地下通道侧墙装配式钢模板体系设计

2018-02-26吴小建李鑫奎

建筑施工 2018年11期

吴小建李鑫奎王琼

1.上海建工集团工程研究总院上海 201114；2.上海建工集团股份有限公司总承包部上海 200080

当前，我国处于交通市政设施快速发展的阶段，现浇钢筋混凝土结构工程比重日渐增长，建筑模板是必不可少的施工材料和重要机具。建筑模板技术涉及资源和能源的消耗、影响环境保护，对工程质量、造价和效益有直接作用[1]。据统计，模板工程约占钢筋混凝土总造价的25%、劳动量的35%、工期的50%～60%，由此可见，我国模板制作及施工的劳动量占工程成本的比例很大，其费用也很高。因此，需在“资源节约，环境友好，绿色低碳”的建设理念指导下寻求结构先进、经济合理的建筑模板绿色工程技术，以符合低碳节能减排和绿色施工技术的要求。

1 工程概况

上海北横通道隧道段（海宁路）施工现场周边既有商业建筑，又有旧式里弄民居，环境复杂，结构边线距离周边建筑近，可用的施工场地较小，地下通道截面宽度8.9～11.4 m，大部分宽度为10.9 m，截面内格构柱数量及位置不断变化，平纵曲线较为复杂，平面曲线最小半径R=500 m、纵曲线半径1 200 m（图1）。

图1 北横通道隧道段（海宁路）示意

此外，地下通道支撑纵向最小间距为3 m，工程施工中还需要考虑移动模架拆卸后便于吊入吊出的要求（单元宽度＜3 m），格构柱间距6 m，模架单元尺寸需要考虑模数（宽度2～3 m）配置（图2）。

基于上述原因，常规满堂脚手架已不能满足现场便捷施工的要求。为确保中心城区绿色循环施工，本工程研发了装配式钢模体系，可实现模板多次循环利用、便捷施工、文明环保的要求，较好地保证工程质量与效益[2-5]。

图2 支撑纵向间距

2 装配式钢模板体系设计

2.1 设计原则

1）考虑模板体系对不同格构柱间距及通道曲率和高程变化的适应性，装配式模板体系应采用标准化、单元化、工具化的设计原则，提高装配式模板的周转使用次数。

2）在满足施工要求和质量的前提下，应力求结构简单，便于安装、拆除，以利于提高施工效率和经济效益。

3）模板的组合，要便于划分施工流水段，以利于加强结构的整体性。

4）模板单元的设计要确保模板堆放、组装、拆除时的自身稳定，以增加其周转使用次数。

5）模板设计必须充分考虑各种荷载组合情况，防止整体和局部失稳。

2.2 装配式钢模板体系结构

装配式钢模板体系（图3、图4）主要包含[6-8]：

图3 装配式钢模板体系结构示意

1）面板：厚8 mm钢板，高3 100 mm，宽2 500 mm。

2）围檩：8#槽钢，11根，间距310 mm。

3）立管：120 mm×80 mm×6 mm矩形钢管，3根。

4）三角架体系：分别采用6#、8#、10#槽钢。

5）下拉结钢筋：φ25 mm，两侧10#槽钢，承压板厚8 mm。

6）操作平台：50 mm×3 mm方钢。

图4 装配式钢模板体系应用效果

7）配重区：支挡钢筋φ20 mm，250 mm×200 mm×12 mm加强肋板、150 mm×150 mm×12 mm加强肋板、63 mm×5 mm角钢，悬挑2块总配重（0.525 t）。

8）端模：采用25 mm角钢、厚5 mm钢封面板、63 mm×40 mm×4 mm角钢组合而成。

装配式钢模板体系的优点主要如下：

1）体系轻小、便捷，单元尺寸3.1 m×2.5 m。

2）采用轻量化、标准化设计（侧模质量约1.7 t）。

3）钢大模与调节架固定。

4）模板纵向采用螺栓连接。

5）行走系统采用万向轮，行动方便。

6）通过模架倾斜，保证行走稳定。

7）端模封堵性能好、稳定防漏浆、便于拆卸。

3 装配式钢模板体系稳定性验算

为了确保移动式模架系统结构受力安全、可靠，特采用有限元分析方法对装配式模板单元体系的受力进行验算。

3.1 荷载选取

根据JTG/JF 50—2011《公路桥涵施工技术规范》进行荷载组合，考虑振动荷载4 kPa，倾倒混凝土所产生的水平动力荷载2 kPa，并参照JGJ 162—2008《建筑施工模板安全技术规范》得到有效压头高度1.44 m，模板所受水平荷载组合值从5.88 kPa线性递增至54.62 kPa（图5）。