何志祥，徐海林 （中鐵四局第一工程有限公司，安徽 合肥230041）

在地下管廊修建中，主體結(jié)構(gòu)施工多采用方木、模板配合鋼管支架體系進行施工，而傳統(tǒng)模板支架施工工序繁多，安裝拆除時間長，鋼管支架租賃成本較高，木模板周轉(zhuǎn)多次以后其施工質(zhì)量難以保證。為了適應管廊未來的發(fā)展趨勢，針對傳統(tǒng)地下管廊施工工藝的特點和目前勞動力緊缺等問題，與臺灣實固股份有限公司聯(lián)合研發(fā)了“整體移動式支架模板”地下管廊結(jié)構(gòu)施工新工藝，并利用專用設備進行實驗，努力解決上述施工難題，實現(xiàn)地下管廊施工系統(tǒng)化、標準化，有效提高了施工工效和經(jīng)濟效益。

1 移動模板支架結(jié)構(gòu)設計

1.1 結(jié)構(gòu)設計型式

移動式模板支架體系以3.05m為一個單元單獨拼裝，根據(jù)不同變形縫、不同長度來組配模板單元達到整體澆筑的效果。

移動式模板支架體系由四個部分構(gòu)成。

①面板系統(tǒng)：防水夾板+蜂巢鋼+鋼次梁

②支撐系統(tǒng)：圓盤式系統(tǒng)支架

③行走系統(tǒng)：行走輪+卷揚機

④調(diào)整系統(tǒng)：可調(diào)頂托、底座、側(cè)撐調(diào)整器

圖1 整體移動支架模板模型圖

①面板采用大面積防水夾板，完成面平整美觀。模板框架采用蜂槽鋼+鋼次梁的方式取代傳統(tǒng)木料，堅固安全且經(jīng)久耐用，且結(jié)構(gòu)輕，方便模板組裝與模板移動。

②支撐系統(tǒng)采用圓盤式系統(tǒng)支撐架，為首款國內(nèi)研發(fā)生產(chǎn)能符合歐盟EN12810-1以及美國ANSI10.8規(guī)范的國際級產(chǎn)品。

③整體行走系統(tǒng)的設計使模板移動起來簡易快捷，不須再花費大量人力跟時間搬運材料，節(jié)省了大量勞動力。

④所有調(diào)整系統(tǒng)扣件均為進行結(jié)構(gòu)計算后特別設計，讓操作人員能有效準確地組裝整個模板系統(tǒng)，且檢驗人員方便檢驗，確保扣件品質(zhì)以及施工安全。

1.2 結(jié)構(gòu)材料特性參數(shù)

整體移動式支架模板結(jié)構(gòu)所使用材料特性參數(shù)如表1所示。

1.3 結(jié)構(gòu)設計創(chuàng)新點

整體移動式支架模板通過設計特有的適用與地下綜合管廊的面板系統(tǒng)、支架系統(tǒng)、調(diào)整系統(tǒng)以及行走系統(tǒng)，實現(xiàn)了支架模板的整體移動、安裝與拆除。

整體移動式支架模板的結(jié)構(gòu)簡單，整體安裝、拆除以及移動的施工方式操作簡單快捷，可提高一倍左右的施工工效。材料質(zhì)量優(yōu)良，面板可周轉(zhuǎn)次數(shù)最少20次以上，支架可周轉(zhuǎn)使用三年，極大地降低了施工成本。模板整體性強，扣件少，施工現(xiàn)場干凈整潔且安全性高，符合文明施工的理念。

2 移動模板支架Midas模擬計算

2.1 計算模型及參數(shù)

每組模板材料特性參數(shù)（3.05m） 表1

利用Midas建立移動模板支架三維模型，如圖2所示：

圖2 模型消隱圖

本模型共建立節(jié)點430個，梁單元415個，立桿底部約束三個方向自由度（Dx,Dy,Dz）來模擬。主楞與次楞的連接、次楞與模板的連接均采用彈性連接中的剛性連接來模擬。自重由軟件自動形成。新澆混凝土產(chǎn)生對側(cè)模板及底模板的壓力采用壓力荷載進行模擬，荷載加載如圖3所示。

圖3 底模及側(cè)模荷載加載圖

2.2 計算過程及計算結(jié)果分析

2.2.1 強度計算結(jié)果

通過Midas的計算，模板支架系統(tǒng)的強度計算結(jié)果如下所示。

2.2.1.1 底模板計算

圖4 底模應力圖（單位：MPa）

①彎曲應力：最大值σ=3.29MPa＜[σ]=13.5MPa，滿足要求。

②剪應力：最大值τ=0.19MPa＜[τ]=0.9MPa，滿足要求。

2.2.1.2 側(cè)模板計算

圖5 側(cè)模應力圖（單位：MPa）

①彎曲應力：最大值σ=6.85MPa＜[σ]=13.5MPa，滿足要求。

②剪應力：最大值τ=0.56MPa＜[τ]=0.9MPa，滿足要求。

2.2.1.3 頂板次楞主楞計算

①組合應力：最大值σ=23.94MPa＜[σ]=210MPa，滿足要求。

②剪應力：最大值τ=17.34MPa＜[τ]=140MPa，滿足要求。

圖6 頂板次楞主楞應力圖（單位：MPa）

2.2.1.4 側(cè)墻次楞主楞計算

圖7 次楞主楞應力圖（單位：MPa）

①組合應力：最大值σ=151.46MPa＜[σ]=210MPa，滿足要求。

②剪應力：最大值τ=40.11MPa＜[τ]=140MPa，滿足要求。

2.2.1.4 立桿支撐計算

圖8 立桿軸力、應力圖（單位：MPa）

2.2.2 剛度計算結(jié)果

通過Midas的計算，模板支架系統(tǒng)的剛度計算結(jié)果如下所示

2.2.2.1 模板計算

圖9 模板位移圖（單位：mm）

①底模：最大變形f=0.29mm＜L/400=300/400=0.75mm，滿足要求。

②側(cè)模：最大變形f=0.47mm＜L/400=300/400=0.75mm，滿足要求。

2.2.2.2 頂板次楞主楞計算

圖10 模板位移圖（單位：mm）

①次楞：最大變形f=0.38mm＜L/400=1800/400=4.5mm，滿足要求。

②主楞：最大變形f=0.25mm＜L/400=1500/400=3.75mm，滿足要求。

2.2.2.3 側(cè)墻次楞主楞計算

圖11 模板位移圖（單位：mm）

①次楞：最大變形f=2.44mm＜L/400=1800/400=4.5mm，滿足要求。

②主楞：最大變形f=0.63mm＜L/400=600/400=1.5mm，滿足要求。

3 移動模板支架施工工藝

3.1 模板支架組裝步驟

①拼裝蜂巢鋼與鋼次梁，組裝框架系統(tǒng)。

②搭設圓盤系統(tǒng)支架。

③在鋼次梁梁上打眼，將防水夾板安裝在框架系統(tǒng)上。

④通過角隅連接器組裝連接內(nèi)側(cè)模板與頂模。

⑤裝設調(diào)整系統(tǒng)與橫撐，并將模板吊至管廊底板上方。

圖12 模板支架組裝圖

3.2 施工工藝流程

整體移動式支架模板的施工工藝流程如圖13所示。

4 工程實例

圖13 移動支架模板施工工藝流程

文章以?？谑薪瓥|組團桂林洋片區(qū)的江東大道二期地下綜合管廊工程為依托，管廊線路總長8171m，為雙艙現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，標準段約占管廊總長的65%以上，其工程具有線路長、明挖支護深基坑施工、適合分段流水作業(yè)等特點。

前期施工采用搭拆碗扣模板支架的傳統(tǒng)工藝，需投入大量勞動力，勞動強度高、施工效率低。后期根據(jù)工期進度、經(jīng)濟效益、安全質(zhì)量及文明等要求采用移動支架模板系統(tǒng)施工管廊廊體。選取一段20m長度管廊廊體施工，現(xiàn)將使用傳統(tǒng)工藝（易安特復合板+鋼管腳手架）與使用移動式支架模板進行對比分析。

4.1 成型結(jié)構(gòu)對比分析

根據(jù)現(xiàn)場廊體施工情況，采用易安特復合板+鋼管支架施工的廊體結(jié)構(gòu)面拼縫多且拉桿眼修補痕跡明顯。采用移動式支架模板施工的廊體結(jié)構(gòu)面光滑平整，外觀質(zhì)量優(yōu)良。

圖14 易安特模板與移動支架模板施工結(jié)構(gòu)面對比

4.2 經(jīng)濟效益及工效對比分析

根據(jù)圖15分析可知，20m標準節(jié)段易安特復合板支架模板施工成本為5.12萬元；20m標準節(jié)段整體移動式支架模板施工成本為3.863萬元。

采用傳統(tǒng)的竹膠板+鋼管腳手架，按20m/節(jié)段從墊層澆筑至主體結(jié)構(gòu)+頂板澆筑+拆除模板需16天完成，需配置10人。采用可移動式模板支架后從墊層澆筑至主體結(jié)構(gòu)+頂板澆筑+拆除模板需12天完成，需配置5人，經(jīng)對比分析得出時間上可節(jié)約4天，人員可減少1/2。

圖15 易安特模板與移動支架模板施工經(jīng)濟成本對比圖

4.3 安全文明對比分析

易安特模板復合材料施工需使用到模板、鋼管、拉桿、方木、支架等，且其分別獨立，模板使用過程中需將其分別安裝或拆除，現(xiàn)場散亂零扣件多，文明施工不易保證。見圖16A、B。

整體移動式支架模板安裝整體化、拆除整體化、移動整體化，無散亂零扣件，現(xiàn)場整齊規(guī)范。見圖16C、D。

圖16 易安特模板與移動支架模板施工安全文明對比分析

5 結(jié)論

通過建模模擬實際荷載條件可知，側(cè)墻模板、主次楞、支架在對應的荷載條件下，組合應力以及剪應力都滿足要求。頂板與側(cè)墻的主次楞的最大撓度小于最大允許撓度，滿足要求。

依據(jù)設計在?？诘叵戮C合管廊桂林洋段變形縫48～51三段標準段處進行整體移動式支架模板的拼裝，拼裝完成后將模板吊入管廊底板上進行內(nèi)模合模、外模合模、鋼筋綁扎、混凝土澆筑、混凝土養(yǎng)護等工序。該三段標準試驗段共長88m，澆筑完成的混凝土結(jié)構(gòu)面光滑平整，無錯臺孔眼，拼縫少，外觀質(zhì)量和結(jié)構(gòu)尺寸以及防水性等方面均滿足設計要求。整體移動式支架模板的設計成功，為地下綜合管廊施工標準化、一體化提供了先例，為以后整體移動式模板支架的優(yōu)化提供了可靠數(shù)據(jù)。