地鐵地下車站側墻大塊定型移動模架的施工技術

摘要：在城市建設飛速發展背景下，地鐵建設已經從一線城市擴展到二線城市甚至是部分三線城市。大塊定型移動模架在地鐵地下車站的施工中使用比較廣泛，尤其在側墻施工中取得了良好的運用效果。文章對移動模架技術做了介紹，并從側墻支撐系統驗算和模板安裝兩個層面分析了移動模架施工技術在地鐵地下車站側墻的應用。

關鍵詞：地鐵建設；地下車站；側墻施工；大塊定型移動模架；施工技術 文獻標識碼：A

中圖分類號：U445 文章編號：1009-2374（2016）05-0098-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.050

移動模架技術起源較早，在20世紀就已經得到了實際應用。隨著近些年我國地鐵施工規模不斷擴張，常用的滿堂紅支架技術已經不能完全滿足施工要求。在這一背景下，移動模架施工技術逐步在地鐵地下車站的側墻施工得到應用，對提升施工質量和效率起到了十分顯著的效果。

1 移動模架施工技術簡介

移動模架施工技術源于混凝土現澆技術，由德國最先提出。對我國而言，移動模架的發展還比較慢，加之類型單一數量較少，在一些道橋施工中，其和移動支架一起被稱為造橋機。后來，在相關規定中，明確對移動模架進行了區分，辨析了其非機械設備的根本屬性，對移動模架做出了精準定義，即為模板自帶、在施工區域自行移動，可對施工部位進行支撐的體系。移動模架可以根據行走方式分為下行式和上行式兩個類別，在不同工程項目中，具有不同的應用。

移動模架在發展過程中還面臨著不少問題，尤其是對移動模架的相關系統缺乏深層次認知，比如液電系統、機械系統、控制系統等，都沒有達到深入研究，導致移動模架在許多企業中都還處于設計階段，并沒有真正發揮出作用。在實際施工，移動模架還處于一種“三無”狀態，即無操作規范標準、無制造驗收標準和無專業設計標準。由于存在這幾個方面的問題，移動模架的廣泛應用受到了一定阻礙。

在地鐵地下車站側墻建設施工過程中，大塊定型移動模架是最為常用的一種移動模架形式，其具有諸多優點，比如維修方便、工藝設計和選型簡單、設計制造的勞動量下降以及技術支援等。

2 地鐵地下車站側墻支撐系統驗算

2.1 工程概述

某一線城市進行地鐵3號線臨線車站的施工，主要使用了明挖法，線路起點里程DK8+720，終點里程為DK+902，車站全長達到了182m。在進行施工時，主要通過鉆孔灌注樁進行圍護施工，灌注樁數量共348根，其中樁徑0.8m的灌注樁為268根，樁徑1m的灌注樁80根。樁徑0.8m的灌注樁間距1.2m，樁徑1m的灌注樁間距1.3m。圍護基本結構為兩跨單樁二層矩形框架，在某些部位是三跨雙柱二層矩形結構。大里程盾構井的寬度為24m，深度為18m。標準段深度為19～23m，寬度是20m。小里程盾構井寬度為24m，深度為26m。

2.2 施工原理

對側墻進行移動模架施工時，不需要額外設置穿墻螺栓。在地下車站的側墻，支架單側一端和地錨進行連接，一端對模板支架形成斜拉。具體布置方式如圖1所示：

從圖1中可以看出，模板斜拉螺栓產生的斜拉力F可以分解為水平方向分力F1和豎直方向分力F2。水平分力F1可以對新澆混凝土產生的側壓力進行抵消，豎直方向分力F2可以對支架產生的上浮力形成抵消。

2.3 載荷計算

模板受到混凝土的側壓力和澆筑高度存在直接關聯，其澆筑高度越高，混凝土對模板形成的側壓力也就越大。在混凝土的澆筑高度達到某一個臨界狀態時，側壓力不會再增大，此時的側壓力就是最大側壓力，與之對應的混凝土澆筑高度稱為有效壓頭。計算模板載荷的方法一般有兩種，即對應的計算公式也有兩種，據此可以分別計算側壓力=36.5kN/m2、=155kN/m2。這兩種不同方法計算出壓力值，一般選擇其中較小的當作計算用標準值。對標準值乘以調整系數和分項系數，可以計算出設計值F=39.34kN/m2。如果混凝土澆筑處于有效壓頭之內，可以計算出模板受到的側壓力為44.38kN/m2，在混凝土澆筑高度超出有效壓頭之后，可以計算出模板受到的測壓力最大值為39.34kN/m2。對側墻而言，其側壓力標準值取有效壓頭內模板受到的壓力值，據此計算澆筑高度最大為6.5m，有效壓頭為h=1.85m。

2.4 三角支架桁架單側受力

該部分受力可以根據實際設計圖進行分析，如圖2

所示：

通過圖2可以看出，模板受到的側壓力作用于面板，在面板上又可以分為單肋和邊框兩個受力部分。這兩個受力部分在雙橫肋處形成統一，共同作用于型鋼支架。

2.5 基本假設

基本假設是對側墻支撐體系進行受力驗算時不可缺少的一部分，其一般主要分為以下四個假設：（1）單榀桁架可以被當作平面桁架，桁架中的節點可以被看作剛接；（2）預埋件和桁架支座之間的節點可以當作固定鉸支座，桁架支座的另一端和地面形成滑移鉸接；（3）對于水平鋼管，其連接可以被視為桁架之外的滑移鉸接；（4）在桁架范圍內的全部節點，施工載荷平均分布。

2.6 計算依據

根據側墻實際受力（如圖3所示），結合側墻各部分基本尺寸參數，可以組成系統驗算的基本數據依據。

根據圖3所示，可以明確墻面和支架之間的舉例為186mm，地錨螺栓相聚750mm，支架相距750mm。基于這些數據可以建立彎矩方程，計算出錨筋拉力為T=163kN。在計算出這一數據之后，就可以快速對后續相關數據進行計算。

2.7 計算錨固筋

已知工程所用的地錨螺栓是直徑為28mm，其橫截面面積為616mm2，屈服強度達到了320MPa。由此可計算得出錨固筋的軸心拉應力強度為320MPa，符合側墻實際施工需求。

2.8 計算預埋件錨固強度

計算錨固強度是進行預埋件施工的必要環節，一般對混凝土和螺栓之間的粘結力進行計算即可。通過公式

F=πdLTb便可計算出錨固強度，式中：F是錨固力；d是螺栓直徑；L是錨固深度；Tb是粘結強度。通過計算可以得出F>162.5，L>528mm。在保證安全的條件下，可以將錨固深度L取為600mm。

3 移動模架在側墻施工中的模板安裝

3.1 預埋地腳螺栓

預埋地腳螺栓是在地鐵地下車長側墻施工中的一個重要環節，結合該工程實際情況而言，需要使用直徑為28mm的鋼筋作為地腳螺栓，其需要在底板混凝土的澆筑過程中進行埋設。埋設時，錨固長度根據前文計算定為600mm，外露點和側墻墻體之間應該保持500mm的距離，確保底板和橫向位置形成45度夾角。需要注意的是，螺栓末端應該制成彎鉤狀，以此加強其錨固性能，避免側模整體受到螺栓外露的影響。不僅如此，由于結構主筋不可與地腳螺栓進行直接連接，為了避免在澆筑混凝土的時候預埋件產生位移，需要通過附加鋼筋的形式加強埋設部位的穩定性，并將地腳螺栓通過點焊的形式焊接在附加鋼筋上。進行點焊施工時，必須注意附加鋼筋一定要在結構主筋上進行綁扎，且點焊不能破壞預埋件自身的有效直徑。

3.2 安裝支架和大塊鋼模

安裝支架和大塊鋼模是一個非常重要的施工過程，必須按照一定流程進行。具體而言，其流程可以分為綁扎鋼筋→彈出墨線→組裝模板→安裝支架→安裝連接鋼管→安裝槽鋼→地腳螺栓接長→錨定支架→調節支架→地錨緊固→搭設平臺→澆筑混凝土。

在安裝模板時，其整體寬度為3m，高度為6.5m，縱向需要利用螺栓將模板連接起來，長度保持在12m左右，即每四塊模板進行連接。模板的材質一般為Q235B鋼板，厚度為6mm。在每一塊模板的背后，還需利用型鋼支架做剛性連接，支架底部錨固點和外緣桿件均為雙10#槽鋼，其他腹桿部位是單10#槽鋼。在施工過程中，需要確保支架平衡，可以通過增設雙10#槽鋼，將支架的各個部分連接成為一個整體。在支架背后，需要通過直徑48mm的鋼管當作連接桿。

在進行側墻模支架施工時，其預埋件是直徑為28mm的螺紋鋼，需要在進行混凝土底板澆筑施工的環節中埋入混凝土中，依據600mm的錨固長度進行施工。不僅如此，為了支架傳力的可靠穩定，需要確保錨筋之間的布置間距保持在750mm左右。為了施工完成之后模板拆卸方便，還需將環形錨筋設置在模板范圍內，并用5T導鏈穿過錨筋向上拉緊，以此確保支架不會在澆筑混凝土的過程中發生橫移。

在進行大塊鋼模的安裝施工時，由于其自重很大，需要拆分多個環節分步進行：（1）將大塊鋼模吊入基坑，并將其平扣在底板上；（2）逐一安裝型鋼支架，并使用鉤頭螺栓將支架和模板進行連接。等到后續模板施工完成，再利用M20螺栓將其連接成為整體側模；（3）將鋼管安裝到型鋼支架上，同時將傳力型鋼安裝完成之后，模架安裝施工即完成。

完成施工之后，還需對模板面進行除銹、拋光以及涂刷等后續精處理施工，在完成這些精處理施工之后，就可以進行合模。合模施工需要將外墻變現和模板下口精準對齊，通過調節支座使模板上口產生10mm的微度傾斜，使其更加靠近墻內，以此克服模架在受到外力作用后上口產生的撓度。

3.3 施工總結

通過地鐵地下車站外墻施工，可以得出一些值得保留的施工經驗，以便對其他施工工程起到參考借鑒作用：（1）在側墻施工中利用大塊定型移動模架技術，可以對板梁和立柱進行同時施工，如此能夠大幅減少施工用時，縮減施工成本；（2）在大塊定型模架下可以設置萬向輪，以此提高模架的可移動性，提升施工方便程度；（3）底板施工必須按照要求進行螺栓預埋，并且確保數量、位置、深度和角度符合設計要求；（4）為了對模板在澆筑過程中可能發生的位移進行控制，可以通過手拉葫蘆對鋼模起到一定的固定作用。

4 結語

地鐵地下車站施工側墻難度較高，傳統施工方法已經顯得不太適用。大塊定型移動模架可以提高施工效率和質量，在實際施工中需要從支撐系統驗算和模架安裝兩個方面切實落實相關施工工作，確保側墻施工與設計相符。

參考文獻

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作者簡介：郭穎（1979-），女，河北唐山人，中鐵十六局集團北京地鐵16號線15標段工程師，研究方向：地鐵工程管理。

（責任編輯：秦遜玉）