城市地下综合管廊现浇支架设计与施工

2018-05-03杜骉

价值工程 2018年14期

杜骉

摘要：论文结合地下管廊主体现浇施工，针对管廊现浇支架方案进行比选，总结满堂支架、液压台车及新材料模板支架设计要点，优化地下管廊满堂支架加固设计方案，分析管廊混凝土浇筑顺序对对支架影响，合理布置满堂支架结构形式，保证管廊混凝土施工质量。

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.

关键词：综合管廊；支架；液压台车；浇筑顺序

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

中图分类号：U175 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）14-0179-03

1 概述

城市地下综合管廊在国外有180多年的发展历史，已成为发达城市市政建设现代化的象征之一。作为现代城市公共管理的重要组成部分，伴随着城市化进程的发展，综合管廊的建设和管理技术也日臻完善。

综合管廊施工方法包括明挖现浇、预制装配、盾构法、顶管法。其中明挖现浇施工最为常用，明挖法是将基坑整体放坡开挖或辅以支护方式，搭设现浇支架，整体浇注管廊主体混凝土的施工方法。我国现阶段管廊施工多位于城市开发区，虽然具备一定的放坡开挖条件，但对于地下水位较高的地区基坑开挖必须设置止水帷幕或采用拉森钢板桩支护。管廊主体混凝土现浇可采用满堂支架、液压台车等形式，其中满堂支架采用碗扣式及扣件式脚手架配合搭设，适用于不同断面形式管廊施工。液压式台车采用整体浇注，适用于标准断面较长管廊施工。本文通过对各种现浇支架方案进行比选，根据项目自身特点选择适用于管廊施工的现浇支架形式，介绍满堂支架及液压式台车的设计要点，分析多仓管廊混凝土浇筑对支架的影响，根据分析结果对现场支架进行合理布置及加固，保证管廊混凝土施工质量。

2 地下综合管廊现浇支架方案比选

木模板施工采用扣件式钢管支撑或碗扣式脚手架支撑加固，模板安装完成后分次浇筑混凝土，管廊侧墙及雨水仓隔墙一般设计不允许采用拉杆，木模板加固措施除保证顶板浇筑混凝土重量的竖向支撑，还应重点加固混凝土侧墙浇筑的横向支撑，尤其是侧墙底部加固，见图1。

钢模板加工方案要充分考虑管廊截面尺寸、拼接缝设置位置、内模人员的可操作性等因素制定，以4仓断面管廊施工为例，见图2，主仓断面尺寸4.4m×3.25m，模板采用6mm钢板，横肋与纵肋采用8mm钢板，螺栓孔为椭圆型，以便调整螺杆间距。钢模板分段方式不同浇注完成后效果也区别较大，钢模板面板厚度及分快方案要协调可操作性与模板整体刚度以达到最佳效果，见图2。

新材料模板是以聚丙烯树脂（pp）为原料，加入长玻璃纤维等辅料，经过特殊LFT-D工艺模压生产，是一种新型组合式复合材料模板，具有模板重量轻15kg/m2，工人拆装方便，组装灵活且强度较高等特点，其加固采用手柄旋转90°进行连接，但加工成本较高，见图3。

按照标准4仓管廊20米长度进行测算，考虑钢模板及新材料模板的加工成本及剩余残值，木模板加工成本底但周转次数仅3次，钢模板周转次数按照40次计算，新材料模板经过现场使用周转次数达到20次，经过成本核算，钢模板费用最高，木模板次之，新材料模板最低，钢模板施工混凝土表面平整度能得到较好的控制，但是接缝过多加固不到位的情况下错台现象严重，新材料模板组装灵活、方便、施工效率高。

3 管廊现浇支架设计要点

3.1 满堂式支架设计

管廊現浇施工支架常采用碗扣式脚手架或扣件式脚手架，管廊混凝土浇筑模板常采用竹胶板、钢模板两种方式，其中模板支架设计要点主要为立杆间距、模板加固两部分。

管廊现浇支架设计主要满足顶板浇筑、侧墙浇筑施工需求，管廊设计中顶板厚度500mm～1200mm，侧墙厚度700mm～900mm，管廊设计高度3m～8m，管廊仓数3～5仓不等，支架设计中，立杆主要承担顶板混凝土荷载，以顶板厚度700mm例，计算所需要的立杆间距：

根据计算结果可以看出，顶板厚度0.7m，碗扣式脚手架立杆间距90*90cm，步距1.2m，计算出理论轴向应力远小于极限应力值，安全系数为大于2.0。根据计算结果可知，承载力满足情况下，主要为加固方式选择。

3.2 液压台车设计

钢模台车主要由行走部分、模架部分、模板部分、门架部分、调节部分组成。模架和模板是台车的主要组成部分，为节省材料，保证使用要求，对台车模板的钢愣以及模架的上纵梁、上横梁、立柱、底纵梁分别进行设计计算，见图4。

模板采用整体大模板设计，最大块为2550mm*3150mm，竖向背楞按60cm每道设计，模板水平使用，取最大方格300mm*400mm进行验算。根据计算满足方格最大变形及应力要求。模板竖向背楞采用14#工字钢作为竖肋支承在横向背楞上，间距最大为650mm，可作为支承在横向背楞上的连续梁计算，其跨距等于横向背楞的间距最大为L=2000mm，横向背楞采用双20#槽钢。

管廊混凝土浇筑受到浇筑顺序的影响，混凝土浇筑荷载对台车设计中整体倾覆影响较大，因此台车设计中立柱设计为关键设计要点，台车立柱主要承担台车纵梁传来的集中荷载，及非均匀荷载产生的扭矩。台车立柱每3m设一道，横向间距为2.5m，经计算最大集中荷载N=123 kN，扭矩Mx=0 kN·M，扭矩My=0 kN·M。采用I20a工字钢，根据计算抗倾覆力矩满足台车施工要求。

4 管廊主体混凝土浇筑顺序

模板安装完成后分次浇筑混凝土，浇筑顺序选择尤为重要，多仓管廊混凝土应先浇筑中墙，分层浇筑高度不高于50cm，依次浇筑侧墙直至浇筑完成，由于木模板及支撑脚手架自重较轻，管廊仓型数量一般大于2仓，浇筑一侧管仓混凝土时对相邻一侧管仓侧模板产生较大的倾覆力矩，从而导致侧向变形，影响管廊混凝土成品线型，因此根据不同管廊仓型与仓数要采用不同的浇筑顺序，保证模板加固效果。

4.1 4仓管廊混凝土浇筑顺序

底板砼浇筑→雨水调蓄舱及中隔板砼浇筑→顶板及剩余舱室砼浇筑。（图5～图7）

顶板及剩余舱室混凝土浇筑，墙壁采用分区、分层浇筑，浇筑顺序为：雨水箱涵中隔板以下范围浇筑顺序为1-2-3-4-4-3-2-1（循环），每层浇筑0.5m厚；雨水箱涵中隔板至顶板底范围浇筑顺序1-2-3-6-5-4-4-5-6-3-2-1（循环）；顶板一次浇筑。浇筑分区如图8所示。

4.2 3仓管廊混凝土浇筑顺序

管廊为三舱结构，标准断面分两次浇筑，先浇筑底板及部分墙身，再浇筑剩余墙身和顶板。投料口、引出口等特殊断面按实际情况增加相应分次。

4.2.1 底板混凝土浇筑

底板采用分段分层法浇筑，纵向分6段浇筑，每段长度5m，底板分为两层，每层厚30cm（图1、2层），浇筑至倒角以上30-50cm，墙身部分单独分层。分层见图9。

4.2.2 墙身及顶板混凝浇筑

墙身及顶板混凝土浇筑次序见图10。

墙身施工缝处为模板的薄弱面，混凝土压力过大过快可能会导致胀模等，因此需控制混凝土的浇筑速度，必要时合理安排一定的停歇。墙身按照先中墙再边墙的顺序浇筑，先用5cm砂浆铺底，第一层总高度控制在50cm，第二层浇筑厚度控制在1m，第三层至倒角与顶板交叉处，细部分层厚度不大于30cm；顶板分段分层厚度同底板，浇筑过程中堆载厚度不超过设计厚度10cm，以免造成支架局部受力过大。

5 应用实例

包头市110国道改造及综合管廊工程PPP项目二标段位于包头市青山区，西起四道沙河东侧抢险路，东至210国道，建设地下管廊总长度5.98km，起讫里程为K0+760～K6+740，综合管廊建设内容含土石方工程、主体工程、综合管廊控制中心、供电系统、照明系统、消防系统、通风系统、排水系统、标识系统、监控报警系统及其他附属配套设施，管廊设计分为综合舱、高压电力舱、热力舱，其中综合舱内布置有DN800给水管道，DN300中水管道，10 kV电力电缆和通信线缆位置，高压电力舱内布置110 kV电缆位置，热力舱内布置DN400供、回水管道各一根，标准段廊体宽度为14.3m，高度为4.5m，顶板及底板厚0.6m，其中综合舱顶板厚0.4m，壁板宽度依次为0.4m、0.3m、0.4m、0.6m。

6 结论

通过总结不同的支架形式施工方案，提供方案比选依据，可根据不同的项目需求选择合理的支架模板施工方案。①总结满堂式脚手架及管廊台车支架设计要点，施工中把控关键点，提高支架材料利用率，合理采用材料型号，保证支架方案经济合理。②分别列出4仓及3仓管廊主体混凝土浇筑顺序，通过调整混凝土浇筑顺序，保证支架加固效果，保证了管廊混凝土浇筑质量。