地铁车站高支模的设计及应用论文

高支模是指建筑工程中层高超过4.5m的混凝土结构的模板及其支撑系统, 其支撑架一般由钢管立杆或门式脚手架与水平杆、剪刀撑通过扣件连接, 形成整体性模板支撑系统。近年在现浇混凝土施工中, 这类模板支架失稳倒塌事故时有发生, 究其原因有:施工现场管理不到位;模板支架搭设不规范;模板支撑系统计算错误或考虑不周;支架主要受力材料质量差, 无法满足受力要求;安全技术规范不完善等。在地铁工程施工中, 大体积现浇砼构件的施工经常见到, 其特点是浇筑块体积大、底部空间较高, 对模板体系的安全稳定要求高, 在建设管理中要求有专项设计方案。高支模大体积砼施工一旦发生坍塌事故, 必将造成重特大安全伤亡事故, 应当引起施工人员的高度重视。为防止重大安全事故的发生, 除了认真做好安全生产管理的日常工作以外, 制定最优的专项安全技术施工方案尤其关键。结合广州地铁二、八号线昌岗站土建工程的施工, 探讨大体积现浇砼高支模设计思路, 以积累此类工程施工经验。

1 工程概况

昌岗站是二、八号线的换乘车站, 二号线车站有效站台中心里程为YDK13+716.00, 总长度为168.206m, 标准段宽21.50m, 基坑深约29m;八号线车站有效站台中心里程为YDK10+016.30, 总长189.188m, 标准段宽21.3m, 基坑深约17.5m~21.1m。车站八号线为两层明挖现浇框架结构, 二号线为三层明挖现浇框架结构, 车站中板厚度为400mm, 八号线侧墙厚度为700mm, 顶板厚度为900mm和1000mm, 负一层层高为5850mm, 负二层层高为6500mm, 二号线侧墙厚度为700mm和900mm, 顶板厚度为1000mm和1100mm, 负一层层高为5850mm, 负二层层高为6500mm, 负三层层高为6500mm。

2 高支模设计计算

在地铁混凝土施工过程中, 较多为高支模施工, 为保证施工质量与安全, 模板脚手架计算显得更为重要, 需要受力验算的部位较多:顶板、中板、梁、柱、侧墙等, 验算主要包括强度、刚度、稳定性三个方面, 下面以顶板受力验算为例, 计算脚手架的布置。

2.1 模板强度与次楞间距计算

荷载计算:

(1) 模板自重0.3kN/m2×1.2 (分项系数) =0.36k N/m2

(2) 混凝土自重25kN/m3×1.1×1.2 (分项系数) =33kN/m2

(3) 人员及设备荷载2.5kN/m2×1.4 (分项系数) =3.5k N/m 2

合计F=36.86kN/m2

2.1.1 抗弯强度验算

模板采用18mm高强胶合板, 新浇筑的混凝土均匀作用在胶合板上, 单位宽度的面板可以视为梁, 次龙骨作为梁支点按五跨连续考虑。

计算简图如1所示:

查施工手册:模板强度允许值:

2.1.2 刚度验算

查施工手册:E模=5200

变形允许值[ω]=1/250L

模板的截面惯性矩:

荷载组合设计值:

取次楞骨间距300mm

2.2 次楞强度与主楞间距计算

根据模板要求, 次龙骨间距设计300mm, 次龙骨视为连续梁, 主龙骨作为梁支点按两跨连续考虑。选用50×100松木木方。

2.2.1 荷载计算:

同上

2.2.2 按抗弯强度计算

查施工手册:次楞强度允许值:

作用在次楞上线荷载q=36.86N/m2×0.30m=11.058k N/m=11.058N/mm

2.2.3 刚度计算

查施工手册:E模=9000N/mm2变形允许值[ω]=1/250L

次楞截面惯性矩:

作用在次楞上组合线荷载:q=33.36×0.3 0 m=1 0.0 0 8 K N/m=1 0.0 0 8 N/m m

根据抗弯强度取主楞骨间距850mm

2.3 支架间距与主楞强度验算

根据次龙骨间距300mm, 主楞骨按次楞骨模数三跨连续考虑, 支架为支点。间距600mm, 选用100×100松木木方。

2.3.1 荷载计算:同上

2.3.2 按抗弯强度计算

查施工手册:主楞强度允许值:

作用在主楞集中荷载:P=0.3×0.85×3 6.8 6=9.3 9 9 k N=9 3 9 9 N

σ=5.9N/mm2≤fm (13N/mm2) 满足要求

2.3.3 刚度验算

查施工手册:E模=9000N/mm2变形允许值[ω]=1/250L=600/250=2.4mm

主楞截面惯性矩I=1/12bh3=1/12×100×1003=8333333.33mm

作用在主楞上集中荷载P=0.30×0.8 5×3 6.8 6 k N/m 2=9.3 9 9 K N=9 3 9 9 N

ω=0.31mm≤[ω] (2.4mm) 满足要求

2.4 支撑稳定性计算

采用ф48×3.5碗扣架管, 根据主楞与次楞跨距平面布置间距为600×850mm, 上设U托, 最下一层地杆距地150mm, 中间水平支撑间距小于1200mm。

支撑杆有效面积A2=489mm N=0.6×0.85×36.86=18.799k N=18799N

钢管回转半径□= (d2+d12) 1/2/4= (4 82+41 2) 1/2/4=15.78 mm

钢管长细比

查施工手册ϕ=0.743 f=215N/mm2

2.5 模板的加工制作

模板加工制作必须满足截面尺寸, 两对角线误差小于1mm。次龙骨必须双刨光主龙骨至少要单面刨光。翘曲、变形的方木不得作为龙骨使用。模板拼缝小于1mm, 模板必须具备足够的刚度、强度、稳定性, 重点检查面板厚度、龙骨断面几何尺寸。模板加工制作后的次楞与主楞间距。应符合模板施工方案要求。模板加工完毕后, 必须经过技术人员、质检人员验收合格后方可使用。对于周转使用的多层板, 如果有破损模板必须切掉破损部分, 然后刷封边漆加以利用。

2.6 模板安装

模板安装顺序:定位放线→“满堂红”碗扣脚手架→主龙骨→次龙骨→高强胶合板拼装→模板调整验收。

在底板或中板上按小于或等于平面布置间距放线, 立支撑杆, 水平系杆在支撑杆上按方案确定间距后与支撑杆扣接, 扣接时应拉线, 做到横平竖直。支撑每跨设剪刀撑, 间距为不大于4.0m。立杆顶端加可调顶托调整模板标高。主楞搭接在可调顶托处, 次楞在主楞处相互错位搭接。楼板模板当采用单块就位时, 宜以每个铺设单元从四周先用阴角模板与墙、梁模板连接, 然后向中央铺设。按规范要求起拱 (跨度大于4m时, 起供2‰) , 起拱部位为中间起拱, 四周不起拱。安装模板图如图2所示。

3 质量保证措施

(1) 在底板或中板上按小于或等于平面布置间距放线, 立支撑杆, 水平系杆在支撑杆上按方案确定间距后与支撑杆扣接, 扣接时应拉线, 做到横平竖直。支撑每跨设剪刀撑, 间距为不大于4.0m。

(2) 每个部位每次测量放线完成后, 必须坚持责任复核验线, 根据规程由技术、质量、监理复验签认, 确保放线的准确。

(3) 确保材料质量合格, 货源充足, 分期分批进场并按规定地点存放, 做好遮盖保护。材料质量检验报告及其钢管材质检验方法应符合现行国家标准《金属拉伸试验方法》 (GB/T228) 的有关规定, 质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》 (GB/T700) 中Q235-A级钢的规定。

(4) 钢管表面应平直光滑, 不应有裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕和深的划道;钢管外径、壁厚、端面等的偏差应符合规范的规定;钢管必须涂有防不锈漆;新扣件应有生产许可证、法定检测单位的测试报告和产品质量合格证;旧扣件使用前应进行质量检查, 有裂缝、变形的严禁使用, 出现滑丝大螺栓必须更换;新、旧扣件均应进行防锈处理, 并对多次使用的受力材料作必要的强度测试。

(5) 模板必须保证结构各部分形状、尺寸和相互位置的准确, 具有足够的承载能力、刚度和稳定度。接缝不得漏浆。

4 安全保证措施

(1) 装拆施工时, 上下有人接应, 随拆随运转, 并把活动部件固定牢靠, 严禁堆放在脚手板上或抛掷。

(2) 安装墙柱模板时, 随时支撑固定, 防止倾覆。

(3) 预拼装模板的安装, 边就位、边校正、边安设连接件, 并加设临时支撑稳固。

(4) 吊装模板时, 必须在模板就位并连接牢固后, 方可脱钩, 并严格遵守吊装机械使用安全有关规定。

(5) 拆除模板时由专人指挥和切实可靠的安全措施, 并在下面标出作业区, 严禁非操作进人作业区。

(6) 拆模起吊前, 复查拆墙螺栓是否拆净, 再确定无遗漏且模板与墙全完全脱离方可吊起。

(7) 模板拆除时严禁使用大杠或重锤敲击。拆除后的模板及时清理混凝土渣块。由专人负责校对模板几何尺寸, 偏差过大及时修理。

5 施工效果检查

在车站主体结构施工中, 项目部严格按照验算结果施工, 顶板、中板没有出现涨模、跑模现象, 侧墙有微小涨模, 经测量侧墙偏差为2mm, 均满足设计及规范要求。

6 结语

要确保在高大空间情况下现浇砼的施工安全, 必须认真做好专项施工方案的安全核算工作。特别是高支模排架的结构计算, 各种构件的强度和稳定性, 满足安全要求是重中之重。广州地铁二、八号线昌岗站土建工程在砼浇注过程中能顺利安全无事故, 很重要的一点就是在技术上充分地考虑到满足安全条件, 重视技术手段去消除安全隐患, 确保施工全过程的安全。

摘要：结合广州地铁二、八号线昌岗站土建工程施工实例, 对建设部规定危险性较大工程之一的高支模设计计算及应用进行了详细介绍, 重点说明了设计计算的主要内容及施工注意事项, 对类似工程具有普遍指导意义。

关键词：地铁车站,危险性较大工程,高支模,设计计算,施工应用

参考文献

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[4] 江正荣, 等.建筑施工计算手册 (精) [M].中国建筑工业出版社, 2001, 7, 1.