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单侧模板支撑体系在地铁施工中的应用（孙超）

摘要：在地铁明挖基坑中选用三角支架单侧模板支撑体系浇筑混凝土侧墙，在施工中严格管理及规范施工，既节约工时又保证车站混凝土浇筑的质量。
关键词：三角支架模板支护体系；侧墙混凝土浇筑；

北京地铁九号线太平桥站为异形明挖车站，车站长218m，异形段宽度38-56m不等，在进行车站一次结构施工过程中，采用传统工艺方法为搭设满樘支架+斜撑支护，此种方式出现问题较多，易发生局部涨模或模板平整度不易控制等问题，在施工过程中质量及进度难以保证且拆除工序复杂，耗工耗时。在这种背景下发展出一套采用三角支架+地脚螺栓支护体系成功解决了传统支撑体系易出现的问题提高了工程的施工质量及进度要求。
1、 单侧模板支撑体系组成部分
单侧支架由埋件系统部分和架体两部分组成，其中：埋件系统包括：地脚螺栓、连接螺母、外连杆、外螺母和横梁。架体部分为槽钢三角支架，依据设计尺寸要求，站台板侧墙高度为5.645m，站厅层侧墙高度为4.550m，侧墙与中(顶)板分开浇筑，侧墙浇筑最大高度为5.645m。依据受力演算(见3)侧墙模板采用18mm胶合
板，次楞选用50*100mm几字梁，间距300mm，主楞
选用10号槽钢双拼，间距600mm，为保证支撑体系的
整体性，水平方向采用钢管与三角支架连接。
2、 单侧模板支撑体系工作原理
图1：模板受力分析图
单侧支架为单面墙体模板的受力支撑系统，当墙体模板采用单侧支架后，模板无需再拉穿墙螺栓，有效解决侧墙因安装穿墙螺栓导致易出现渗漏现象。侧墙混凝土浇筑过程中，混凝土侧压通过面板传递给予三角支架。
单侧支架通过一个45度的高强受力螺栓，一端与地脚螺栓连接，另一端斜拉住单侧模板支架，因斜拉螺栓受斜拉锚力F后分为一个垂直方向的力F2和一个水平方向的力F1，其中垂直方向F2的力抵抗了支架的上浮力，水平力F1则保证支架不会产生侧移（图1示）。
3、 单侧模板支撑体系受力验算
3.1、新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值:

其中 c—混凝土的重力密度，取25.0kN/m3；T—混凝土的入模温度，取15℃；t0—新浇混凝土的初凝时间， t0=200/(T+15)，取6.67h；；V—混凝土的浇筑速度，取2.0m/h；1—外加剂影响修正系数，取1.0；2—混凝土坍落度影响修正系数，取0.85。
根据公式计算的新浇混凝土侧压力标准值 F1=47.63kN/m2
倒混凝土时产生的荷载标准值 F2= 2.5kN/m2
3.2、侧压力合计F=F1+F2=47.63+2.5=50.13kN/m2。
3.3、面板受力验算
将面板视为支撑在竖带工字梁上方的三跨连续梁计算，面板长度取板长2440mm，板宽度b=1000mm，面板为18mm胶合板，竖向工字梁间距300mm。Ix=1/12bh3=1/12*1000*183=
4.86*105mm4，参考GB50005-2005木结构设计规范，木材抗弯强度设计值Fm=13N/mm2，允许挠度为250/L，胶合板E=6500N/mm2，木方E=9000 N/mm2。
3.4、强度验算
侧压力划分为线性均荷载：q1=50.13*0.9=45.12kN/m2
面板的最大弯矩：Mmax=q1L2/10=0.41*106N/mm
面板的截面系数：W=bh2/6=5.4*104mm3
应力σ= Mmax/W=7.59N/mm同时不考虑振动荷载的作用，则q2=44.1*0.9=39.69N/mm，
w=0.677*q2L4/(100EIx)=0.69mm<「w」=300/250=1.2mm，故满足要求。
3.6、竖向次楞验算
竖向木方作为竖楞支撑在横向背楞上，可作为支撑在横向背楞的连续梁计算，其跨距等于横向背楞间距600mm，竖向工字梁荷载q3=FL=50.13 KN/m2*0.3m=15.04N/m。
3.7、竖向次楞强度验算
最大弯矩：Mmax=q3L2/10=0.54*106N/mm
W=bh2/6=24*104mm3 I= bh3/12=14.4*106mm4
应力σ= Mmax/W=225N/mm0.6=26.46N/m
w=0.677*q3L4/(100EIx)=0.91mm<「w」=900/250=3.6mm，故满足要求。
4、 单侧模板支撑体系施工工艺流程
4.1、地脚螺栓预埋件安装：埋件材料选用螺纹二级钢，直径 25mm、L=700 mm的螺杆．地脚螺栓出地面处与砼墙面距离：距砼面距离为250 mm；出地面为130 mm；各埋件杆相互之间的距离为300 mm。在靠近一段墙体的起点与终点处宜各布置一个埋件，具体尺寸根据实际情况而定。埋件系统见图2，埋件与地面成45度的角度，现场埋件预埋时要求拉通线，保证埋件在同一条直线上，同时，埋件角度必须按45度预埋。 地脚螺栓在预埋前应对螺纹采取保护措施，用塑料布包裹并绑牢，以免施工时砼粘附在丝扣上影响上连接螺母。因地脚螺栓不能直接与结构主筋点焊，为保证砼浇筑时埋件不跑位或偏移，要求在相应部位增加附加钢筋，地脚图2：地脚螺栓大样图
螺栓点焊在附加钢筋上，点焊时，请注意不要损坏埋件的有效直径。
4.2、模板及支架体系安装：钢筋绑扎并验收后→弹外墙边线→合外墙模板→单侧支架吊装到位→安装单侧支架→安装加强钢管（单侧支架斜撑部位的附加钢管，现场自备）→安装压梁槽钢→安装埋件系统→调节支架垂直度→安装上操作平台→再紧固检查一次埋件系统→验收合格后砼浇筑

图3：模板及支架体系安装流程

a) 合墙体模板时，模板下口与预先弹好的墙边线对齐，然后安装钢管背楞，临时用钢管将墙体模板撑住。
b) 吊装单侧支架，将单侧支架由堆放场地吊至现场，单侧支架在吊装时，应轻放轻起，多榀支架堆放在一起时，应在平整场地上相互叠放整齐，以免支架变形。
c) 需由标准节和加高节组装的单侧支架，应预先在材料堆放场地装拼好，然后由塔吊吊至现场。
d) 在直面墙体段，每安装五至六榀单侧支架后，穿插埋件系统的压梁槽钢。
e) 支架安装完后，安装埋件系统。
f) 用地脚螺栓将模板背楞与单侧支架部分连成一个整体。
g) 调节单侧支架后支座，直至模板面板上口向墙内倾约5mm因为单侧支架受力后，模板将略向后倾。
h) 最后再紧固并检查一次埋件受力系统，确保砼浇筑时，模板下口不会漏浆。
5、 单侧模板支撑体系特点描述
5.1、单侧支架具有刚度大,能保证模板不侧移，模板下口基本不漏浆；
5.2、操作简单，对现场工人只需做简单的培训；
5.3、施工方便，支架支设非常方便明了，不易出现漏支少支现象；
5.4、安全性高，支架刚度大，相互之间连成整体，确保万无一失；
5.5、质量容易保证，支架支设完后整体效果壮观，工作人员可以在支架之间方便穿行，容易检查潜在的质量隐患。
6、 结束语
在合理的施工组织情况下，6人可以在2d时间内完成1组流水段的模板安装工作，或在1d时间内完成1组流水段模板的拆除工作，相对于传统满樘支架支护体系大大节约了周转材料的利用率及人工，从而节约成本，创造良好经济效益。
模板拆除后进行实测实量，墙体垂直度最大偏差5mm，一般偏差0-3mm，错台不超过3mm，错台、平整度及垂直度得到了良好的控制。

参考文献：《建筑施工手册》第4版 中国建筑工业出版社
《北京恒基建业模板宣传册》