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1 圍護(hù)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

上海浦東國際機(jī)場T1航站樓改造工程中的新建區(qū)域CD區(qū)基坑南北方向長133.2 m，東西方向?qū)?1.75 m，挖深最深處約9 m。根據(jù)基坑深度、土質(zhì)情況、周邊環(huán)境保護(hù)等要求，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ800 mm＠950 mm鉆孔灌注樁（20 m）+φ800 mm＠500 mm三軸攪拌樁止水帷幕（15 m），內(nèi)支撐采用1 道混凝土支撐+1 道鋼支撐，并設(shè)置1 道鋼支撐換撐。第1道混凝土支撐頂面設(shè)計(jì)相對(duì)標(biāo)高-1.78 m，截面尺寸800 mm×800 mm，基坑角部采用角撐，其余為對(duì)撐。

CD區(qū)地下結(jié)構(gòu)長度和寬度與基坑相同，結(jié)構(gòu)側(cè)墻厚600 mm，緊貼混凝土鉆孔灌注樁，為貼壁式結(jié)構(gòu)。底板厚800 mm，底板面由北至南按照2‰放坡（圖1）。

圖1 CD區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)與地下結(jié)構(gòu)關(guān)系剖面

在新建各區(qū)域中，CD區(qū)的位置十分特殊，其東西兩側(cè)分別為既有航站樓主樓和長廊，其南北兩端分別為既有南連廊和北連廊，使CD區(qū)新建結(jié)構(gòu)成為既有結(jié)構(gòu)全包圍的內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)。同時(shí)既有主樓和長廊的玻璃幕墻均向新建區(qū)域內(nèi)傾斜，在平面上將基坑?xùn)|、西兩側(cè)的地下結(jié)構(gòu)側(cè)墻上方空間完全覆蓋（圖2）。

圖2 既有主樓、長廊與CD區(qū)地下結(jié)構(gòu)位置關(guān)系示意

2 地下結(jié)構(gòu)側(cè)墻施工難點(diǎn)分析

2.1 結(jié)構(gòu)超高超長、防水要求高

預(yù)留旅客捷運(yùn)地下車站結(jié)構(gòu)底板頂面至頂板底面的側(cè)墻最大高度達(dá)到8.15 m，圍繞車站周圈側(cè)墻長達(dá)347.6 m，其超高、超長的結(jié)構(gòu)形式給模板施工提出了非常高的要求。同時(shí)作為捷運(yùn)車站部分，旅客流量很大，因此設(shè)計(jì)對(duì)該部分結(jié)構(gòu)防水要求十分嚴(yán)格[1-3]。

2.2 工期要求緊迫

CD區(qū)基坑工程于2013年6月底完成土方施工并進(jìn)入結(jié)構(gòu)施工階段，而業(yè)主方提出CD區(qū)地下結(jié)構(gòu)出±0.00 m的時(shí)間節(jié)點(diǎn)為當(dāng)年8月底。

2.3 垂直運(yùn)輸機(jī)械施工盲區(qū)

既有航站樓東側(cè)主樓和西側(cè)長廊玻璃幕墻均向CD區(qū)上空傾斜，覆蓋了CD區(qū)地下結(jié)構(gòu)側(cè)墻多達(dá)85%的區(qū)域，由于塔吊大臂均位于既有結(jié)構(gòu)屋面上方，因而被覆蓋的區(qū)域成為現(xiàn)場塔吊施工盲區(qū)。此外，基坑西側(cè)棧橋部分區(qū)域與圍護(hù)頂圈梁連成整體，而部分側(cè)墻結(jié)構(gòu)正位于該部分棧橋下方，致使常規(guī)機(jī)械垂直運(yùn)輸無法進(jìn)行。

3 模板方案比選分析

3.1 散拼模板體系

一般混凝土地下結(jié)構(gòu)側(cè)墻采用鋼管排架散拼模板體系。施工中先利用垂直運(yùn)輸機(jī)械將鋼管、模板等材料吊運(yùn)至底板上，再利用小型施工車輛和人工完成材料的短距離水平運(yùn)輸，因此該體系對(duì)垂直運(yùn)輸機(jī)械的依賴性很小。但因需要設(shè)置大量對(duì)拉螺栓貫穿外置式防水層，對(duì)其防水效果會(huì)造成較大影響，此外模板、人工等資源消耗較大，且進(jìn)行超高墻板施工時(shí)，模板的支撐強(qiáng)度和剛度難以保證。

3.2 普通單側(cè)大模板

普通單側(cè)大模板支撐體系由模板面板和背部支撐架組成，可不設(shè)置貫穿混凝土墻板的對(duì)拉螺栓，使圍護(hù)結(jié)構(gòu)與墻板之間形成相互獨(dú)立的結(jié)構(gòu)體系，又不影響混凝土結(jié)構(gòu)自防水以及外置式防水層的防水效果。同時(shí)其整體性好，在不同作業(yè)面之間翻轉(zhuǎn)方便，因而能夠滿足苛刻的工期要求。但普通單側(cè)大模板由于質(zhì)量較大，其施工過程較多依賴于現(xiàn)場有限的垂直運(yùn)輸資源，并且通常要求垂直運(yùn)輸設(shè)備能夠全覆蓋施工作業(yè)面。本次施工地下結(jié)構(gòu)東部墻板內(nèi)側(cè)距離施工棧橋約28 m，如果將汽車吊設(shè)置在靠近長廊側(cè)的棧橋上進(jìn)行單側(cè)大模板的吊裝，汽車吊大臂會(huì)受到東側(cè)幕墻內(nèi)傾的影響，無法將大模板一次吊運(yùn)至設(shè)計(jì)平面位置。此外，靠近長廊側(cè)的棧橋板與圍護(hù)頂圈梁連成整體，將長約51 m的地下結(jié)構(gòu)側(cè)墻完全覆蓋，任何垂直運(yùn)輸機(jī)械均無法將單側(cè)大模板直接吊運(yùn)到位。因此在本工程CD區(qū)的特殊環(huán)境中，普通單側(cè)大模板的使用受到相當(dāng)大的制約。

3.3 工具式自平移單側(cè)大模板

工具式自平移單側(cè)大模板是對(duì)普通單側(cè)大模板的改進(jìn)和優(yōu)化，不僅保證了普通單側(cè)大模板強(qiáng)度大、剛度高、施工高效的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)滿足垂直運(yùn)輸機(jī)械吊運(yùn)盲區(qū)內(nèi)的施工要求。因此本次CD區(qū)地下結(jié)構(gòu)側(cè)墻模板體系采用工具式自平移單側(cè)大模板。

4 工具式自平移單側(cè)大模板設(shè)計(jì)

4.1 模板體系構(gòu)成

工具式自平移單側(cè)大模板由單側(cè)大模板、三角桁架支撐體系和可調(diào)輪式自平移裝置組成，其核心為三角桁架支撐體系和可調(diào)輪式自平移裝置。

單側(cè)大模板由模板面板、豎向圍檁（木工字梁）、水平圍檁（型鋼）、作業(yè)平臺(tái)和吊環(huán)5 部分組成（圖3）。

三角桁架支撐體系由三角桁架、模板安裝調(diào)節(jié)裝置和反力平衡系統(tǒng)3 部分組成（圖4～圖6）。

圖3 單側(cè)大模板主要構(gòu)成

圖4 三角桁架與豎向圍檁連接

圖5 三角桁架與模板安裝調(diào)節(jié)裝置連接

圖6 三角桁架與反力平衡系統(tǒng)連接

可調(diào)輪式自平移裝置由萬向輪和可調(diào)裝置2 部分組成，其與三角桁架連接詳見圖7。

圖7 可調(diào)輪式自平移裝置與三角桁架連接

4.2 模板配置及周轉(zhuǎn)

根據(jù)扶壁柱設(shè)計(jì)位置以及各段側(cè)墻的設(shè)計(jì)長度，現(xiàn)場共配置120 m的單側(cè)大模板，寬度共分為1.2 m、1.6 m和2.2 m三種規(guī)格。整個(gè)地下結(jié)構(gòu)施工期間，工具式自平移單側(cè)大模板周轉(zhuǎn)3 次施工。其典型排列如圖8所示。

5 工具式自平移單側(cè)大模板施工

工具式自平移單側(cè)大模板施工流程為：預(yù)埋螺栓→模板組裝→彈模板定位線→模板就位→安裝調(diào)節(jié)→模板固定→混凝土澆筑、模板拆除及混凝土養(yǎng)護(hù)。其中關(guān)鍵工序?yàn)轭A(yù)埋螺栓、模板組裝、模板就位以及混凝土澆筑。

圖8 單側(cè)大模板排列設(shè)計(jì)示意

5.1 預(yù)埋螺栓

地下結(jié)構(gòu)混凝土底板鋼筋施工的同時(shí)，完成螺栓的預(yù)埋施工。螺栓通過平面定位軸線和標(biāo)高控制線進(jìn)行定位，同時(shí)通過定位控制工具的輔助，完成螺栓的預(yù)埋角度控制（圖9、圖10）。

圖9 預(yù)埋螺栓定位

圖10 預(yù)埋完成后及時(shí)保護(hù)

5.2 模板組裝

在平整、堅(jiān)實(shí)的場地上完成模板組裝施工，并通過起重機(jī)械和人工配合的方式將其豎直吊起，并與三角桁架進(jìn)行連接。

5.3 模板就位

將單側(cè)模板和三角桁架連成整體后，即可通過垂直運(yùn)輸機(jī)械將工具式自平移單側(cè)大模板吊放至混凝土底板面上，并通過人工推移的方式將單側(cè)模板水平推送至指定工作面。

人工推送前，根據(jù)底板完成面坡度以及具體行進(jìn)路線，確定前后萬向輪的高差以及單側(cè)大模板的后傾角度。

推動(dòng)單側(cè)大模板至指定作業(yè)面的過程中，所有施工人員站立于三角桁架的兩側(cè)或后方，并保持三角桁架兩側(cè)的人員數(shù)量盡量平衡。在移動(dòng)模板過程中采取有效的防傾覆措施[4,5]。

5.4 安裝調(diào)節(jié)及模板固定

模板移動(dòng)至指定位置后，先撤去萬向輪，再通過三角桁架的前、后調(diào)節(jié)裝置調(diào)整模板的標(biāo)高和垂直度，最后通過專用模板連接件和專用連接桿分別將相鄰模板和全部支架連接成整體（圖11）。

5.5 混凝土施工

在進(jìn)行側(cè)墻混凝土澆筑施工之前，調(diào)整模板垂直度，將模板上口向圍護(hù)結(jié)構(gòu)稍作傾斜，使模板與圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間的寬度比墻板上口寬度小10 mm，以抵消單側(cè)大模板受到混凝土側(cè)壓力作用后的非彈性變形。

圖11 單側(cè)模板固定

在澆筑的全過程中，對(duì)模板的垂直度變化進(jìn)行監(jiān)測，嚴(yán)格控制并及時(shí)調(diào)整澆筑速度和分層澆筑高度。

模板拆除流程為：拆除相鄰模板之間的連接件→通過可調(diào)裝置使萬向輪與地面接觸→松開模板安裝調(diào)節(jié)裝置→松開預(yù)埋螺栓→移走模板。墻板混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2 MPa時(shí)，松開模板安裝調(diào)節(jié)裝置和預(yù)埋螺栓，混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.8 MPa后拆除單側(cè)大模板?；炷琉B(yǎng)護(hù)以保濕養(yǎng)護(hù)為主。

6 實(shí)施效果

工具式自平移單側(cè)大模板剛度大，側(cè)向承載能力高，可滿足圍護(hù)結(jié)構(gòu)與地下結(jié)構(gòu)混凝土墻板的獨(dú)立受力要求，同時(shí)由于無需設(shè)置對(duì)拉螺栓，實(shí)現(xiàn)了超高、超長地下混凝土結(jié)構(gòu)防水的無損化施工，優(yōu)化了普通鋼管排架散拼模板體系的施工工藝，提高了施工工效。通過設(shè)置輪式平移輔助系統(tǒng)，有效降低了單側(cè)大模板體系裝拆周轉(zhuǎn)使用對(duì)垂直運(yùn)輸設(shè)備的依賴程度，特別適用于垂直運(yùn)輸機(jī)械作業(yè)盲區(qū)內(nèi)的施工。輪式平移輔助系統(tǒng)在移動(dòng)過程中可適應(yīng)一定傾斜度的施工作業(yè)條件，同時(shí)能保證相應(yīng)的施工安全。在加快模板周轉(zhuǎn)的同時(shí)，保證了工程進(jìn)度、降低了施工成本。

通過工具式自平移單側(cè)大模板的運(yùn)用，僅用了不到1 個(gè)月時(shí)間，就順利完成了CD區(qū)地下車站結(jié)構(gòu)側(cè)墻施工。拆模后經(jīng)過檢查，側(cè)墻平整度、垂直度、模板接縫部位等外觀質(zhì)量全部驗(yàn)收合格。