城市地下綜合管廊現澆支架設計與施工

杜骉

摘要： 論文結合地下管廊主體現澆施工，針對管廊現澆支架方案進行比選，總結滿堂支架、液壓臺車及新材料模板支架設計要點，優化地下管廊滿堂支架加固設計方案，分析管廊混凝土澆筑順序對對支架影響，合理布置滿堂支架結構形式，保證管廊混凝土施工質量。

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.

關鍵詞： 綜合管廊；支架；液壓臺車；澆筑順序

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

中圖分類號：U175 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）14-0179-03

1 概述

城市地下綜合管廊在國外有180多年的發展歷史，已成為發達城市市政建設現代化的象征之一。作為現代城市公共管理的重要組成部分，伴隨著城市化進程的發展，綜合管廊的建設和管理技術也日臻完善。

綜合管廊施工方法包括明挖現澆、預制裝配、盾構法、頂管法。其中明挖現澆施工最為常用，明挖法是將基坑整體放坡開挖或輔以支護方式，搭設現澆支架，整體澆注管廊主體混凝土的施工方法。我國現階段管廊施工多位于城市開發區，雖然具備一定的放坡開挖條件，但對于地下水位較高的地區基坑開挖必須設置止水帷幕或采用拉森鋼板樁支護。管廊主體混凝土現澆可采用滿堂支架、液壓臺車等形式，其中滿堂支架采用碗扣式及扣件式腳手架配合搭設，適用于不同斷面形式管廊施工。液壓式臺車采用整體澆注，適用于標準斷面較長管廊施工。本文通過對各種現澆支架方案進行比選，根據項目自身特點選擇適用于管廊施工的現澆支架形式，介紹滿堂支架及液壓式臺車的設計要點，分析多倉管廊混凝土澆筑對支架的影響，根據分析結果對現場支架進行合理布置及加固，保證管廊混凝土施工質量。

2 地下綜合管廊現澆支架方案比選

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，管廊側墻及雨水倉隔墻一般設計不允許采用拉桿，木模板加固措施除保證頂板澆筑混凝土重量的豎向支撐，還應重點加固混凝土側墻澆筑的橫向支撐，尤其是側墻底部加固，見圖1。

鋼模板加工方案要充分考慮管廊截面尺寸、拼接縫設置位置、內模人員的可操作性等因素制定，以4倉斷面管廊施工為例，見圖2，主倉斷面尺寸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，以便調整螺桿間距。鋼模板分段方式不同澆注完成后效果也區別較大，鋼模板面板厚度及分快方案要協調可操作性與模板整體剛度以達到最佳效果，見圖2。

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

按照標準4倉管廊20米長度進行測算，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次數僅3次，鋼模板周轉次數按照40次計算，新材料模板經過現場使用周轉次數達到20次，經過成本核算，鋼模板費用最高，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，但是接縫過多加固不到位的情況下錯臺現象嚴重，新材料模板組裝靈活、方便、施工效率高。

3 管廊現澆支架設計要點

3.1 滿堂式支架設計

管廊現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，其中模板支架設計要點主要為立桿間距、模板加固兩部分。

管廊現澆支架設計主要滿足頂板澆筑、側墻澆筑施工需求，管廊設計中頂板厚度500mm～1200mm，側墻厚度700mm～900mm，管廊設計高度3m～8m，管廊倉數3～5倉不等，支架設計中，立桿主要承擔頂板混凝土荷載，以頂板厚度700mm例，計算所需要的立桿間距：

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

3.2 液壓臺車設計

鋼模臺車主要由行走部分、模架部分、模板部分、門架部分、調節部分組成。模架和模板是臺車的主要組成部分，為節省材料，保證使用要求，對臺車模板的鋼愣以及模架的上縱梁、上橫梁、立柱、底縱梁分別進行設計計算，見圖4。

模板采用整體大模板設計，最大塊為2550mm*3150mm，豎向背楞按60cm每道設計，模板水平使用，取最大方格300mm*400mm進行驗算。根據計算滿足方格最大變形及應力要求。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梁計算，其跨距等于橫向背楞的間距最大為L=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，混凝土澆筑荷載對臺車設計中整體傾覆影響較大，因此臺車設計中立柱設計為關鍵設計要點，臺車立柱主要承擔臺車縱梁傳來的集中荷載，及非均勻荷載產生的扭矩。臺車立柱每3m設一道，橫向間距為2.5m，經計算最大集中荷載N=123 kN，扭矩Mx=0 kN·M，扭矩My=0 kN·M。采用I20a工字鋼，根據計算抗傾覆力矩滿足臺車施工要求。

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，多倉管廊混凝土應先澆筑中墻，分層澆筑高度不高于50cm，依次澆筑側墻直至澆筑完成，由于木模板及支撐腳手架自重較輕，管廊倉型數量一般大于2倉，澆筑一側管倉混凝土時對相鄰一側管倉側模板產生較大的傾覆力矩，從而導致側向變形，影響管廊混凝土成品線型，因此根據不同管廊倉型與倉數要采用不同的澆筑順序，保證模板加固效果。

4.1 4倉管廊混凝土澆筑順序

底板砼澆筑→雨水調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、分層澆筑，澆筑順序為：雨水箱涵中隔板以下范圍澆筑順序為1-2-3-4-4-3-2-1（循環），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）；頂板一次澆筑。澆筑分區如圖8所示。

4.2 3倉管廊混凝土澆筑順序

管廊為三艙結構，標準斷面分兩次澆筑，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際情況增加相應分次。

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，混凝土壓力過大過快可能會導致脹模等，因此需控制混凝土的澆筑速度，必要時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，細部分層厚度不大于30cm；頂板分段分層厚度同底板，澆筑過程中堆載厚度不超過設計厚度10cm，以免造成支架局部受力過大。

5 應用實例

包頭市110國道改造及綜合管廊工程PPP項目二標段位于包頭市青山區，西起四道沙河東側搶險路，東至210國道，建設地下管廊總長度5.98km，起訖里程為K0+760～K6+740，綜合管廊建設內容含土石方工程、主體工程、綜合管廊控制中心、供電系統、照明系統、消防系統、通風系統、排水系統、標識系統、監控報警系統及其他附屬配套設施，管廊設計分為綜合艙、高壓電力艙、熱力艙，其中綜合艙內布置有DN800給水管道，DN300中水管道，10 kV電力電纜和通信線纜位置，高壓電力艙內布置110 kV電纜位置，熱力艙內布置DN400供、回水管道各一根，標準段廊體寬度為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 結論

通過總結不同的支架形式施工方案，提供方案比選依據，可根據不同的項目需求選擇合理的支架模板施工方案。①總結滿堂式腳手架及管廊臺車支架設計要點，施工中把控關鍵點，提高支架材料利用率，合理采用材料型號，保證支架方案經濟合理。②分別列出4倉及3倉管廊主體混凝土澆筑順序，通過調整混凝土澆筑順序，保證支架加固效果，保證了管廊混凝土澆筑質量。

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