連成整體共同受力→驗(yàn)收合格后澆筑混凝土。

（2）合外墻模板時(shí)，模板下口與預(yù)先彈好的墻邊線對(duì)齊后，臨時(shí)用鋼管將墻體模板撐住。

（3）安裝內(nèi)龍骨，然后安裝水平外楞（疊合雙鋼管），按螺栓間距水平布置，鋼管外側(cè)用山形卡固定件或成品鐵板墊塊加雙螺帽擰緊固定，全面檢查，不得漏擰。用線錘吊垂直拉通長(zhǎng)線每軸進(jìn)行校正，與承重架和支撐系統(tǒng)固定牢固。

（4）水平外楞固定好以后，再固定豎向外楞，底部與地腳螺栓焊接牢固。

（5）豎向外楞固定好以后，焊接斜撐，兩頭焊接在預(yù)埋鋼板和豎向外楞上。由于斜撐較長(zhǎng)，為了增加其剛度，在斜撐上增加斜撐連接桿。另外，為了保證斜撐共同受力，用鋼筋將其連接成整體；

（6）最后檢查一次斜撐的受力情況，確保澆筑混凝土?xí)r模板不會(huì)漏漿。

（7）拆除流程：先拆除斜撐或拉桿（或鋼拉條）→自上而下拆除柱箍或橫楞→拆除豎楞并由上向下拆除模板連接件、模板面。

4.4混凝土澆筑

混凝土墻體較厚，為確保模板支架施工過(guò)程中均衡受載，采用由中部向兩邊擴(kuò)展的澆筑方式。每層內(nèi)墻板分2～3次澆筑，根據(jù)氣溫到底控制好澆筑間隔時(shí)間。在澆筑過(guò)程中，派人檢查支架和支承情況，發(fā)現(xiàn)下沉、松動(dòng)和變形情況及時(shí)解決。

5　結(jié)語(yǔ)

按該模板體系組織施工的虹源盛世國(guó)際文化城地下室外墻已施工完畢。通過(guò)制定合理周密的施工工藝，并在實(shí)際操作過(guò)程中精心組織、全過(guò)程控制、嚴(yán)格按規(guī)范驗(yàn)收，該工程采用該模板體系的地下室外墻澆注的混凝土外形平整密實(shí)，未出現(xiàn)脹模、蜂窩麻面等缺陷。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，其各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。實(shí)踐證明:利用型鋼為主龍骨、疊合雙鋼管為次龍骨，可以很好地解決地下室外墻無(wú)對(duì)拉螺栓超高模板單側(cè)支模的難題，同時(shí)保證了地下室外墻的防水質(zhì)量，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益?，F(xiàn)階段采用雙側(cè)支模的地下室外墻較多，對(duì)于單側(cè)支模的，其模板支設(shè)相當(dāng)困難，該模板體系設(shè)計(jì)為類似的擋墻施工開辟了新的思路。

TU94

B

1009-7716（2016）06-0311-05

2016-02-23

鄭杰（1987-），男，上海人，工程師，從事市政建筑工程技術(shù)工作。