衛(wèi) 民

(北京住總第一開發(fā)建設(shè)有限公司，北京 100020)

0 引言

傳統(tǒng)地下外墻模板施工因場地充足，肥槽凈寬通常在800～1 000mm，施工空間滿足支設(shè)外墻外側(cè)模板要求，可采用雙側(cè)木模板支設(shè)形式，搭設(shè)較簡單方便、混凝土成型效果較好。但當(dāng)現(xiàn)場場地狹小、肥槽空間不夠或采用地下連續(xù)墻施工工藝等復(fù)雜條件時，市政管廊地下外墻常采用單側(cè)支模形式。單側(cè)支模相比傳統(tǒng)地下雙側(cè)支模，相對節(jié)省人工，復(fù)雜環(huán)境下可根據(jù)場地情況進(jìn)行深化設(shè)計，適應(yīng)力較強(qiáng)，目前多采用單側(cè)支模形式。

1 單側(cè)支模施工技術(shù)

1.1 單側(cè)支模形式

1)工具式單側(cè)支模 常用在市政管廊施工中，工具式單側(cè)支模將模板與支撐連為整體，支撐剛度較大，有利于保障混凝土質(zhì)量，安裝較方便；但由于模板與支撐為整體，單塊質(zhì)量較大，需借助塔式起重機(jī)進(jìn)行周轉(zhuǎn)安裝，且支撐為固定形式，需要較大的工作面，無法靈活適應(yīng)場地復(fù)雜情況。

2)現(xiàn)場拼裝式單側(cè)支模 模板和支撐分開，且均為現(xiàn)場拼裝，支撐采用鋼管，可隨現(xiàn)場不同位置靈活適應(yīng)，鋼管用于斜撐可保證足夠的剛度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性。

1.2 拼裝式單側(cè)支模特點(diǎn)

1)組裝簡便、靈活性強(qiáng)，外墻等特殊部位需要的異形模板可在現(xiàn)場完成改裝。

2)模板面板為新購置，混凝土施工效果好。

3)模板拆裝方便，不占用塔式起重機(jī)時間。

4)當(dāng)?shù)叵聣w混凝土澆筑完畢后，可拆除面板用于其他部位混凝土施工，經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。

5)地下室外墻單側(cè)支模與樓面梁板可同時施工。

6)地下室結(jié)構(gòu)順作法和逆作法均適用。

2 工程概況

豐臺區(qū)五里店275號棚戶區(qū)改造定向安置房項目場地狹小，基坑北側(cè)、西側(cè)護(hù)坡樁距圍墻僅1m，護(hù)坡樁距結(jié)構(gòu)外墻僅300mm，場區(qū)東側(cè)為唯一一條臨時道路，基坑較深，且均為砂卵石層?？紤]工程質(zhì)量及基坑安全，采用單側(cè)支模施工工藝。

3 施工方案

該項目地下部分為3個主樓地下室及1個地下車庫，地下外墻周圈結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，采用2個工具式安全通道，均靠近外墻，故主樓及馬道區(qū)域內(nèi)無法使用工具式單側(cè)支模。地下部分結(jié)構(gòu)約占2萬m2，僅設(shè)置2臺塔式起重機(jī)，使用率較高，如單獨(dú)進(jìn)行工具式單側(cè)支模吊裝、周轉(zhuǎn)工作，勢必影響施工進(jìn)度，且車庫外墻部分區(qū)域未在塔式起重機(jī)覆蓋范圍內(nèi)，無法進(jìn)行吊裝。結(jié)合以上因素，最終選用現(xiàn)場拼裝式單側(cè)支模施工工藝。

4 拼裝式單側(cè)支模施工工藝

4.1 施工流程

模板安裝流程如下：墻體鋼筋驗收→焊接綁扎模板定位筋→核對預(yù)留洞口位置及埋件位置→清理、組織門洞口、刷脫模劑→安裝固定門洞口模具→于門口模上貼海綿條→穿入螺栓與墻體附加筋焊接→組拼單面模板→安裝龍骨、緊固螺栓→調(diào)整固定→驗收。

4.2 模板安裝

豎向內(nèi)背楞采用40mm×40mm×3mm鋼龍骨，間距200mm；水平背楞采用50mm×70mm×3mm。通過背楞拉結(jié)對拉螺栓進(jìn)行加固，使用鋼管+U托保證穩(wěn)定，采用φ16鋼筋制作外墻穿墻螺栓。因地下車庫外墻無肥槽，故外墻穿墻螺栓與墻體附加鋼筋進(jìn)行焊接，并與內(nèi)側(cè)模板主龍骨拉結(jié)。層高4m時每面墻設(shè)6道對拉螺栓，層高3.6m時每面墻設(shè)5道對拉螺栓，穿墻螺栓豎向、水平間距均為600mm。

墻體共設(shè)5道斜撐，底部斜撐距地面200mm，上部斜撐距模板≤600mm，中部斜撐位于中間部位，斜撐水平間距為1m(為躲避盤扣式立桿，部分位置可調(diào)整為0.8m)。共設(shè)置3道地錨，采用φ22鋼筋預(yù)埋在頂板處，斜撐與地錨中間采用100mm×100mm木方，增加受力面積，防止跑偏，木方長度≥2跨。附加龍骨采用100mm×100mm木方豎向放置，與主龍骨采用8號鋼絲連接，鋼絲連接處，在木方上留設(shè)凹槽，使鋼絲進(jìn)入槽內(nèi)，起固定作用，防止滑落。

每道斜撐處增加2道立桿與斜撐相連，立桿與斜撐節(jié)點(diǎn)處設(shè)置通長水平桿，將每道斜撐與立桿連成整體，與盤扣支撐體系相連，增加模板整體性。在每道斜撐與附加鋼龍骨連接處的上部設(shè)置楔形木方，采用3根鋼釘與附加龍骨進(jìn)行固定，防止斜撐跑偏、移位。單側(cè)支?？垢〈胧┤鐖D1所示。單側(cè)支模如圖2所示。

圖1 單側(cè)支模抗浮措施

圖2 單側(cè)支模示意

4.3 構(gòu)造措施

主龍骨橫梁由50mm×70mm方圓扣件拼接而成，相鄰2根主龍骨的接頭錯開500mm，保證薄弱點(diǎn)不出現(xiàn)在相同位置。穿墻螺栓穿過鋼龍骨間隙，緊固在鋼龍骨上，保證墻體平整度及垂直度，達(dá)到清水混凝土效果。

4.4 混凝土澆筑

混凝土需分層澆筑，并嚴(yán)格控制澆筑速度，防止混凝土側(cè)壓力過大。第1層澆筑50cm，然后每80cm一層，需轉(zhuǎn)圈澆筑。

第1道橫梁距地面200mm，固定于穿墻螺栓上，使用十字墊片卡好，橫梁間采用對接接頭。外墻施工時，架體與鄰近每根框架柱采用連墻件固定，在掃地桿和最頂部橫向水平桿處設(shè)置抱柱。單側(cè)支模外墻連墻件如圖3所示。

圖3 外墻連墻件示意

5 單側(cè)支模穩(wěn)定性計算

依據(jù)GB 50017—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》、GB 50011—2010《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(2016年版)等計算單側(cè)支模穩(wěn)定性。

5.1 混凝土側(cè)壓力計算

混凝土側(cè)壓力按面積進(jìn)行考慮，計算分布圖形如圖4所示，斜撐每間距1m設(shè)置1道，墻體高度為4m，豎向共設(shè)5道?；炷撂涠葹?20mm，重度為25kN/m3，澆筑速度為1.5m/h，入模溫度為20℃，故混凝土最大側(cè)壓力如下：

圖4 混凝土側(cè)壓力計算

F=γcH=25×4.0=100kN/m2

式中：F為新澆混凝土對模板的側(cè)壓力(kN/m2)；γc為混凝土重力密度(kN/m3)；t0為新澆混凝土初凝時間(h)；β1為外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑取1，摻緩凝外加劑取1.2；β2為混凝土坍落度影響修正系數(shù)，坍落度110～150mm時取1.15；V為混凝土澆筑速度(m/h)；H為混凝土側(cè)壓力計算位置處至新澆混凝土頂面的總高度(m)。

側(cè)壓力取較小值，故最大側(cè)壓力為44.26kN/m2。

有效壓頭高度h=F/γc=1.8m。

5.2 斜撐強(qiáng)度計算

豎向斜撐共5道，此處計算其中1道。斜撐水平間距1m，豎向間距0.75m。斜撐中部每間隔1m設(shè)置1道水平桿進(jìn)行連接。每根斜撐分擔(dān)荷載面積為0.75×1=0.75m2。斜撐受力為0.75m2×44.26kN/m2=33.195kN。

1)構(gòu)件參數(shù) 抗震調(diào)整系數(shù)γRE為0.75，熱軋無縫鋼管直徑D為48mm、壁厚t為3.5mm，毛截面面積A為4.56cm2，凈截面系數(shù)為0.90，凈截面面積An為4.10cm2，使用Q235鋼，鋼材強(qiáng)度折減系數(shù)為1.00，容許長細(xì)比[λ] 為210.00。主軸平面內(nèi)約束信息如表1所示。斜撐承受壓力N取33.20kN，為軸心受壓。

表1 2個主軸平面內(nèi)約束信息

2)強(qiáng)度驗算 構(gòu)件截面最大厚度為 3.50mm，鋼材抗拉強(qiáng)度設(shè)計值f=215.00N/mm2, 鋼材抗拉強(qiáng)度最小值fu=370.00, 鋼材屈服強(qiáng)度最小值fy=235.00N/mm2。

毛截面屈服如下：

凈截面斷裂如下：

345.33N/mm2

強(qiáng)度滿足要求。

3)整體穩(wěn)定性 該結(jié)構(gòu)為雙軸對稱截面。

式中：λx為x方向容許長細(xì)比；λy為y方向容許長細(xì)比。

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，x軸屬于a類截面，穩(wěn)定系數(shù)φx為0.849；y軸屬于a類截面，穩(wěn)定系數(shù)φy為0.849,φ為min(φx,φy)，即0.849。

2個主軸方向的最大長細(xì)比為68.03，不大于設(shè)定的長細(xì)比 210.00。

整體穩(wěn)定性滿足要求。

4)局部穩(wěn)定性 (即外徑徑厚比)

式中：εk為鋼號修正系數(shù)。

局部穩(wěn)定性滿足要求。

5.3 錨固鋼筋強(qiáng)度計算

錨固鋼筋選用φ22三級鋼筋，有效公稱面積為380.1mm2。

依據(jù)GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(2015年版)，鋼筋屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fyk為300N/mm2。

抗拉力F=380.1×300=114kN。

以底部2根桿作用在1根鋼筋上為例，水平側(cè)壓力為44.26kN×2=88.52kN<114kN。

鋼筋強(qiáng)度滿足要求。

單側(cè)支模模板、龍骨強(qiáng)度以PKPM軟件計算為依據(jù)，均滿足強(qiáng)度要求。

由此可見單側(cè)支模力學(xué)性能滿足要求，結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。

6 現(xiàn)場拼裝式單側(cè)支模技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)

1)優(yōu)點(diǎn) 使用普通腳手架鋼管和扣件搭設(shè)支架的材料成本低；當(dāng)層高不高時，可和樓面排架同時搭設(shè)，使墻與樓面混凝土同時澆筑，施工速度快；樓層整體澆筑可減少1道水平施工縫，降低外墻滲漏風(fēng)險，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性；相比工具式模架，腳手架鋼管質(zhì)量小，可人工完成搭拆，無須依賴塔式起重機(jī)。

2)缺點(diǎn) 鋼管扣件排架搭設(shè)和拆除工作量大，單位時間內(nèi)完成的支模面積少，勞動強(qiáng)度大；由于支撐節(jié)點(diǎn)多，且全部為扣件連接，較難保證所有節(jié)點(diǎn)均扣接緊密，易發(fā)生脹模。

7 效益分析

7.1 施工進(jìn)度

該項目施工場地狹小，原計劃采用工具式單側(cè)支模，后因降水及其他不利因素，導(dǎo)致土方開挖比原計劃推遲40d，為順利完成原節(jié)點(diǎn)計劃，通過多方推演，采用現(xiàn)場拼裝單側(cè)支模梁板墻整體澆筑法施工，保證實現(xiàn)原工期目標(biāo)。

7.2 經(jīng)濟(jì)效益

在同等工況條件下，現(xiàn)場拼裝整體支模澆筑的單側(cè)支模技術(shù)省去墻體模板拆除時間，每段(層)至少縮短工期1.5～2d，且觀感質(zhì)量滿足規(guī)范要求。該項目采用單側(cè)支模梁板墻整體澆筑，共縮短工期22d，比常規(guī)雙側(cè)支模技術(shù)節(jié)約28元/m2，建筑周長420m，基坑深度15.8m，單側(cè)支模高度為12.8m。同時單側(cè)支模預(yù)計節(jié)省回填土約4 704m3，每立方米回填土人工費(fèi)、材料費(fèi)及機(jī)械費(fèi)約20元。本項目共節(jié)約24.46萬元。

8 結(jié)語

現(xiàn)場拼裝式單側(cè)支模可以將模板與支撐分開，隨現(xiàn)場不同位置、不同環(huán)境靈活適應(yīng)。同時組裝較簡便，斜撐采用鋼管可滿足強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求。根據(jù)工程實施效果，拼裝式單側(cè)支?？筛鶕?jù)現(xiàn)場結(jié)構(gòu)、實地情況進(jìn)行深化設(shè)計，對于較復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)可通過增加支撐數(shù)量、龍骨間距及附加措施等解決其難點(diǎn)問題。拆模后單側(cè)支模混凝土觀感良好，可保證平整度及垂直度，相比常規(guī)雙側(cè)支模施工技術(shù)，節(jié)省大量材料且減少現(xiàn)場施工作業(yè)量、提高效率、節(jié)約工期，且減少現(xiàn)場模板加工量，保護(hù)環(huán)境，還可解決場地狹小、施工環(huán)境復(fù)雜等一系列問題。