市政綜合管廊模板支架設計與施工

許世春 李應成

(1.南京第一建設事務所有限責任公司，江蘇 南京 210000;2.南京江寧經濟技術開發總公司，江蘇 南京 210000)

新加坡·南京生態科技島位于南京市區西南部的長江之中，系江中的一座洲島，隸屬于南京市建鄴區，東隔夾江與河西新城相鄰，西隔長江主航道與江北新市區相望。未來生態科技島建設成為“國內領先、國際一流”的現代化新城區。

1 工程概況

管廊標準斷面內凈斷面尺寸為:2.9 m×3.5 m，覆土高度2.5 m。結構頂板厚0.30 m，側墻壁厚0.35 m，底板厚0.35 m(見圖1)。

圖1 一號路綜合管廊標準斷面結構與布置圖

倒虹段內凈斷面尺寸為:2.9 m×3.5 m，覆土高度約8 m。倒虹段結構頂板厚0.40 m，側墻壁厚0.45 m，底板厚0.45 m。

管廊標準斷面尺寸為2.9 m×3.5 m，最大可容納1 根DN300給水管、24 孔信息管以及24 孔10 kV 電力管，并預留1 根DN300中水管，并有一定的預留空間。

2 模板支架設計

模板支架搭設于已澆筑的主體結構底板上。綜合管廊內部凈高2 900 mm、凈寬3 500 mm，根據主體結構混凝土的斷面及模板安裝需要，模板支架采用碗扣式支架作為側墻和頂板模板支架。碗扣式支架立桿間距為900 mm×600 mm。在頂板下每根碗扣式支架立桿上設置φ36 ×600 ×120 ×5 可調頂托。便于頂板底模的標高調整和平整度的調整，以及模板支架拆除。每倉的滿堂碗扣支架在縱橫兩方向安裝剪刀撐，橫向間隔5 m 左右設置1 道剪刀撐，縱向設置兩道剪刀撐(見圖2)。

側墻外模與內模采用φ14 對拉螺栓600 mm×600 mm 進行固定并限位，φ14 對拉螺栓上安裝60 mm ×60 mm 雙止水鋼片并與φ14 對拉螺栓進行滿焊，以達到防水要求(見圖3)。拆模后截斷螺栓，孔洞處采用聚合物水泥砂漿密封。

3 模板支架驗算

根據滿堂支架的方案為保障施工人員安全和主體結構混凝土澆筑質量，對模板及支撐力學驗算如下。

3.1 頂模驗算

1)主要參數。

圖2 管廊主體結構模板支架及模板示意圖

圖3 側墻外模對拉螺栓施工與密封處理示意圖

Q235B 鋼抗壓抗拉及抗彎設計強度:f=205 N/mm2。

彈性模量:E=2.06 ×105N/mm2。

松木抗彎設計值:f=10 N/mm2。

模板彈性模量:E=104N/mm2。

模板抗彎設計值:f=10 N/mm2。

2)荷載。

0.4m 鋼筋混凝土:P1=2.5×1 000 kg/m3×10 N/kg×0.4 m=0.01 N/mm2。

模板，方木條自重:P2=45 kg/m2=4.5 ×10-4N/mm2。

人行機具動荷載:P3=300 kg/m2=3.0 ×10-3N/mm2。

根據規范，永久荷載分項系數應取1.2，可變荷載分項系數應取1.4。

水平荷載:P=1.2(P1+P2)+1.4P3=0.016 47 N/mm2。

3)水平底模驗算。

次梁間距取234 mm，木枋為100 mm ×100 mm，模板核算跨度為:

L=134 +b/3=167.3 mm，取100 mm 為計算單元，設計強度為:f=10 N/mm2。

A=100 ×15=1 500 mm;W=bh2/6=3 750 mm3。

I=bh3/12=100 ×153/12=28 125 mm4。

允許彎矩:M=W×f=3 750 ×10=37 500 N·mm。

水平板底模線荷載:q=0.016 47 ×100=1.647 N/mm。

水平板底模簡化為三跨簡支梁。

4)頂板底模主梁驗算。

水平板模板主梁采用100 mm×10 mm 木方。

A=104mm2，f=10 N/mm2，W=1.667 ×105mm3，I=8.33 ×106mm4，L=900 mm。

每根木方允許彎矩:M=W ×f=1.667 ×105×10=1.667 ×106N·mm。

線荷載:q=0.016 47 ×600=9.882 N/mm。

5)頂板底模次梁驗算。

A=100 ×100=104mm2，W=1/6bh2=1.667 ×105mm3，I=1/12bh3=1/12 ×100 ×1003=8.33 ×106mm4。

允許彎矩:M=W×f=1.667 ×106N·mm。

水平板次梁線荷載:q=0.016 47 ×234=3.85 N/mm。

3.2 側模穿梁螺栓驗算

新澆混凝土對模板側壓力標準值:

取兩式中最小值。

其中，γc為鋼筋混凝土的重力密度，取25 kN/m3;t0為新澆混凝土的初凝時間，取4 h;v 為混凝土澆筑速度，取1 m/h;β1為外加劑影響修正系數，取1.2;β2為混凝土坍落度影響修正系數，取1.15;H 為新澆混凝土最大高度，取2.9 m。

所以最大側壓力為30.36 N/m2。

同時取新澆混凝土振搗荷載4 kN/m2，傾倒荷載為4 kN/m2。

所以N=(1.2 ×30.36 +1.4 ×4 +1.4 ×4)×0.6 ×0.6=17.15 kN。

穿梁螺栓直徑:14 mm;有效直徑:11.55 mm;有效面積A=105 mm2;穿梁螺栓的抗拉強度設計值取［f］=170 N/mm2;有:

N ＜［N］滿足要求。

3.3 腳手架驗算(垂直)

每根桿允許承載力:F=A×f=427 ×205=83 535 N。

每根立桿實際承重:F=0.016 47 ×600 ×900=8 893.8 N ＜83 535 N，滿足要求。

1)靜荷載標準值包括以下內容:

靜荷載標準值NG=NG1+NG2+NG3=11.454 kN。

2)活荷載為施工荷載標準值與振搗混凝土時產生的荷載:

3)立桿的軸向壓力設計值計算公式:

N0=1.2NG+1.4NQ=1.2 ×11.454 +1.4 ×1.62=16.013 kN。

最大步距為600 mm。

模板支架立桿伸出頂層橫向水平桿中心線至模板支撐點的長度a=411 mm，計算長度L0按下式計算的結果取大值:

由λ=88.6 查表得φ=0.673。

A×f×φ=427 ×205 ×0.673=58 911.06 N ＞N0=16 013 N，經驗算穩定。

3.4 腳手架驗算(水平)

每根桿允許承載力:F=A×f=427 ×205=87 535 N。

每根立桿實際承重:F=0.030 2 ×600 ×600=10 872 N ＜87 535 N，滿足要求。

最大步距為900 mm。

模板支架立桿伸出頂層橫向水平桿中心線至模板支撐點的長度a=411 mm，計算長度L0按下式計算的結果取大值:

由λ=111.13 查表得φ=0.509。

A×f×φ=427 ×205 ×0.509=44 555.315 N ＞16 013 N 經驗算穩定。

4 施工流程

模板支架搭設前組織專業班組的施工人員進行專項施工方案技術交底，按照規范和施工方案要求，對碗扣支架、鋼管、扣件、可調托架進行檢查驗收，不合格的材料不得使用。清除搭設場地雜物，按專項方案模板支架的平面布置進行放線定位。

5 搭設流程

測量放線→搭設碗扣式滿堂支架第一層立桿→搭設碗扣式滿堂支架第一層橫桿→逐根鎖固立桿與橫桿扣緊→搭設第二層立桿→搭設第二層橫桿→……→搭設頂層橫桿→搭設附加水平頂撐鋼管并與各碗扣桿件扣緊→依據滿堂架的方案加設剪刀撐、模板支撐→檢查驗收。

6 搭設方法

本次管廊滿堂支架均在已澆筑成形的350 mm 厚的主體結構底板上進行搭設，因此不需對支架基坑進行硬化處理。按照方案中碗扣式滿堂支架的平面布置，進行測量放線，定出縱橫立桿的搭設基準線。檢查碗扣和鋼管有無彎曲、接頭開焊和斷裂等現象，經檢查無誤后進行拼裝。在搭設拼裝時，支架立桿必須確保垂直度。尤其是在第一層所有立桿與橫桿均拼裝調整完成無誤之后方可進行向上繼續拼裝，否則將造成以后各層的拼裝困難。水平頂撐φ48 鋼管和縱、橫向剪刀撐需與碗扣支架搭設同時進行布設，否則待支架成形后長鋼管將無法進行整體搭設。水平頂撐和剪刀撐應與碗扣扣件連接不小于5 點，搭接長度不小于1.0 m，且用2 只扣件緊扣。主體結構頂模底設置100 mm×100 mm 木方或2 ×φ48 鋼管(主梁)@600 mm;側墻模板設置2 ×φ48 鋼管(主梁)@600 mm，φ14 對拉螺栓@600 mm×600 mm。上下各設一根φ48 鋼管進行頂撐，并與支架連接形成一體。頂模板底可調式螺桿托架必須嚴格控制標高，采用經水準儀測量后拉線方式設定。并有明顯標注標明，做好記錄，并予以施工交底。碗扣式滿堂支架架設完畢后，上部可調式螺桿托架都必須以水準儀在頂板模板支撐立桿上測設標高線進行控制、調整。澆筑混凝土之前檢查可調式螺桿托架緊固、穩定情況，以保證板面承重和荷載承壓后，不會因可調式螺桿托架松動而產生模板標高、變形、位移變化。

7 模板安裝

認真執行主體結構現澆混凝土模板支模工藝標準，側墻、頂板的模板采用2 440 mm ×1 220 mm 竹膠板，次梁采用50 mm ×100 mm 木枋，主梁采用100 mm×100 mm 木枋。按要求拼裝好模板，并對應預留、預埋構件進行檢查確認，防止出錯。側墻模板采用2 440 mm×1 220 mm 竹膠板制成的大模板，模板之間采取必要的措施防止混凝土澆筑時漏漿，采用雙面膠條的方式。外用50×100 方木(次梁)固定，內外模板采用2×φ48 鋼管(主梁)@600 mm，采用φ14 對拉螺栓@600 mm×600 mm 固定。

［1］馮 勇，曾凡奎，胡玉定，等.基于現場實測的模板支架安全性研究［J］.建筑技術開發，2009(6):39-40.

［2］潘衛忠.建筑模板支架坍塌的原因、教訓及支架方案的編制要求［J］.中國科技信息，2010(3):77-83.