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

        2016-11-16 08:07:43鄭杰
        城市道橋與防洪 2016年6期
        關(guān)鍵詞:支模外墻鋼管

        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越高,于是設(shè)計(jì)建筑物的外墻離紅線的距離越來越近,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)致無法進(jìn)行圍護(hù)鉆孔灌注樁的施工,具體見圖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承受,具體見圖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,無法進(jìn)行防水卷材的施工,具體見圖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

        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。通過制定合理周密的施工工藝,并在實(shí)際操作過程中精心組織、全過程控制、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。

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