復雜環境下房屋建筑地下外墻拼裝式單側支模施工技術

衛 民

(北京住總第一開發建設有限公司，北京 100020)

0 引言

傳統地下外墻模板施工因場地充足，肥槽凈寬通常在800～1 000mm，施工空間滿足支設外墻外側模板要求，可采用雙側木模板支設形式，搭設較簡單方便、混凝土成型效果較好。但當現場場地狹小、肥槽空間不夠或采用地下連續墻施工工藝等復雜條件時，市政管廊地下外墻常采用單側支模形式。單側支模相比傳統地下雙側支模，相對節省人工，復雜環境下可根據場地情況進行深化設計，適應力較強，目前多采用單側支模形式。

1 單側支模施工技術

1.1 單側支模形式

1)工具式單側支模 常用在市政管廊施工中，工具式單側支模將模板與支撐連為整體，支撐剛度較大，有利于保障混凝土質量，安裝較方便；但由于模板與支撐為整體，單塊質量較大，需借助塔式起重機進行周轉安裝，且支撐為固定形式，需要較大的工作面，無法靈活適應場地復雜情況。

2)現場拼裝式單側支模 模板和支撐分開，且均為現場拼裝，支撐采用鋼管，可隨現場不同位置靈活適應，鋼管用于斜撐可保證足夠的剛度、強度及穩定性。

1.2 拼裝式單側支模特點

1)組裝簡便、靈活性強，外墻等特殊部位需要的異形模板可在現場完成改裝。

2)模板面板為新購置，混凝土施工效果好。

3)模板拆裝方便，不占用塔式起重機時間。

4)當地下墻體混凝土澆筑完畢后，可拆除面板用于其他部位混凝土施工，經濟性強。

5)地下室外墻單側支模與樓面梁板可同時施工。

6)地下室結構順作法和逆作法均適用。

2 工程概況

豐臺區五里店275號棚戶區改造定向安置房項目場地狹小，基坑北側、西側護坡樁距圍墻僅1m，護坡樁距結構外墻僅300mm，場區東側為唯一一條臨時道路，基坑較深，且均為砂卵石層。考慮工程質量及基坑安全，采用單側支模施工工藝。

3 施工方案

該項目地下部分為3個主樓地下室及1個地下車庫，地下外墻周圈結構較復雜，采用2個工具式安全通道，均靠近外墻，故主樓及馬道區域內無法使用工具式單側支模。地下部分結構約占2萬m2，僅設置2臺塔式起重機，使用率較高，如單獨進行工具式單側支模吊裝、周轉工作，勢必影響施工進度，且車庫外墻部分區域未在塔式起重機覆蓋范圍內，無法進行吊裝。結合以上因素，最終選用現場拼裝式單側支模施工工藝。

4 拼裝式單側支模施工工藝

4.1 施工流程

模板安裝流程如下：墻體鋼筋驗收→焊接綁扎模板定位筋→核對預留洞口位置及埋件位置→清理、組織門洞口、刷脫模劑→安裝固定門洞口模具→于門口模上貼海綿條→穿入螺栓與墻體附加筋焊接→組拼單面模板→安裝龍骨、緊固螺栓→調整固定→驗收。

4.2 模板安裝

豎向內背楞采用40mm×40mm×3mm鋼龍骨，間距200mm；水平背楞采用50mm×70mm×3mm。通過背楞拉結對拉螺栓進行加固，使用鋼管+U托保證穩定，采用φ16鋼筋制作外墻穿墻螺栓。因地下車庫外墻無肥槽，故外墻穿墻螺栓與墻體附加鋼筋進行焊接，并與內側模板主龍骨拉結。層高4m時每面墻設6道對拉螺栓，層高3.6m時每面墻設5道對拉螺栓，穿墻螺栓豎向、水平間距均為600mm。

墻體共設5道斜撐，底部斜撐距地面200mm，上部斜撐距模板≤600mm，中部斜撐位于中間部位，斜撐水平間距為1m(為躲避盤扣式立桿，部分位置可調整為0.8m)。共設置3道地錨，采用φ22鋼筋預埋在頂板處，斜撐與地錨中間采用100mm×100mm木方，增加受力面積，防止跑偏，木方長度≥2跨。附加龍骨采用100mm×100mm木方豎向放置，與主龍骨采用8號鋼絲連接，鋼絲連接處，在木方上留設凹槽，使鋼絲進入槽內，起固定作用，防止滑落。

每道斜撐處增加2道立桿與斜撐相連，立桿與斜撐節點處設置通長水平桿，將每道斜撐與立桿連成整體，與盤扣支撐體系相連，增加模板整體性。在每道斜撐與附加鋼龍骨連接處的上部設置楔形木方，采用3根鋼釘與附加龍骨進行固定，防止斜撐跑偏、移位。單側支模抗浮措施如圖1所示。單側支模如圖2所示。

圖1 單側支模抗浮措施

圖2 單側支模示意

4.3 構造措施

主龍骨橫梁由50mm×70mm方圓扣件拼接而成，相鄰2根主龍骨的接頭錯開500mm，保證薄弱點不出現在相同位置。穿墻螺栓穿過鋼龍骨間隙，緊固在鋼龍骨上，保證墻體平整度及垂直度，達到清水混凝土效果。

4.4 混凝土澆筑

混凝土需分層澆筑，并嚴格控制澆筑速度，防止混凝土側壓力過大。第1層澆筑50cm，然后每80cm一層，需轉圈澆筑。

第1道橫梁距地面200mm，固定于穿墻螺栓上，使用十字墊片卡好，橫梁間采用對接接頭。外墻施工時，架體與鄰近每根框架柱采用連墻件固定，在掃地桿和最頂部橫向水平桿處設置抱柱。單側支模外墻連墻件如圖3所示。

圖3 外墻連墻件示意

5 單側支模穩定性計算

依據GB 50017—2017《鋼結構設計標準》、GB 50011—2010《建筑抗震設計規范》(2016年版)等計算單側支模穩定性。

5.1 混凝土側壓力計算

混凝土側壓力按面積進行考慮，計算分布圖形如圖4所示，斜撐每間距1m設置1道，墻體高度為4m，豎向共設5道。混凝土坍落度為120mm，重度為25kN/m3，澆筑速度為1.5m/h，入模溫度為20℃，故混凝土最大側壓力如下：

圖4 混凝土側壓力計算

F=γcH=25×4.0=100kN/m2

式中：F為新澆混凝土對模板的側壓力(kN/m2)；γc為混凝土重力密度(kN/m3)；t0為新澆混凝土初凝時間(h)；β1為外加劑影響修正系數，不摻外加劑取1，摻緩凝外加劑取1.2；β2為混凝土坍落度影響修正系數，坍落度110～150mm時取1.15；V為混凝土澆筑速度(m/h)；H為混凝土側壓力計算位置處至新澆混凝土頂面的總高度(m)。

側壓力取較小值，故最大側壓力為44.26kN/m2。

有效壓頭高度h=F/γc=1.8m。

5.2 斜撐強度計算

豎向斜撐共5道，此處計算其中1道。斜撐水平間距1m，豎向間距0.75m。斜撐中部每間隔1m設置1道水平桿進行連接。每根斜撐分擔荷載面積為0.75×1=0.75m2。斜撐受力為0.75m2×44.26kN/m2=33.195kN。

1)構件參數 抗震調整系數γRE為0.75，熱軋無縫鋼管直徑D為48mm、壁厚t為3.5mm，毛截面面積A為4.56cm2，凈截面系數為0.90，凈截面面積An為4.10cm2，使用Q235鋼，鋼材強度折減系數為1.00，容許長細比[λ] 為210.00。主軸平面內約束信息如表1所示。斜撐承受壓力N取33.20kN，為軸心受壓。

表1 2個主軸平面內約束信息

2)強度驗算 構件截面最大厚度為 3.50mm，鋼材抗拉強度設計值f=215.00N/mm2, 鋼材抗拉強度最小值fu=370.00, 鋼材屈服強度最小值fy=235.00N/mm2。

毛截面屈服如下：

凈截面斷裂如下：

345.33N/mm2

強度滿足要求。

3)整體穩定性 該結構為雙軸對稱截面。

式中：λx為x方向容許長細比；λy為y方向容許長細比。

根據《鋼結構設計標準》，x軸屬于a類截面，穩定系數φx為0.849；y軸屬于a類截面，穩定系數φy為0.849,φ為min(φx,φy)，即0.849。

2個主軸方向的最大長細比為68.03，不大于設定的長細比 210.00。

整體穩定性滿足要求。

4)局部穩定性 (即外徑徑厚比)

式中：εk為鋼號修正系數。

局部穩定性滿足要求。

5.3 錨固鋼筋強度計算

錨固鋼筋選用φ22三級鋼筋，有效公稱面積為380.1mm2。

依據GB 50010—2010《混凝土結構設計規范》(2015年版)，鋼筋屈服強度標準值fyk為300N/mm2。

抗拉力F=380.1×300=114kN。

以底部2根桿作用在1根鋼筋上為例，水平側壓力為44.26kN×2=88.52kN<114kN。

鋼筋強度滿足要求。

單側支模模板、龍骨強度以PKPM軟件計算為依據，均滿足強度要求。

由此可見單側支模力學性能滿足要求，結構安全穩定。

6 現場拼裝式單側支模技術優缺點

1)優點 使用普通腳手架鋼管和扣件搭設支架的材料成本低；當層高不高時，可和樓面排架同時搭設，使墻與樓面混凝土同時澆筑，施工速度快；樓層整體澆筑可減少1道水平施工縫，降低外墻滲漏風險，加強結構整體性；相比工具式模架，腳手架鋼管質量小，可人工完成搭拆，無須依賴塔式起重機。

2)缺點 鋼管扣件排架搭設和拆除工作量大，單位時間內完成的支模面積少，勞動強度大；由于支撐節點多，且全部為扣件連接，較難保證所有節點均扣接緊密，易發生脹模。

7 效益分析

7.1 施工進度

該項目施工場地狹小，原計劃采用工具式單側支模，后因降水及其他不利因素，導致土方開挖比原計劃推遲40d，為順利完成原節點計劃，通過多方推演，采用現場拼裝單側支模梁板墻整體澆筑法施工，保證實現原工期目標。

7.2 經濟效益

在同等工況條件下，現場拼裝整體支模澆筑的單側支模技術省去墻體模板拆除時間，每段(層)至少縮短工期1.5～2d，且觀感質量滿足規范要求。該項目采用單側支模梁板墻整體澆筑，共縮短工期22d，比常規雙側支模技術節約28元/m2，建筑周長420m，基坑深度15.8m，單側支模高度為12.8m。同時單側支模預計節省回填土約4 704m3，每立方米回填土人工費、材料費及機械費約20元。本項目共節約24.46萬元。

8 結語

現場拼裝式單側支模可以將模板與支撐分開，隨現場不同位置、不同環境靈活適應。同時組裝較簡便，斜撐采用鋼管可滿足強度、剛度及穩定性要求。根據工程實施效果，拼裝式單側支模可根據現場結構、實地情況進行深化設計，對于較復雜的節點可通過增加支撐數量、龍骨間距及附加措施等解決其難點問題。拆模后單側支模混凝土觀感良好，可保證平整度及垂直度，相比常規雙側支模施工技術，節省大量材料且減少現場施工作業量、提高效率、節約工期，且減少現場模板加工量，保護環境，還可解決場地狹小、施工環境復雜等一系列問題。