防水砼大體積箱涵邊墻模板設計

摘要：本文主要通過引用某大體積涵箱工程，從而對防水砼大體積箱涵邊墻模板的設計方案進行分析與探討，

關鍵詞：防水砼;大體積箱涵;邊墻模板設計

箱涵的結構主要是應用鋼筋混凝土，其大體結構是由一個或多個矩形端面構成。防水砼大體積箱涵在生活中比較常見，在箱涵工程中，其邊墻模板的設計是最為重要的一個環節，因此對于防水砼大體積箱涵邊墻模板的設計，其設計方案不僅需要滿足加固模板的要求，更需要達到防水的效果。箱涵的施工通常采用現澆的方式，具體步驟為開挖溝槽、設置底層、墊層混凝土、綁扎鋼筋、支模、拆模、回填土。下面將結合具體工程對防水砼大體積箱涵邊墻魔板設計進行分析。

一、工程概況

鄭東新區北三環隧道及地面道路工程第三標段位于鄭州市鄭東新區龍湖區南部，為龍湖區的一條東西向城市快速路，規劃紅線寬80米。其向西在中州大道處接現有北三環，向東延伸至京港澳高速以東。主要包括北三環隧道主體，樁號K2+940～K3+730，全長790米。與北三環隧道交叉的龍源十三街隧道主體（樁號K1+650～K1+760），位于北三環隧道下面垂直穿過，全長110米。兩段隧道共900米。本場地勘察期間地下水位埋深3.2～7.6m（高程78.5m～81.87m），屬第四系潛水。地下水位年變幅1.0～2.0m，近5年最高水位埋深2.0m左右（相對高程83.0m左右），歷史最高水位埋深0m。隧道主體長年處于地下水位線以下，采用明挖法進行隧道施工，開挖深度最淺為5.8m，最深處24.5m。基坑開挖前已通過綜合降水法將地下水位降至高程65m處，滿足施工需要。由于隧道主體位于水位線以下，因此隧道對防水有較高的要求。

二、邊墻模板的設計方案

首先綁扎側墻鋼筋，對施工縫進行徹底清理，用電鏟鑿毛混凝土，并將其沖洗干凈，然后對兩道水泥級進行涂刷使其滲透結晶，最后進行側墻立模，鑿毛工程中注意避免對止水帶造成擾動。側模具體安裝順序為鋼筋綁扎、吊裝側墻模板、橫豎靠帶、支撐系統安裝、驗收、澆注、混凝土頂板。為達到嚴格的防水要求，在外墻施工過程中，不采用穿墻螺桿，支立采用外靠內撐法，必須確保側壁的幾何尺寸符合設計要求。

三、邊墻模板設計計算

（一）荷載計算

首先對各類荷載進行計算，具體如表1所示，并計算出邊墻模板結構的荷載組合，具體如表2所示。針對邊墻模板結構的剛度，對其最大變形值有以下要求，外露模板結構表面不做裝修的，其剛度要求是模板構件計算跨度的1/450.隱蔽模板結構便面需要做裝修的其要求剛度為構件計算跨度的1/250.支撐結構的彈性撓度或壓縮變形度的要求為低于相應機構跨度的1/1000，組合剛模板結構的撓度應在規范要求內。

表1" 荷載類別與編號

荷載編號

荷載名稱

荷載類別

①

施工人員及施工設備的自重

活荷載

②

模板結構的自重

恒荷載

③

鋼筋自重

恒荷載

④

傾倒混凝土產生的荷載

活荷載

⑤

振搗混凝土時產生的荷載

活荷載

⑥

新澆混凝土對模板側面產生的壓力

恒荷載

⑦

新澆混凝土自重

恒荷載

表2一般模板結構的荷載組合

模板結構項目

荷載組合

計算承載能力

驗算剛度

大體積機構的側面模板

（柱邊長大于300mm，

墻厚度大于100mm）

①②③⑦四種荷載總和

②③⑦荷載總和

梁、拱、柱邊長小于300mm，

墻厚度在100mm以內

②③⑤⑦荷載總和

②③⑦荷載總和

平板與薄殼的模板和支架

⑤⑥荷載總和

⑥

拱、梁模板的底板與支架

④⑥荷載總和

⑥

（二）支撐鋼楞計算

鋼模板所傳遞的集中荷載主要由次鋼楞承受，其載荷計算方法為均布載荷計算。主鋼楞的間距與次鋼楞的計算跨度相等。通常情況下是兩跨以上的連續鋼楞，以不等跨連續梁計算跨度不等的情況。對懸臂端的抗彎強度和撓度同時也進行驗算。主鋼楞的荷載即為次鋼楞所承受的集中荷載，以主鋼楞的計算跨度作為拉桿的間距，懸臂梁、簡支梁及連續梁均應根據實際情況驗算其抗彎強度和撓度。

1、次鋼楞的荷載計算，

計算新澆混凝土對模板側面的壓力標準值（F）的計算公式為以下兩種：F=0.22γ_ct₀β₁β₂V^1/2、F=γ_cH.具體γ_c、t₀、β₁、β₂分別為混凝土的重力密度、混凝土的初凝時間、外加劑影響修正系數、混凝土坍落度影響修正系數、混凝土澆注速度。當不摻外加劑時，β₁值取1.H為混凝土側壓力計算位置處與新澆混凝土頂面距離高度。根據本次工程的實際情況計算出新澆混凝土對模板側面壓力值為50.48KN/m²，根據相應的計算公式計算出側壓力的設計值。并計算出混凝土傾倒時對垂直面模板產生的荷載值，從而得出側壓力的合計值。根據圓鋼管截面抵抗矩、次鋼楞連續承受最大彎矩計算出抗彎強度，確保設計值滿足強度要求。根據新澆混凝土側壓力的標準荷載F對混凝土撓度進行驗算。由于圓鋼管的慣性距及彈性模量為已知值，從而確保鋼楞的容許撓度滿足規定范圍。

2、主鋼楞驗算

主鋼楞的荷載計算，其計算方式為次鋼楞已含反力與中跨反力值相加，其結果即為次鋼楞支座最大反力P，其強度M=1/4PL，L為主鋼楞的長度，最后根據其圓管截面抵抗矩進行強度驗算，確保其強度滿足設計要求。具體計算簡圖如下圖所示

在對邊墻模板設計計算完成以后，并且立支完成以后，進行校模，需要將垂直度偏差進行調整，以確保其在正常范圍內。為了增加支架系統的穩定性，需要加固腳手架支撐系統，加固方式為垂直和水平面內剪刀撐加固。外墻模板由28號公字鋼豎楞，每根鋼楞間距為700毫米，在其下部將螺栓預先埋好，在28號工字鋼外側采用10號槽鋼背靠背的形式放置，最后采用螺栓固定。工字鋼上下部均用同樣的方法固定。在頂板鋼筋上部橫向通拉鋼筋。根據計算得出的公字鋼的擾度，可適當增加公字鋼的剛度，在工字鋼中間采用多跟雙排腳手架對公字鋼進行水平撐頂緊，并在其兩端用鋼筋拉緊，從而形成桁架。采用這種方式可有效防止中間模板的變形。

在對防水砼大體積箱涵邊墻模板進行設計時應主要根據箱涵的高度、水位線等具體進行測算，并根據相關數據進行設計。模板設計的主要環節對模板的負載、混凝土撓度、強度等進行計算，并對模板側壓力進行計算，在進行設計驗算時應用的主要參數為混凝土的重力密度、新澆混凝土的初凝時間、混凝土溫度、混凝土澆灌速度等，具體的參數值應根據實際施工情況而定。大體積箱涵邊墻模板設計的要點即為對設計進行計算，設計計算是確保工程質量的關鍵，計算的準確性決定了箱涵邊墻的防水性能。

結束語

本次工程中箱涵邊墻模板的設計采用明挖深基坑，箱涵的高度控制在10m以內，對防水有嚴格的要求限制。在對防水砼大體積箱涵模板進行固定時是不允許采用穿墻對拉螺栓，此次大體積箱涵模板的設計均很好地滿足了防水要求，對其穩定性和剛度均進行了嚴密的驗算，并且經過了施工的實際驗證，完全符合實際要求。箱涵的垂直度和外墻平整度均良好，回填土和停止建水后，箱涵主體仍未出現任何滲漏想象，確保了施工的質量。

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