城市地下綜合管廊現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)與施工

杜骉

摘要： 論文結(jié)合地下管廊主體現(xiàn)澆施工，針對(duì)管廊現(xiàn)澆支架方案進(jìn)行比選，總結(jié)滿堂支架、液壓臺(tái)車及新材料模板支架設(shè)計(jì)要點(diǎn)，優(yōu)化地下管廊滿堂支架加固設(shè)計(jì)方案，分析管廊混凝土澆筑順序?qū)?duì)支架影響，合理布置滿堂支架結(jié)構(gòu)形式，保證管廊混凝土施工質(zhì)量。

Abstract： Combined with the cast-in-place construction of the main body of underground pipe gallery， this paper compares the plans of the pipe gallery cast-in-place supports， sums up the design points of the full support， hydraulic trolley and new material formwork， optimizes the design proposal for the reinforcement of the underground pipe gallery full support， and analyzes the influence of the pouring sequence of the gallery on the support. It is necessary to rationally layout the full support structure to ensure the quality of the concrete construction of the gallery.

關(guān)鍵詞： 綜合管廊；支架；液壓臺(tái)車；澆筑順序

Key words： utility tunnel；cast-in-place support；hydraulic trolley；pouring sequence

中圖分類號(hào)：U175 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）14-0179-03

1 概述

城市地下綜合管廊在國(guó)外有180多年的發(fā)展歷史，已成為發(fā)達(dá)城市市政建設(shè)現(xiàn)代化的象征之一。作為現(xiàn)代城市公共管理的重要組成部分，伴隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，綜合管廊的建設(shè)和管理技術(shù)也日臻完善。

綜合管廊施工方法包括明挖現(xiàn)澆、預(yù)制裝配、盾構(gòu)法、頂管法。其中明挖現(xiàn)澆施工最為常用，明挖法是將基坑整體放坡開挖或輔以支護(hù)方式，搭設(shè)現(xiàn)澆支架，整體澆注管廊主體混凝土的施工方法。我國(guó)現(xiàn)階段管廊施工多位于城市開發(fā)區(qū)，雖然具備一定的放坡開挖條件，但對(duì)于地下水位較高的地區(qū)基坑開挖必須設(shè)置止水帷幕或采用拉森鋼板樁支護(hù)。管廊主體混凝土現(xiàn)澆可采用滿堂支架、液壓臺(tái)車等形式，其中滿堂支架采用碗扣式及扣件式腳手架配合搭設(shè)，適用于不同斷面形式管廊施工。液壓式臺(tái)車采用整體澆注，適用于標(biāo)準(zhǔn)斷面較長(zhǎng)管廊施工。本文通過(guò)對(duì)各種現(xiàn)澆支架方案進(jìn)行比選，根據(jù)項(xiàng)目自身特點(diǎn)選擇適用于管廊施工的現(xiàn)澆支架形式，介紹滿堂支架及液壓式臺(tái)車的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，分析多倉(cāng)管廊混凝土澆筑對(duì)支架的影響，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)現(xiàn)場(chǎng)支架進(jìn)行合理布置及加固，保證管廊混凝土施工質(zhì)量。

2 地下綜合管廊現(xiàn)澆支架方案比選

木模板施工采用扣件式鋼管支撐或碗扣式腳手架支撐加固，模板安裝完成后分次澆筑混凝土，管廊側(cè)墻及雨水倉(cāng)隔墻一般設(shè)計(jì)不允許采用拉桿，木模板加固措施除保證頂板澆筑混凝土重量的豎向支撐，還應(yīng)重點(diǎn)加固混凝土側(cè)墻澆筑的橫向支撐，尤其是側(cè)墻底部加固，見圖1。

鋼模板加工方案要充分考慮管廊截面尺寸、拼接縫設(shè)置位置、內(nèi)模人員的可操作性等因素制定，以4倉(cāng)斷面管廊施工為例，見圖2，主倉(cāng)斷面尺寸4.4m×3.25m，模板采用6mm鋼板，橫肋與縱肋采用8mm鋼板，螺栓孔為橢圓型，以便調(diào)整螺桿間距。鋼模板分段方式不同澆注完成后效果也區(qū)別較大，鋼模板面板厚度及分快方案要協(xié)調(diào)可操作性與模板整體剛度以達(dá)到最佳效果，見圖2。

新材料模板是以聚丙烯樹脂（pp）為原料，加入長(zhǎng)玻璃纖維等輔料，經(jīng)過(guò)特殊LFT-D工藝模壓生產(chǎn)，是一種新型組合式復(fù)合材料模板，具有模板重量輕15kg/m2，工人拆裝方便，組裝靈活且強(qiáng)度較高等特點(diǎn)，其加固采用手柄旋轉(zhuǎn)90°進(jìn)行連接，但加工成本較高，見圖3。

按照標(biāo)準(zhǔn)4倉(cāng)管廊20米長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)算，考慮鋼模板及新材料模板的加工成本及剩余殘值，木模板加工成本底但周轉(zhuǎn)次數(shù)僅3次，鋼模板周轉(zhuǎn)次數(shù)按照40次計(jì)算，新材料模板經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)使用周轉(zhuǎn)次數(shù)達(dá)到20次，經(jīng)過(guò)成本核算，鋼模板費(fèi)用最高，木模板次之，新材料模板最低，鋼模板施工混凝土表面平整度能得到較好的控制，但是接縫過(guò)多加固不到位的情況下錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象嚴(yán)重，新材料模板組裝靈活、方便、施工效率高。

3 管廊現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 滿堂式支架設(shè)計(jì)

管廊現(xiàn)澆施工支架常采用碗扣式腳手架或扣件式腳手架，管廊混凝土澆筑模板常采用竹膠板、鋼模板兩種方式，其中模板支架設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要為立桿間距、模板加固兩部分。

管廊現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)主要滿足頂板澆筑、側(cè)墻澆筑施工需求，管廊設(shè)計(jì)中頂板厚度500mm～1200mm，側(cè)墻厚度700mm～900mm，管廊設(shè)計(jì)高度3m～8m，管廊倉(cāng)數(shù)3～5倉(cāng)不等，支架設(shè)計(jì)中，立桿主要承擔(dān)頂板混凝土荷載，以頂板厚度700mm例，計(jì)算所需要的立桿間距：

根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以看出，頂板厚度0.7m，碗扣式腳手架立桿間距90*90cm，步距1.2m，計(jì)算出理論軸向應(yīng)力遠(yuǎn)小于極限應(yīng)力值，安全系數(shù)為大于2.0。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，承載力滿足情況下，主要為加固方式選擇。

3.2 液壓臺(tái)車設(shè)計(jì)

鋼模臺(tái)車主要由行走部分、模架部分、模板部分、門架部分、調(diào)節(jié)部分組成。模架和模板是臺(tái)車的主要組成部分，為節(jié)省材料，保證使用要求，對(duì)臺(tái)車模板的鋼愣以及模架的上縱梁、上橫梁、立柱、底縱梁分別進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，見圖4。

模板采用整體大模板設(shè)計(jì)，最大塊為2550mm*3150mm，豎向背楞按60cm每道設(shè)計(jì)，模板水平使用，取最大方格300mm*400mm進(jìn)行驗(yàn)算。根據(jù)計(jì)算滿足方格最大變形及應(yīng)力要求。模板豎向背楞采用14#工字鋼作為豎肋支承在橫向背楞上，間距最大為650mm，可作為支承在橫向背楞上的連續(xù)梁計(jì)算，其跨距等于橫向背楞的間距最大為L(zhǎng)=2000mm，橫向背楞采用雙20#槽鋼。

管廊混凝土澆筑受到澆筑順序的影響，混凝土澆筑荷載對(duì)臺(tái)車設(shè)計(jì)中整體傾覆影響較大，因此臺(tái)車設(shè)計(jì)中立柱設(shè)計(jì)為關(guān)鍵設(shè)計(jì)要點(diǎn)，臺(tái)車立柱主要承擔(dān)臺(tái)車縱梁傳來(lái)的集中荷載，及非均勻荷載產(chǎn)生的扭矩。臺(tái)車立柱每3m設(shè)一道，橫向間距為2.5m，經(jīng)計(jì)算最大集中荷載N=123 kN，扭矩Mx=0 kN·M，扭矩My=0 kN·M。采用I20a工字鋼，根據(jù)計(jì)算抗傾覆力矩滿足臺(tái)車施工要求。

4 管廊主體混凝土澆筑順序

模板安裝完成后分次澆筑混凝土，澆筑順序選擇尤為重要，多倉(cāng)管廊混凝土應(yīng)先澆筑中墻，分層澆筑高度不高于50cm，依次澆筑側(cè)墻直至澆筑完成，由于木模板及支撐腳手架自重較輕，管廊倉(cāng)型數(shù)量一般大于2倉(cāng)，澆筑一側(cè)管倉(cāng)混凝土?xí)r對(duì)相鄰一側(cè)管倉(cāng)側(cè)模板產(chǎn)生較大的傾覆力矩，從而導(dǎo)致側(cè)向變形，影響管廊混凝土成品線型，因此根據(jù)不同管廊倉(cāng)型與倉(cāng)數(shù)要采用不同的澆筑順序，保證模板加固效果。

4.1 4倉(cāng)管廊混凝土澆筑順序

底板砼澆筑→雨水調(diào)蓄艙及中隔板砼澆筑→頂板及剩余艙室砼澆筑。（圖5～圖7）

頂板及剩余艙室混凝土澆筑，墻壁采用分區(qū)、分層澆筑，澆筑順序?yàn)椋河晁浜懈舭逡韵路秶鷿仓樞驗(yàn)?-2-3-4-4-3-2-1（循環(huán)），每層澆筑0.5m厚；雨水箱涵中隔板至頂板底范圍澆筑順序1-2-3-6-5-4-4-5-6-3-2-1（循環(huán)）；頂板一次澆筑。澆筑分區(qū)如圖8所示。

4.2 3倉(cāng)管廊混凝土澆筑順序

管廊為三艙結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)斷面分兩次澆筑，先澆筑底板及部分墻身，再澆筑剩余墻身和頂板。投料口、引出口等特殊斷面按實(shí)際情況增加相應(yīng)分次。

4.2.1 底板混凝土澆筑

底板采用分段分層法澆筑，縱向分6段澆筑，每段長(zhǎng)度5m，底板分為兩層，每層厚30cm（圖1、2層），澆筑至倒角以上30-50cm，墻身部分單獨(dú)分層。分層見圖9。

4.2.2 墻身及頂板混凝澆筑

墻身及頂板混凝土澆筑次序見圖10。

墻身施工縫處為模板的薄弱面，混凝土壓力過(guò)大過(guò)快可能會(huì)導(dǎo)致脹模等，因此需控制混凝土的澆筑速度，必要時(shí)合理安排一定的停歇。墻身按照先中墻再邊墻的順序澆筑，先用5cm砂漿鋪底，第一層總高度控制在50cm，第二層澆筑厚度控制在1m，第三層至倒角與頂板交叉處，細(xì)部分層厚度不大于30cm；頂板分段分層厚度同底板，澆筑過(guò)程中堆載厚度不超過(guò)設(shè)計(jì)厚度10cm，以免造成支架局部受力過(guò)大。

5 應(yīng)用實(shí)例

包頭市110國(guó)道改造及綜合管廊工程PPP項(xiàng)目二標(biāo)段位于包頭市青山區(qū)，西起四道沙河?xùn)|側(cè)搶險(xiǎn)路，東至210國(guó)道，建設(shè)地下管廊總長(zhǎng)度5.98km，起訖里程為K0+760～K6+740，綜合管廊建設(shè)內(nèi)容含土石方工程、主體工程、綜合管廊控制中心、供電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、標(biāo)識(shí)系統(tǒng)、監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)及其他附屬配套設(shè)施，管廊設(shè)計(jì)分為綜合艙、高壓電力艙、熱力艙，其中綜合艙內(nèi)布置有DN800給水管道，DN300中水管道，10 kV電力電纜和通信線纜位置，高壓電力艙內(nèi)布置110 kV電纜位置，熱力艙內(nèi)布置DN400供、回水管道各一根，標(biāo)準(zhǔn)段廊體寬度為14.3m，高度為4.5m，頂板及底板厚0.6m，其中綜合艙頂板厚0.4m，壁板寬度依次為0.4m、0.3m、0.4m、0.6m。

6 結(jié)論

通過(guò)總結(jié)不同的支架形式施工方案，提供方案比選依據(jù)，可根據(jù)不同的項(xiàng)目需求選擇合理的支架模板施工方案。①總結(jié)滿堂式腳手架及管廊臺(tái)車支架設(shè)計(jì)要點(diǎn)，施工中把控關(guān)鍵點(diǎn)，提高支架材料利用率，合理采用材料型號(hào)，保證支架方案經(jīng)濟(jì)合理。②分別列出4倉(cāng)及3倉(cāng)管廊主體混凝土澆筑順序，通過(guò)調(diào)整混凝土澆筑順序，保證支架加固效果，保證了管廊混凝土澆筑質(zhì)量。

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