淺析地鐵深基坑側(cè)墻大模板施工技術(shù)

摘? 要：隨著城市地鐵的快速發(fā)展，對車站主體結(jié)構(gòu)實(shí)體質(zhì)量要求越來越高，以往側(cè)墻施工采用木模板體系時，易產(chǎn)生錯縫、漏漿、蜂窩麻面、波浪、滲漏水等質(zhì)量通病?；诖耍疚囊阅吵鞘械罔F主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻施工為例，介紹地鐵深基坑側(cè)墻大模板支架設(shè)計及施工要點(diǎn)，研究表明其可避免上述質(zhì)量通病的產(chǎn)生，因此對提高地鐵車站主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量具有重要意義。

關(guān)鍵詞：地鐵深基坑;側(cè)墻;大模板

中圖分類號：TU755.2? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2021）01-0000-00

1工程概況

某城市地鐵車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地連墻、內(nèi)支撐形式，地下二層鋼筋砼箱型結(jié)構(gòu)，車站全長214.5m，標(biāo)準(zhǔn)段寬21.3m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度16.41m，車站端頭加深處埋深18.11m，車站側(cè)墻設(shè)計采用大模板進(jìn)行施工。

2側(cè)墻模板設(shè)計

側(cè)墻單獨(dú)澆筑，其中負(fù)一層凈跨為4.85m，扣除頂板腋角0.3m，負(fù)一層墻高4.55m;負(fù)二層凈跨6.16m，扣除底板及中板腋角各30cm，負(fù)二層墻高5.56m，綜合負(fù)一、負(fù)二層側(cè)墻高度，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際拼裝條件，將大模板尺寸設(shè)計寬度為2000mm、高度為4300mm。

側(cè)墻大模板體系主要由預(yù)埋地錨、鋼模板、支架三部分組成。

2.1地錨

腋角部位預(yù)埋地腳螺栓，起到固定模板的作用。預(yù)埋預(yù)埋件時應(yīng)拉通線，確保預(yù)埋件在同一直線上。地腳螺栓采用φ32螺紋鋼筋，絲扣規(guī)格M30，長度不少于80mm。埋設(shè)與地面交角為45°，400mm深，間距0.3m、0.7m、0.7m、0.3m，地腳螺栓埋設(shè)示意詳見圖1。

2.2鋼模板

面板采用8mm厚的冷軋鋼板，豎向背肋采用12mm后的鋼板，間距400mm;水平背肋采用10#槽鋼，間距355mm，采用焊接方式對鋼板與橫豎背肋進(jìn)行連接，鋼模板示意詳見圖2。

2.3支架

模板支架（單側(cè)）由混合三角架、榀架連接裝置、螺旋頂、可調(diào)底托等部分組成，由3榀混合三角架連接成整體，分別采用[16a、[12、[8槽鋼拼接而成，支架高度為H=4.3m，支架示意詳見圖3。

3大模板施工

3.1大模板及支架安裝

大模板及支架采用汽車吊和人工配合方式進(jìn)行安裝，墻體模板結(jié)合處，模板下口與墻邊線對齊，每安裝完一塊模板后及時安裝支架，每塊鋼模板后設(shè)3榀支架支承，用鉤頭螺栓將單側(cè)支架豎背楞與模板橫背楞連成整體，調(diào)節(jié)單側(cè)支架支座，測量模板垂直度。依次安裝每施工區(qū)段側(cè)墻模板、緊固并檢查模板接縫及垂直度等，確保砼施工時模板不變形、不漏漿，統(tǒng)一調(diào)整完畢后，采用φ48鋼管和扣件將所有支架連接成整體，防止側(cè)向傾斜。模板支架安裝示意詳見圖4。

3.2端頭模板安裝

端頭模采用木模板進(jìn)行施工，背肋采用方木進(jìn)行加固，橫向采取鋼筋焊接到側(cè)墻主筋上的方式進(jìn)行加固。端頭模板加固示意詳見圖5。

3.3模板、支架拆除

當(dāng)側(cè)墻混凝土強(qiáng)度大于2.5mpa時，且保證不因拆除而損壞邊角混凝土?xí)r方能拆除，模板拆除遵循先裝后拆、后裝先拆的順序進(jìn)行[1]。

單側(cè)鋼模板支架拆除應(yīng)先拆端頭模板，后拆除整塊模板[1]。先拆除工作平臺及腳手架，人工配合汽車吊取掉支架，最后將模板緩慢吊起，分類堆碼保存好。

4受力計算

參數(shù)信息：側(cè)墻采用單側(cè)鋼模板+三角支架支撐體系。

4.1側(cè)壓力計算

混凝土對于模板的側(cè)壓力，隨混凝土的澆筑高度而增加，當(dāng)達(dá)到某一臨界值時，側(cè)壓力不再增加時的側(cè)壓力即為新澆筑混凝土的最大側(cè)壓力，此時的澆筑高度稱為混凝土的有效壓頭[2]。通過理論和實(shí)踐，可按下列公式計算，取最小值：

=0.22×24×5.0×1×1.15×√1.5=37.18kN/m2

=24×4.3=103.2kN/ m2

取二者較小值，F(xiàn)=37.18kN/ m2作為模板側(cè)壓力的標(biāo)準(zhǔn)值，并考慮傾倒混凝土產(chǎn)生的水平載荷為4 kN/ m2，分別取荷載分項(xiàng)系數(shù)1.35和1.4，則作用于模板的總荷載設(shè)計值為：

q=37.18×1.35+4×1.4=55.79kN/m2

單側(cè)支架主要承受混凝土側(cè)壓力，取最大澆筑高度4.3m，側(cè)壓力取為F=37.18kN/m2，有效壓頭高度h=F/ c =1.55m。

組合設(shè)計荷載為：

F= 37.18×1.35+4×1.4=55.79 kN/m2;（驗(yàn)算抗彎強(qiáng)度用）

F′= 37.18kN/m2;（驗(yàn)算撓度用）

4.2模板計算

4.2.1面板計算

墻側(cè)模采用鋼模板時，支承在內(nèi)楞上一般按三跨連續(xù)梁計算，面板計算取400×355方格為1個單元，面板厚度為8mm，間距為l=355mm。

（1）強(qiáng)度驗(yàn)算。

面板最大彎矩：Mmax=ql2/10=（55.79×355×355）/10=0.7×106N.mm

面板的截面系數(shù)：W=1/6bh2=1/6×355×82=0.38×104mm3

面板的截面慣性矩：I=bh3/12=355×83÷12=1.5×104mm4

應(yīng)力：ó= Mmax/W=0.7×106/0.38×104=184.2N/mm2<f=215 N/mm2

滿足要求

其中：f-Q235鋼板抗彎強(qiáng)度設(shè)計值，取215 N/mm2，E-彈性模量，面板取200kN/mm2。

（2）撓度驗(yàn)算。

模板撓度由式ω= q2l4/150EI

=37.18×3554 /150×200×103×1.5×104

=1.32mm〈[w]=L/250=1.42mm

滿足要求。

4.2.2槽鋼背楞驗(yàn)算

槽鋼可作為支承在豎向背楞上的三跨連續(xù)梁計算，其跨距等于豎向三腳架支撐的間距最大為L=700mm。

槽鋼上的荷載為：q3=55.79×0.355=19.8N/mm

（1）強(qiáng)度驗(yàn)算。

最大彎矩Mmax=q3L2/10=0.1×19.8×700×700=0.97×106N.mm

槽鋼截面系數(shù)：

I=19.8×105mm4

W=3.97×104mm3

應(yīng)力：ó= Mmax/W=0.97×106/3.97×104=24.4N/mm2<fm=195 N/mm2? 滿足要求。

（2）撓度驗(yàn)算。

撓度驗(yàn)算采用標(biāo)準(zhǔn)荷載，同時不考慮振動荷載的作用，則

q4=37.18×0.355=13.2kN/m

模板撓度由式ω= q4l4/150EI

=13.2×700×104 /150×200000×19.8×105

=0.05mm〈[w]=700/250=2.8mm

滿足要求。

4.3支架受力計算

單側(cè)支架按最大間距700mm計算。

（1）分析支架受力情況：取o點(diǎn)的力矩為0，則：

2.5×R=F1×（2.75+1.55/3）+F2×（2.75/2）

R=98.6kN

其中：

F1=0.5×0.7×55.79×1.55=30.26kN

F2=1×0.7×55.79×2.75 =107.4kN

（2）支架側(cè)面的合力為：F合=F1+F2=137.66kN

根據(jù)力的矢量圖得F合和R的合力為：

（F總）2= （F合）2+（R）2

F總=169.33kN

F總由預(yù)埋件承擔(dān)，預(yù)埋件按照最大間距700mm計算，因此單個預(yù)埋件承擔(dān)拉力值為：

F= 169.33×0.7=118.53kN

（3）埋件強(qiáng)度驗(yàn)算

預(yù)埋件為Ⅲ級螺紋鋼d=32mm，埋件最小有效截面積為：A=3.14×16×16=804mm2 ，抗拉強(qiáng)度為f=400MPa。

軸心受拉應(yīng)力強(qiáng)度：σ=F/A=118.53×103/804

=147.4MPa <f=400MPa

符合要求。

5大模板優(yōu)勢分析

（1）整體大鋼模板剛度好、表面光滑平整，確保墻體平整及豎直度，施工誤差可控。

（2）模板支撐采用定制三角榀架，穩(wěn)定性好，施工過程中模板變形小，安全系數(shù)高[3]。

（3）整體大鋼模的拼縫少，澆筑過程中減少漏漿現(xiàn)象，提高混凝土的外觀質(zhì)量。

（4）模板拼裝所需勞動力較少，勞動強(qiáng)度低，拆裝簡單，施工速度快[3]。

（5）模板周轉(zhuǎn)時間短，一個標(biāo)準(zhǔn)二層車站僅需配置滿足最長結(jié)構(gòu)段的一套大模板即可[3]。

（6）整體堆碼，堆放占用場地少，有利于現(xiàn)場整潔和文明施工。

（7）采用大模板施工，側(cè)墻滲漏水情況得到較好的控制，后期堵漏費(fèi)用少，節(jié)約成本。

6總結(jié)

相比于傳統(tǒng)的木模板施工，該施工方法提高了工程進(jìn)度，且施工后的墻體結(jié)構(gòu)尺寸精確，表面光潔平整，拼縫平整規(guī)則，滲漏水明顯減少，達(dá)到了清水混凝土的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

[1]GB 50009-2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[2]汪正榮，朱國梁.簡明施工計算手冊[M].第四版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016.

[3]全錦慧.地鐵車站結(jié)構(gòu)混凝土大模板施工技術(shù)研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2015（10）：91-92.

收稿日期：2020-11-12

作者簡介：王志杰（1986—），男，湖北南漳人，本科，工程師，研究方向：鐵路工程。

Analysis on Construction Technology of Large Formwork for Side Wall of Deep Foundation Pit of Subway

WANG Zhijie

（Beijing Tiecheng Construction Supervision Co. ， Ltd.，Beijing? 100855）

Abstract：With the rapid development of urban subways， the requirements for the physical quality of the main structure of the station are getting higher and higher. In the past， when the wooden formwork system was used in the construction of the side wall， it was easy to produce common quality defects such as wrong joints， grout leakage， honeycomb pockmark， waves， and water leakage . Based on this， this article takes the construction of the side wall of the main structure of the subway in a certain city as an example to introduce the design and construction points of the large formwork support for the side wall of the deep foundation pit of the subway. It is of great significance.

keywords：subway deep foundation pit;side wall; large formwork