地鐵車(chē)站預(yù)留孔洞吊模施工可行性分析

李享松 彭學(xué)軍 佘文軍 饒永強(qiáng) 凌濤

摘 要：地鐵車(chē)站設(shè)計(jì)時(shí)一般會(huì)預(yù)留部分孔洞需要后期進(jìn)行封堵。針對(duì)主體結(jié)構(gòu)施工后期經(jīng)常面臨施工單位多，場(chǎng)地及時(shí)間交叉且相互制約的情況，本文結(jié)合高橋南站預(yù)留孔洞的施工現(xiàn)狀，提出吊模施工工法。經(jīng)過(guò)力學(xué)驗(yàn)算，竹膠板+槽鋼+對(duì)拉螺栓+工字鋼的支撐系統(tǒng)可有效解決這一難題，確保施工工期。

關(guān)鍵詞：地鐵車(chē)站;預(yù)留孔洞;吊模施工;可行性

中圖分類(lèi)號(hào)：U231.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）22-0122-03

Feasibility Analysis on the Construction of Hanger formwork for

Reserved Holes in Subway Stations

LI Xiangsong PENG Xuejun SHE Wenjun RAO Yongqiang LING Tao

Abstract： When designing a subway station， some holes are generally reserved for later closure. In view of the situation that there were many construction units， intersecting sites and time， and restricting each other in the later stage of construction of main structure， this paper put forward the construction method of hanging formwork combined with the construction status of reserved holes in Gaoqiao South Station. Through mechanical calculation， the support system of bamboo plywood+channel steel+bolt+I-beam can effectively solve this problem and ensure the construction period.

Keywords： subway station;reserved hole;hanger formwork construction;feasibility

根據(jù)長(zhǎng)沙市軌道交通五號(hào)線(xiàn)建設(shè)公司組織的專(zhuān)題會(huì)議精神，要求長(zhǎng)沙地鐵5號(hào)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)“年底試運(yùn)行”的目標(biāo)。目前，車(chē)站主體普遍存在預(yù)留孔洞、中隔墻、軌頂風(fēng)道、站臺(tái)板等二次結(jié)構(gòu)未完成的現(xiàn)象。由于后期鋪軌、機(jī)電安裝等單位陸續(xù)進(jìn)場(chǎng)，加上原有的結(jié)構(gòu)施工單位，各單位之間施工干擾較大，施工場(chǎng)地及時(shí)間交叉且相互制約，正常的施工工藝根本無(wú)法滿(mǎn)足工期要求。

1 工程概況

高橋南站為長(zhǎng)沙市軌道交通5號(hào)線(xiàn)第7個(gè)車(chē)站，車(chē)站南北兩端為盾構(gòu)始發(fā)區(qū)間，盾構(gòu)井預(yù)留孔洞尺寸均為11.5m×7.5m。為確保車(chē)站西側(cè)3、4、7號(hào)出入口及5號(hào)風(fēng)亭按期完工，需要盡早將西側(cè)管線(xiàn)回遷至車(chē)站頂板，為配合管線(xiàn)回遷工作，預(yù)留洞口處計(jì)劃采取吊模施工方案[1]。

2 施工流程

盾構(gòu)井封板前先做好各類(lèi)材料及機(jī)械設(shè)備的進(jìn)場(chǎng)、報(bào)驗(yàn)準(zhǔn)備工作。吊模施工流程為：①工字鋼安裝;②方木龍骨安裝;③模板安裝;④施工縫處理;⑤鋼筋綁扎;⑥混凝土澆筑;⑦模板拆除[2-6]。

2.1 安裝工字鋼

第一，預(yù)留洞口吊模采用雙拼I22a工字鋼吊模施工，中板工字鋼中心間距為1m。

第二，上部為雙工字鋼鋪設(shè)，鋪設(shè)方向垂直洞口長(zhǎng)邊，兩端底部各墊設(shè)2根I22a工字鋼。工字鋼鋪設(shè)完成后，在2根工字鋼之間安裝對(duì)拉螺栓，然后采用Φ16@1 000mm鋼筋把2根工字鋼固定在一起。

第三，下部為雙I10槽鋼，鋪設(shè)方向沿洞口長(zhǎng)邊方向，2根槽鋼之間安裝對(duì)拉螺栓，然后采用Φ16@1 000mm鋼筋把2根槽鋼固定在一起

第四，對(duì)拉螺栓長(zhǎng)1.5m，間距0.9m，螺栓通過(guò)100mm×100mm墊片+螺母連結(jié)。

第五，預(yù)先安裝完成拉螺栓底部的10cm×10cm方木，以避免后續(xù)施工困難。螺栓固定牢固后方可進(jìn)行下一道工序施工。

預(yù)留洞口吊模安裝如圖1和圖2所示。

2.2 方木鋪設(shè)

調(diào)整對(duì)拉螺栓間距，符合要求之后，進(jìn)行固定，然后開(kāi)始安裝上層方木。上層方木規(guī)格為10cm×10cm，中心間距300mm，方向垂直于洞口長(zhǎng)邊，方木鋪設(shè)應(yīng)順直平整。

2.3 模板鋪設(shè)

第一，模板采用18mm厚竹膠板。模板表面應(yīng)平整光潔，無(wú)污物，且涂刷有脫模劑。為防止漏漿，模板接縫處應(yīng)貼透明膠帶，并沿洞口周邊模板上口貼海綿條。

第二，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)拉螺栓來(lái)調(diào)節(jié)模板標(biāo)高，使其滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。模板標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計(jì)標(biāo)高高出5mm左右，并在模板中部起拱，起拱高度約10mm。

2.4 施工縫處理

模板施工完成后，進(jìn)行施工縫剔鑿。孔洞封堵時(shí)要求施工縫剔成“V“字形，減小施工縫處鋼筋所受剪力?；炷翝仓坝们逅逑词┕たp，板鑿毛完成后用水將施工縫沖洗干凈，晾干后連續(xù)涂抹遇水膨脹止水膠、埋設(shè)注漿管并固定。

2.5 鋼筋綁扎

鋼筋綁扎前對(duì)已經(jīng)完成澆筑段混凝土連接面進(jìn)行鑿毛，鑿除浮漿，以確保新舊混凝土接茬效果良好。橫向鋼筋直徑[d]=18mm，縱向鋼筋直徑[d]=16mm，現(xiàn)場(chǎng)采用綁扎搭接。

2.6 澆筑混凝土

混凝土必須分層澆筑，并且控制澆筑速度。第一層混凝土澆筑完成后等待0.5h，待模板受力穩(wěn)定后再澆筑上層。澆筑過(guò)程中，要保證材料供應(yīng)連續(xù)，不能存在斷料的現(xiàn)象，減少施工冷縫的出現(xiàn)，保證混凝土整體性及密實(shí)性。澆筑完畢后，必須及時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行覆蓋，并做好保濕養(yǎng)護(hù)工作。

2.7 模板拆除

拆模順序?yàn)楹笾炔?，先支后拆，先拆非承重模板，后拆承重模板。拆下?lái)的模板要及時(shí)整理、運(yùn)走。

3 吊模安裝受力驗(yàn)算

本次驗(yàn)算盾構(gòu)井孔洞尺寸為11.5m×7.5m。

3.1 荷載計(jì)算

①模板自重：0.5kN/m2;②中板厚400mm鋼筋混凝土重：0.4m×5kN/m3=10kN/m2;③施工勻布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：2.5kN/m2;④砼振搗對(duì)水平模板荷載標(biāo)準(zhǔn)值：2.0kN/m2;⑤板鋼筋荷載：1.1kN/m2;⑥10#槽鋼自重：0.2kN/m2。

3.2 荷載組合

永久荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.2，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.4。板恒載：

（10+0.5+1.1+0.2）×1.2=14.16kN/m2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

板荷載組合：

[F2]=14.16+（2.5+2.0）×1.4=20.46kN/m2 ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

3.3 模板強(qiáng)度驗(yàn)算

底模采用18mm厚竹膠板，上層內(nèi)楞為300mm間距100mm×100mm方木，豎向靜荷載14.16kN/m2，豎向動(dòng)荷載6.3kN/m2，按三跨等跨連續(xù)梁計(jì)算。

3.3.1 抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算。查表可知：[Km1]=0.08，[Km1]=0.101，則：

[Mmax]=0.08×14.16×（0.3）2+0.101×6.3×（0.3）2=0.159kN·m ? （3）

[Wx=bh2/6]=1 000×（18）2/6=54 000mm3 ? ? ? ? ?（4）

[σ=Mmax/Wx]=0.159×106/54 000=2.944N/mm2<13N/mm2 ? ? ? ?（5）

通過(guò)驗(yàn)算可知模板強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。

3.3.2 撓度驗(yàn)算。查表取[Kw1]=0.677，[Kw2]=0.990，[E]=9 000N/mm2，[I=bh3/12]=281 250mm4。

[ω=Kwq1L4/100EI]

=（0.677×14.16+0.990×6.3）×0.24

÷（100×9×106×2.81×10-7） ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （6）

=0.100mm

[ω]

3.4 板托架驗(yàn)算

3.4.1 上層方木驗(yàn)算。按均布荷載計(jì)算，查表[Km1]=0.08，[Km2]=0.101，[Kw1]=0.677，[Kw2]=0.990，[E]=9 000N/mm2，[I=bh3/12]=8.3×106mm4。

[Mmax]=0.08×14.16×0.92+0.101×6.3×0.92=1.433kN·m ? ? （7）

[Wx=bh2/6]=100×100×100/6=1.67×105mm3 ? ? ? ? ? ? ? （8）

[σmax=Mmax/Wx]=1.433×106/（1.67×105）

=8.58N/mm2<[σ]=17N/mm2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（9）

[ω=Kwq1L4/100EI=0.677×14.16×0.94+0.990×6.3×0.94÷100×9.0×106×8.3×10-6=1.390mm<900/150=6mm] ? ? ? （10）

3.4.2 下層I10槽鋼驗(yàn)算

[Mmax=1/8×q×L2=1/8×20.46×1.22=3.683kN·m]（11）

[Wx=2×3.97×104=7.94×104mm3] ? ? ? ? ?（12）

[σmax=Mmax/Wx=（3.683×106）/7.94×104=46.385N/mm2<σ=215N/mm2] ? ? ?（13）

查表得E=206 000N/mm2，I=2×11 600cm4=232×106mm4，q=20.46×0.9=18.414kN/m。

[fmax=5ql4/（384EI）=5×18.414×1 2004/（384×206 000×3.96×106）=0.609mm<1200/400=3mm] ? （14）

經(jīng)驗(yàn)算，板托架強(qiáng)度及撓度均滿(mǎn)足要求。

3.5 對(duì)拉螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算

中板模板體系采用Φ18對(duì)拉螺栓，間距為1 200×900，根據(jù)荷載組合，每根對(duì)拉螺栓承受的荷載：

[σ]=1.2×0.9×20.46=22.097kN ? ? ? ? ? ? （15）

每根Φ18對(duì)拉螺栓可以承受的荷載為：[Anf]=174×0.170=29.58kN>22.097kN，滿(mǎn)足要求。

3.6 工字鋼驗(yàn)算

工字鋼采用I22a工字鋼，中板間距為0.9m。按集中荷載計(jì)算，查表[Km1]=0.267，[Km2]=0.311，[Kw1]=1.883，[Kw2]=2.716。

[Mmax=KmFL=（0.267×12.53×0.6×1.2×0.6+0.311×5.6×0.6×1.2×0.6）=2.198kN·m] ?（16）

[σ=Mmax/W=5.34N/mm2<235N/mm2] ? ? ? （17）

故抗彎強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。

[ω=KwFL3/100EI=1.883×0.6×0.6×14.16×83+2.716×0.6×0.6×6.3×83/100×206×106×232×10-6=1.688mm<fm=3mm] ?（18）

經(jīng)驗(yàn)算，工字鋼強(qiáng)度及撓度均滿(mǎn)足要求。

因預(yù)留孔洞周邊均已設(shè)置暗梁，無(wú)需對(duì)周邊混凝土進(jìn)行驗(yàn)算。

4 結(jié)論

通過(guò)驗(yàn)算，預(yù)留孔洞處采用18mm竹膠板+I10槽鋼+Φ18對(duì)拉螺栓+I22a工字鋼組合的吊模支撐系統(tǒng)可有效解決因交叉作業(yè)導(dǎo)致的無(wú)法施工的問(wèn)題，為現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地移交提供工期保障。

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