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        地鐵土建施工中的明挖車站單側(cè)高支模體系技術(shù)措施

        2022-07-13 03:22:00
        石油化工建設(shè) 2022年5期
        關(guān)鍵詞:側(cè)壓力支撐體系單側(cè)

        繆 濤

        上海申鐵投資有限公司 上海 200003

        1 工程概況

        無(wú)錫地鐵2 號(hào)線河埒口站有效站臺(tái)中心里程:右CK4+632.270,且依據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際在建情況,車站在設(shè)計(jì)之初便將里程的起始點(diǎn)以不同標(biāo)段值分別進(jìn)行了標(biāo)記。車站主體長(zhǎng)度為501.60m,車站內(nèi)凈長(zhǎng)為500.00m。主體主要采用鋼筋混凝土兩層三跨框架結(jié)構(gòu),換乘點(diǎn)采用三層三跨框架結(jié)構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)段設(shè)800mm 的立柱樁一排,換乘點(diǎn)設(shè)800mm 的立柱樁三排。車站結(jié)構(gòu)由不同厚度的底板、中板以及頂板組建而成,遇平行段的基坑作業(yè),開(kāi)挖深度需以16.85m 作為平均參考值。

        2 單側(cè)三角背托模板支撐體系

        2.1 模板系統(tǒng)的組成

        此次搭建的模板支撐體系涵蓋混凝土面板及橫/ 豎肋等不同構(gòu)件。

        2.2 三角支撐系統(tǒng)的組成

        以埋件系統(tǒng)和架體為核心,共同構(gòu)成完整的單側(cè)三角支架系統(tǒng)。

        2.3 三角支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

        本次模板的支撐體系搭建在站臺(tái)及站廳2 個(gè)部位的單側(cè),且混凝土澆筑總高度在4~5m 之間,為了保證模板的穩(wěn)定性,設(shè)架體支撐裝置。面板選用的是厚度為18mm的多層板,用木工字梁作為豎肋,用10# 槽鋼作為橫肋。在整個(gè)混凝土三角支撐體系架設(shè)作業(yè)中,為了提升各模板層與固定構(gòu)件之間的連接性和穩(wěn)固性,遇單塊模板結(jié)構(gòu)的形式,工作人員特挑選了一定數(shù)量的自攻螺絲,以此實(shí)現(xiàn)兩者之間的相互連接。同時(shí),借助單項(xiàng)構(gòu)件連接爪將橫豎不同方向的肋架直接固定。針對(duì)左右、上下各相鄰的模板,按照搭建順序安插了專業(yè)的芯帶插銷,并配以40mm 的鋼管加以支撐,從而達(dá)到最佳的穩(wěn)固效果。

        2.4 三角支撐系統(tǒng)的施工

        于后臺(tái)組拼模板系統(tǒng),待其成型且確認(rèn)無(wú)誤后,吊裝至工作面,準(zhǔn)確安裝到位。相鄰板塊用芯帶連接,按照750mm 的間距有序設(shè)置三角背托支撐,前端用地腳螺栓加以固定,保證該部分的穩(wěn)定性,后部則設(shè)置可調(diào)絲桿,以便根據(jù)實(shí)際需求對(duì)垂直度做合理的調(diào)整。

        3 單側(cè)三角背托模板支撐體系驗(yàn)算

        3.1 側(cè)壓力的計(jì)算

        側(cè)壓力作為混凝土澆筑作業(yè)中發(fā)生的一個(gè)力學(xué)現(xiàn)象,其大小數(shù)值也會(huì)直接關(guān)系到整個(gè)三角支撐體系是否處于牢靠狀態(tài),基于此,技術(shù)人員可套用以下公式對(duì)其展開(kāi)詳細(xì)的計(jì)算工作:

        式中:γc——澆筑時(shí)所用混凝土的重力密度(m3);

        t0——混凝土澆筑完的初次凝結(jié)具體時(shí)間(h);

        β1——在添加外加劑后混凝土澆筑后的實(shí)際凝固系數(shù);

        β2——坍落度影響系數(shù),取1.15;

        V——灌注速度,按2m/ h 考慮;

        H——側(cè)壓力作用部位至現(xiàn)澆面的高度,取5.2m。

        在確定各項(xiàng)參數(shù)的具體取值后,代入公式計(jì)算,式(1)和式(2)的結(jié)果分別為56.18kN/ m2、130kN/ m2。

        根據(jù)前述提及的側(cè)壓力取值方法,選取其中的較小值,即56.18kN/ m2,將其作為模板側(cè)壓力的標(biāo)準(zhǔn)值。荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.2、1.4,傾倒混凝土的水平荷載取2kN/ m2,據(jù)此展開(kāi)計(jì)算,確定作用在模板的總荷載設(shè)計(jì)值,即q=(56.18×1.2+2×1.4)=70.22kN/ m2。根據(jù)支架的布置情況,對(duì)其受力特點(diǎn)展開(kāi)分析,其中單側(cè)支架主要受混凝土側(cè)壓力,因此著重考慮此方面,即最大澆筑高度5.2m,側(cè)壓力F 為0.22kN/ m2。

        3.2 支架與埋件受力計(jì)算

        3.2.1 支架受力情況

        考慮o 點(diǎn),將其力矩視為0,則可以確定的是:F1=0.5×0.75×70.22×2.247=59.17kN;F2=0.75×70.22×2.953=155.52kN。

        根據(jù)前述計(jì)算結(jié)果,進(jìn)一步得知:2.777×R=F1×(2.74+2.81/ 3)+F2×(2.74/ 2),R=169.16kN。

        3.2.2 支架側(cè)面的合力

        在確定F1、F2的值后,取兩者的總和得到F合,即218.29kN。在此基礎(chǔ)上結(jié)合力的矢量圖做綜合分析,可以確定F合和R 的合力。

        (F總)=(F合)2+(R)2=218.29×218.29+169.16×169.16。如圖3 所示,在夾角處于38°狀態(tài)下,所得出的F總數(shù)值在276kN 上下,預(yù)埋錨筋的布設(shè)間距按300mm考慮,此時(shí)受力埋件的受力為750/ 300=2.5,此時(shí)以各個(gè)不同預(yù)埋件的拉力值為基礎(chǔ),最終得出F 的數(shù)值在110kN 上下,滿足初始設(shè)計(jì)方案中的實(shí)際要求。

        3.2.3 埋件強(qiáng)度驗(yàn)算

        預(yù)埋件材料方面,采用的是Ⅱ級(jí)鋼,d=25mm,根據(jù)此類基礎(chǔ)參數(shù),可以確定最小截面積A=3.14 ×12.52=491mm2。由此根據(jù)“σ=F/ A”的公式確定軸心受拉應(yīng)力強(qiáng)度σ=225MPa<f=310MPa,符合要求。

        3.2.4 埋件錨固強(qiáng)度驗(yàn)算

        強(qiáng)度計(jì)算作為體現(xiàn)預(yù)埋件錨固作用的一項(xiàng)物理力學(xué)性工作,在實(shí)際的計(jì)算中,要結(jié)合彼時(shí)被埋螺栓和混凝土之間的相互黏合力度,并在此基礎(chǔ)上開(kāi)展相關(guān)數(shù)值的計(jì)算工作錨固強(qiáng)度:F錨=πdhτb=3.14×25×570×3.5=156.6kN>F=110.46kN。

        由計(jì)算結(jié)果可知符合要求。

        4 施工技術(shù)要點(diǎn)

        4.1 模板的施工技術(shù)要點(diǎn)

        (1)通過(guò)多重措施的落實(shí),提高拼縫處節(jié)點(diǎn)的剛度,以免該部分出現(xiàn)裂縫寬度超限、拼縫錯(cuò)臺(tái)問(wèn)題,提供保障。

        (2)水平施工縫是接縫處理中的重點(diǎn)內(nèi)容,若該部分處理不到位,易錯(cuò)臺(tái)、漏漿,因此必須在施工階段加強(qiáng)控制。在吊模部分墻體施工環(huán)節(jié),則要由專員準(zhǔn)確地將吊模支設(shè)到位,保證位置準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性,再組織混凝土澆筑作業(yè),在此方式下,使吊模混凝土上口呈順直的狀態(tài)。并且,支模前先檢查模板,判斷該處是否有雜物,若有則清理干凈;在下部墻體上口邊沿部位粘貼雙面膠條,采取此措施的目的在于避免漏漿。

        (3)為提高模板系統(tǒng)的穩(wěn)定性,配套合適規(guī)格的模板扣件,用于連接水平橫肋與單側(cè)三角支架。

        (4)面板材料選用的是厚度為18mm 的木膠板,為盡可能提高資源的利用價(jià)值,此類面板多次周轉(zhuǎn)使用。因此,在組拼環(huán)節(jié)需留約1mm 的縫隙,該部分用膩?zhàn)幽z填充,使其具有密實(shí)性與平整性,此時(shí)可有效避免板邊緣吸水膨脹現(xiàn)象。

        (5)模板的組拼及吊裝。經(jīng)過(guò)加工的每一塊模板都需要進(jìn)行預(yù)拼,預(yù)拼合格后方可對(duì)其進(jìn)行拋光和刷漆。處理完成后,對(duì)這些模板進(jìn)行編號(hào),隨后存放到安全位置。存放處應(yīng)采取保護(hù)措施,避免對(duì)面板和龍骨翹曲造成損壞。支立前,需全面檢查模板,一旦發(fā)現(xiàn)損壞,應(yīng)立即對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)。吊裝過(guò)程中,將模板間縫隙接口處的螺栓拴緊,同時(shí)保證接縫處的平整性。

        (6)模板加固。側(cè)墻模板的加固通常采用三角桁架。為放置桁架后座,施工人員應(yīng)在安裝前預(yù)置一部分混凝土墩。為了保證操作過(guò)程的規(guī)范性,還需安排專人對(duì)整個(gè)操作過(guò)程進(jìn)行檢查和指揮。

        4.2 支架系統(tǒng)的施工技術(shù)要點(diǎn)

        4.2.1 埋件部分

        (1)埋件螺桿施工中,外露部分控制在70~90mm,按300mm 的間距有序?qū)⒏髀窦輻U設(shè)置到位。需注意的是,分段的起點(diǎn)、終點(diǎn)兩處必須有埋件。

        (2)埋件姿態(tài)控制方面,要求其與地面呈45°夾角關(guān)系,同時(shí)各埋件需共處相同的直線上。

        (3)正式預(yù)埋前,以包裹塑料布的方法對(duì)地腳螺栓做有效的防護(hù)處理,以免因混凝土黏附在絲扣上而導(dǎo)致后續(xù)螺母連接作業(yè)無(wú)法順利進(jìn)行。

        (4)地腳螺栓不可直接焊接在主筋上,為此在合適部位設(shè)附加鋼筋,以便經(jīng)過(guò)焊接后使地腳螺栓固定在附加鋼筋上,保證其有足夠的穩(wěn)定性。

        (5)地錨的組成部分既包括地腳螺栓和螺母,也包括墊片。施工人員應(yīng)將地腳螺栓提前埋設(shè)好,隨后進(jìn)行混凝土澆筑作業(yè)。地腳螺栓分別埋設(shè)于地下一層和地下二層,前者與墻外間距為194mm,螺栓與螺栓之間相隔300mm。后者的埋設(shè)位置與腋角有關(guān),大體位于底板導(dǎo)墻內(nèi),具體位置還需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行確定。為使埋件得到充分的利用,預(yù)埋埋件時(shí),不僅要注意控制埋設(shè)角度為45°,而且要保證埋設(shè)時(shí)拉通線。施工過(guò)程中,為了避免絲扣受混凝土污染而影響下一道工序,預(yù)埋地腳螺栓前,應(yīng)將其用塑料布包裹綁牢。

        4.2.2 支架部分的施工技術(shù)要點(diǎn)

        (1)支架吊裝時(shí)做到輕放輕起,對(duì)堆放場(chǎng)地做整平處理,并疊放整齊,以免變形。

        (2)為提高吊裝的便捷性并保證吊裝質(zhì)量,提前拼裝成型,借助塔吊將其吊裝至現(xiàn)場(chǎng)的指定位置,以便安裝。

        (3)遇墻體呈90°方向作業(yè)時(shí),要借助專業(yè)的壓梁槽鋼,以穿插的形式固定在6 層上下的模板下方位置。待各支架均安裝完成后,方可安裝埋件系統(tǒng),此項(xiàng)工作的操作要點(diǎn)較多,可用鉤頭螺栓連接模板背楞和單側(cè)支架,使其構(gòu)成穩(wěn)定的整體,并對(duì)單側(cè)支架后座做合理的調(diào)整。

        (4)此次搭建的混凝土三角架支撐體系具備一定的穩(wěn)固性,尤其針對(duì)每層支撐結(jié)構(gòu)下面的尾端部位,要借助穿插鋼管的形式加強(qiáng)整個(gè)結(jié)構(gòu)底板的平衡性,由此保證支架的穩(wěn)定性。

        4.3 模板及支架拆除的施工技術(shù)要點(diǎn)

        (1)在側(cè)墻部位的混凝土澆筑作業(yè)結(jié)束1d 后,技術(shù)人員依照先支→后埋的步驟對(duì)各構(gòu)件展開(kāi)拆除工作。

        (2)經(jīng)過(guò)松動(dòng)處理后,拆除埋件,并確定各自的類別,分類堆放到位,后續(xù)可以根據(jù)實(shí)際需求繼續(xù)使用[1-2]。

        (3)將單側(cè)支架吊至指定存放位置,模板貼靠在墻面上,配套鋼管撐,使該部分模板具有穩(wěn)定性。

        (4)混凝土澆筑完48h 后,方可組織拆模作業(yè)。

        (5)拆模結(jié)束后,進(jìn)入養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié),以加強(qiáng)溫度和濕度的控制為重要途徑,具體可以采取覆蓋養(yǎng)護(hù)的方法,條件允許時(shí)也可以安裝鉆孔灑水管,以此來(lái)滿足養(yǎng)護(hù)要求,使混凝土有效成型。

        5 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,本工程單個(gè)流水段的側(cè)墻模板支撐系統(tǒng)的施工效率較高,由6 人在3d 內(nèi)即可完成,而后續(xù)的拆??稍?d 內(nèi)落實(shí)到位。相比于傳統(tǒng)的滿堂支架對(duì)撐體系側(cè)墻混凝土而言,該工程采用的方法還可降低施工難度。

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