淺談地鐵車站主體結構施工模板支架的應用

陸 沖

（中鐵十六局集團第二工程有限公司， 天津 300162）

0 引言

進入新世紀以來，城市化建設穩步推進，大量人口快速集中，由此帶來的擁堵現象日益嚴重，已經成為難以回避的熱門問題。為改善城市人群的出行需求，地鐵開始受到人們的青睞，近年來我國各大城市紛紛加大了地鐵的修建力度[1]。為確保地鐵的安全性能，需要高度重視其主體結構模板支架結構[2]，基于此本文以廣東省某地鐵實際項目為例，從模板支架施工方案、支架驗算等角度進行了針對性研究。

1 工程概況

以珠機城際鐵路灣仔車站為研究對象，車站主體龐大，主體長度、寬度、深度分別為267.8m、23.96m、19.5m。通過設計論證，車站選用碗扣式鋼管腳手架作為樓板、梁的模板支撐框架，優選三角背撐架作為側墻的模板支撐體系。通過科學論證，設計如下的結構施工順序：首先搭設側墻模板，在此基礎上開展側墻澆注施工；其次，完成上述施工后，搭設中（頂）板及中（頂）板梁支撐架體。

2 模板支架施工

2.1 樓板模板支架支設

灣仔車站采用滿堂紅碗扣式支架作為主體結構頂板、中板以及縱梁的下支撐架體。施工根據搭設高度，使用立桿、橫桿、剪刀撐、頂墻桿等及可調頂托和可調底座所構成的塔架作為支撐。對于地下一層結構，通過論證將立桿橫距、縱距以及步距分別設定為0.9m、0.6m、1.2m，可調托撐高度的最大閾值為0.7m。根據需求，選擇厚木膠板（厚度15mm）作為面模板的主體材料，在其下方設置次楞方木，尺寸為50mm×100mm，頂板模板支撐方木間距為250mm。對于地下二層結構，端頭井立桿橫距縱距以及步距分別設定為0.9m、0.6m、0.9m，支設模板方式與地下一層結構相近，在此不再過多論述。

針對不同的梁截面采取不同的模板支設形式[3]。本工程主體結構最大截面及最大荷載梁為頂板縱梁，需要對頂板梁模板的支設采取重點控制。其中頂板梁側模模板與底模模板的選材為厚木膠板，厚度為15mm，側模模板選用方木作為次楞，尺寸為50mm×100mm，通常情況下布置間距為200mm；底模模板的次楞選材為方鋼，尺寸為4cm×8cm，布置間距為150mm，主楞選材為14型工字鋼。中板梁側模模板與底模模板選用的材料為厚木膠板，厚度為15mm，側模模板選用方木作為次楞，尺寸為50mm×100mm，通常情況下布置間距為200mm；底模模板的次楞選材為方鋼，尺寸為4cm×8cm，布置間距為150mm，主楞選材為14型工字鋼。采用水平桿對撐與對拉螺栓對梁側模進行加固。 主體結構頂板及中板掖角部位，加密垂直梁跨度方向立桿間距，掖角部位模板采用方木拼接為三角形結構，確保整體受力。

樓梯口處支撐體系布置應考慮中板樓梯預留口的高度變化，此部位按照特殊部位架體設計支撐體系布置[4]。架體間距出現非標部位或高低差處，架體斷開處立桿位置不相互對應的，而是采用鋼管扣件將其連接至，并確保連接點與主節點之間的距離不超過30cm。立桿底座不在同一標高的特殊部位，利用高度不同的立桿或螺旋桿調節高差。在模板支撐架的周圍設置豎向剪刀撐，相互之間的距離不超過4.5m，并控制其與地面的夾角在45°～60°范圍內。

2.2 柱模板支架支設

灣仔車站經過論證，將主體結構中間立柱截面的最大尺寸設定為1200x1000mm，高度約為6m。立柱采用型鋼加木模板拼裝的方式進行模板加固，角部采用螺栓進行加固，其平面圖見圖1所示。柱模夾板外側豎向設置方木，尺寸為100mm×100mm，相互之間的距離不超過350mm，為避免后續開展混凝土澆筑施工時模板出現爆裂現象，選用Φ48雙鋼管對方木進行固定，兩端選用直徑16mm對拉螺栓加固進行加固。

圖1 立柱模板加固平面圖

2.3 側墻模板支架支設

經過科學論證，將主體結構的施工順序確定如下：搭設側墻模板，在此基礎上進行側墻澆注施工。施工中采用單側模板支架方法，面板為厚木膠板，厚度為18mm，內楞采用高度100×95mm幾字梁豎向布置，水平間距設計為250mm；與之相對應的是外楞采用10號槽鋼水平布置，通常情況下為2根，豎直間距600mm；采用三角背撐架支撐，間距設計為800mm。標準段側墻一次澆筑完成，盾構井段側墻高度約10m左右，采用分兩段澆筑的方式進行施工。

3 模板支架驗算

3.1 架體計算

3.1.1 面板計算

0.9m厚板處面板（按照施工時面板順梁方向鋪設計算），為15mm厚多層木膠板，fm=13N/mm2，E=9000 N/mm2，計算時簡化成簡支梁結構模型,應力δ=Mmax/W=7.31N/mm2

0.9 m厚板處次龍骨按三跨連續梁標準進行木方抗彎強度計算，均布線荷載設計值進行計算最大彎矩,帶入參數后計算得到應力δ=Mmax/W==3.79N/m m2

對于0.9m厚板下主龍骨按3跨連續梁計算，根據均布線荷載設計值進行計算，其中應力δ=Mmax/W=5.75Mpa

0.9 m板位置立桿選取最不利位置，按單根架體支撐0.9m板部分，通常情況下，計算架體穩定性驗算公式為其中參數N表征立的軸心壓力設計值,其中參數表征的是軸心受壓立桿的穩定系數，[f]參數表征得是鋼管立桿抗壓強度設計值，經計算得到=15230/(0.265×424)=135.5N/mm2<[f]滿足要求；對于0.9m板位置立桿的計算，= 15720/(0.265×424)=139.9N/m m2<[f]滿足要求；對于2.0m板位置立桿的計算，=12890/(0.265×424)=114.7 N/mm2<[f]滿足要求

(5) 地基基礎驗算，計算公式為P= N/A，經計算P= N/A =20.28kN/0.25 m2=81.12kN/m2，滿足設計要求。

3.2 側墻受力計算

3.2.1 側壓力計算

3.2.2 支架與預埋件受力計算

預埋件軸心受拉應力強度σ=F/A=209.8MPa F=103KN ，符合設計要求。

3.2.3 模板受力計算

面板應力：δ=Mmax/W =11.6N/mm2<=13 N/mm2，滿足設計要求；模板撓度由式ω=q2l4/150EI =0.6mm<[ω]=300/400=0.75mm，滿足設計要求。

3.2.4 幾字梁驗算

應力：δ=Mmax/W =1.71x106N?mm/20.475x103mm3=83.5N/mm2<=195 N/mm2 ，滿足設計要求，懸臂部分ω=q3l4/8EI =0.026mm<[ω]=0.875mm，跨中部分撓度ω=q3l4x(5-24)/384EI =0.06mm<[ω]=2.25mm, 滿足設計要求，其中上式中的參數表征得式懸臂部分長度與跨中部分長度之比。

4 結束語

為確保地鐵的安全性能，需要高度重視其主體結構模板支架結構[5]。基于此本文以珠機城際鐵路灣仔車站項目為實例，對其模板結構設計開展了詳細分析，在上述分析的基礎上進行了方案數值驗算，有效提升了模板支架設計的使用性能，該認識對于類似方案的設計有著一定的指導意義。