大跨地鐵車站頂板模板支撐體系技術(shù)總結(jié)

一級建造師繼續(xù)教育結(jié)業(yè)論文大跨地鐵車站頂板模板支撐體系設(shè)計及混凝土施工工藝北京XX建筑工程有限公司大跨地鐵車站頂板模板支撐體系設(shè)計及混凝土施工工藝摘要：北京地鐵XX線XXX站為雙島四線車站，XX線正線設(shè)置于車站南北兩側(cè)，出入段線雙線設(shè)置于兩座島式站臺之間，其中主體結(jié)構(gòu)22～42軸為單柱雙跨型式，每跨15.75m，頂板橫斷面為拱形漸變型式，最厚處2.0m，最薄處1.0m。由于頂板跨度、厚度均遠(yuǎn)超過普通車站頂板，且斷面為拱形，對模板支撐體系設(shè)計和混凝土澆筑的施工工藝提出了更高要求，本文詳述了大跨結(jié)構(gòu)的模板支撐體系設(shè)計，并使用SAP2000計算軟件對頂板模板支撐體系的安全性進(jìn)行了驗(yàn)算，同時對混凝土施工工藝進(jìn)行了詳述。關(guān)鍵詞：大跨結(jié)構(gòu)，模板支撐體系，混凝土澆筑0引言現(xiàn)階段采用明挖法施工的地鐵車站頂板、樓板多采用碗扣式鋼管腳手架作為模板支撐體系，其優(yōu)點(diǎn)為安裝、拆卸方便,在荷載作用下穩(wěn)定性好，但在施工前必須對模板支撐體系的各項參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)計算，滿足安全要求后方可施工，主要控制因素包括搭設(shè)高度、跨度以及承受的總荷載、集中線荷載，普通地鐵車站結(jié)構(gòu)寬度約20m，隨車站寬度增加頂板必然加厚，大跨地鐵車站頂板厚度可達(dá)1m以上，造成頂板模板支撐體系設(shè)計及施工難度增大，下文即以XX線XXX車站為例介紹大跨地鐵車站模板支撐體系設(shè)計及施工工藝。1工程概況地鐵XX線XXX站位于XX區(qū)香江北路與XXX西路交叉路口，車站采用明挖法施工，長度378.200m、寬度32.100m（盾構(gòu)始發(fā)井段35.800m），深度17.039m，車站為雙島四線車站，XX線正線設(shè)置于車站南北兩側(cè)，出入段線雙線設(shè)置于兩座島式站臺之間，為營造出開闊通透的乘車環(huán)境，車站公共區(qū)（22～42軸）采用單柱雙跨結(jié)構(gòu)型式，每跨15.75m，頂板橫斷面為拱形漸變型式，最厚處2.0m，最薄處1.0m。圖1XXX站平面示意圖圖2XXX站22-42軸橫斷面圖2頂板模板支撐體系設(shè)計2.1設(shè)計思路采用明挖法施工的常規(guī)地鐵車站頂板厚度700-900mm且頂板底面為平面，而XXX站頂板底面為弧形，厚度由1000mm漸變至2000mm，因此模板支撐體系設(shè)計重點(diǎn)即為如何實(shí)現(xiàn)頂板弧形斷面，地鐵區(qū)間隧道弧形斷面混凝土施工時多采用鋼拱架配合鋼模板支撐體系，但如應(yīng)用在明挖車站施工中則加工量巨大、無法周轉(zhuǎn)、占壓大量資金，因此不宜采用，而明挖車站頂板施工則多采用滿堂紅支撐體系配合竹膠板，材料廉價，適于大規(guī)模使用，同時由于車站頂板底面弧形半徑較大（26963mm），因此決定采用滿堂紅支撐體系配合竹膠板施工，支撐體系采用碗扣式鋼管腳手架，弧形底面采用竹膠板拼接而成。2.2模板支撐體系設(shè)計模板支撐體系立桿和橫、縱桿均采用標(biāo)準(zhǔn)化的碗扣式腳手架鋼管（Φ=48mm，壁厚3.5mm），剪刀撐采用Φ=48mm，壁厚3.5mm鋼管，腳手架立桿間距隨頂板厚度調(diào)整，頂板厚度≥1.4m處立桿間距300×600mm，頂板厚度≤1.4m處立桿間距600×600mm，縱梁下立桿間距300×600mm，腳手架步距均為900mm，模板采用20mm厚竹膠板，長度1200mm，寬度按照支撐體系立桿橫向間距加工，分別為300mm、600mm兩種，模板橫向、縱向背楞均采用100×100方木，其中橫向背楞采用短方木拼接而成，模板支撐體系橫斷面圖及大樣圖如圖3、圖4所示。XXX站模板支撐體系橫斷面圖XXX站模板支撐體系大樣圖⑴鋼筋混凝土自重：由于頂板厚度不同，因此鋼筋混凝土自重取最不利情況計算，分別為2×25=50KN/m2和1.4×25=35KN/m2兩種。⑵模板體系自重：0.35×1×1=0.35KN/m2⑶施工均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：2×1×1=3KN/m2⑷傾倒混凝土荷載標(biāo)準(zhǔn)值：1×1×1=1KN/m2荷載組合：1.2×(頂板自重+模板及支架自重)+1.4×（施工荷載+人群荷載）,即荷載組合為：1.2×(50+0.35)+1.4×（3+1）=66.02KN和1.2×(35+0.35)+1.4×（3+1）=48.02KN兩種。3支架解析驗(yàn)算3.1模板支撐體系計算按照《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130-2001）要求，模板支撐體系計算主要包括以下內(nèi)容：1、模板支撐方木的計算強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、撓度；2、板底支撐鋼管的計算強(qiáng)度、最大撓度；3、立桿穩(wěn)定性。經(jīng)計算，兩種工況下計算數(shù)值如下表所示。項目工況1工況2標(biāo)準(zhǔn)值混凝土澆筑最大厚厚度2.0m1.4m/支撐體系間距300×600600×600/模板支撐方木計算算強(qiáng)度5.801N/mmm24.343N/mmm213N/mm2模板支撐方木抗剪剪強(qiáng)度0.891N/mmm20.648N/mmm21.3N/mm22模板支撐方木撓度度0.363mm0.267mm2.4mm板底支撐鋼管計算算強(qiáng)度0.234N/mmm2178.691NN/mm2205N/mm22板底支撐鋼管最大大撓度0mm0.852mmL/150，10mmm立桿穩(wěn)定性51.322N//mm273.334N//mm2205N/mm223.2Midas驗(yàn)算根據(jù)設(shè)計圖紙及現(xiàn)場工況，采用midas軟件建立計算模型，分別模擬混凝土澆筑至1.0m高度和澆筑完成兩個工況，對支撐體系鋼管變形及應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算，驗(yàn)算結(jié)果如圖5-圖8所示。圖5混凝土澆筑至1.0高度時變形模型及斷面圖圖6混凝土澆筑至1.0m高度時應(yīng)力模型及斷面圖圖7混凝土澆筑完成后變形模型及斷面圖圖8混凝土澆筑完成后應(yīng)力模型及斷面圖由midas軟件驗(yàn)算結(jié)果可知：工況1下支撐體系變形最大值發(fā)生在跨中，最大變形值約為0.2mm，工況1下支撐體系內(nèi)力最大值發(fā)生在跨中，最大應(yīng)力值9.979N/mm2；工況2下支撐體系變形最大值發(fā)生在跨中，最大變形值約為0.6mm，工況1下支撐體系內(nèi)力最大值發(fā)生在跨中，最大應(yīng)力值24.197N/mm2。在此兩種工況下，采用軟件模擬的結(jié)果與按照規(guī)范計算結(jié)果對比，數(shù)值雖有一定差異，但均驗(yàn)證了支撐體系變形、強(qiáng)度等指標(biāo)滿足安全要求。4模板支撐體系及混凝土施工4.1模板支撐體系施工碗扣式模板支撐體系施工工藝流程為：支架基礎(chǔ)處理→支撐體系搭設(shè)→頂板底模安裝→模板支撐體系驗(yàn)收。1、支架基礎(chǔ)處理支撐體系搭設(shè)前首先對已澆筑完成的樓板進(jìn)行清理，清除遺留雜物，按照支撐體系設(shè)計方案彈線，確定橫桿、豎桿位置。2、支撐體系搭設(shè)支撐體系施工主要構(gòu)件包括：立桿、橫桿、斜桿、可調(diào)底座、可調(diào)U托。施工前首先檢查構(gòu)件有無彎曲變形、接頭開焊、斷裂等現(xiàn)象，全部合格方可實(shí)施拼裝，拼裝前按橫向、縱向間距安放可調(diào)底座，底座直接座于樓板表面，并按計算高度調(diào)整好底座上的可調(diào)螺帽位置，使螺帽頂面位于同一水平面上。橫桿、立桿拼裝時，立桿必須保證垂直度，尤其重要的是必須在第一層所有立桿與橫桿全部拼裝調(diào)整完成，經(jīng)質(zhì)控部門驗(yàn)收合格后方可繼續(xù)向上拼裝，否則會引起以后各層的拼裝困難,碗扣架搭設(shè)時，必須保證縱、橫成線，做到橫平豎直，縱橫向桿件要用扣碗扣緊，不移動，形成牢固的縱、橫、豎三維網(wǎng)架。拼裝過程中每隔4排立桿必須設(shè)置一道φ48鋼管剪刀撐，用于增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。支撐體系拼裝至頂層后安裝可調(diào)U托，并依設(shè)計標(biāo)高將各U托頂面調(diào)整至設(shè)計標(biāo)高位置。為保證碗扣支架頂部穩(wěn)定性，碗扣支架立桿上部自由高度不能大于200mm。支撐體系搭設(shè)長度方向兩側(cè)各超出頂板澆筑長度2m作為施工工作平臺，并在支撐體系兩端設(shè)置斜向支撐，搭設(shè)寬度方向使用U托、方木與車站側(cè)墻支撐牢固。3、頂板底模安裝支撐體系搭設(shè)完成后，在頂端U托上鋪設(shè)頂層縱向方木，在鋪設(shè)時必須使方木兩縱向方木接頭位于U托可調(diào)支撐處。頂層橫向方木鋪設(shè)間距按設(shè)計方案進(jìn)行，方木長度300mm、600mm兩種，鋪設(shè)時全程使用水準(zhǔn)儀控制橫向方木兩端標(biāo)高，確保與頂板底面弧線密貼，檢查準(zhǔn)確無誤后拼裝底模。4、模板支撐體系驗(yàn)收模板支撐體系驗(yàn)收時由項目技術(shù)負(fù)責(zé)人組織質(zhì)控、安全、測量等部門共同進(jìn)行驗(yàn)收，主要驗(yàn)收項目包括桿件的設(shè)置和連接，連墻件、剪刀撐等構(gòu)造是否符合要求；碗扣、螺栓等是否已全部緊固；桿件有無松動、懸空現(xiàn)象；頂端U托自由高度是否滿足要求；模板定位是否準(zhǔn)確等。4.2混凝土澆筑施工混凝土澆筑順序及澆筑速度直接影響到模板支撐體系受力情況，因此混凝土澆筑時必須合理安排砼澆筑的順序及澆筑速度。現(xiàn)場施工時使用汽車泵澆筑，澆筑原則定為首先進(jìn)行頂縱梁澆筑，之后進(jìn)行兩側(cè)側(cè)墻澆筑，每次澆筑厚度300mm，由低向高、由拱腳至跨中逐層擴(kuò)展升高，保持水平分層，直至澆筑至頂板頂面，澆筑過程中控制每小時澆筑方量≤30m3。4.3施工監(jiān)測混凝土澆筑過程中監(jiān)測項目主要包括支撐體系沉降、位移與變形觀測，每倉混凝土施工時設(shè)置水平位移監(jiān)測點(diǎn)和沉降監(jiān)測點(diǎn)各6個，監(jiān)測點(diǎn)布置在支架頂部，使用Φ14鋼筋點(diǎn)焊在支撐體系之上。主要監(jiān)測儀器：電子水準(zhǔn)儀、銦鋼尺，監(jiān)測儀器要預(yù)先進(jìn)行檢測，確保精度符合監(jiān)測要求。監(jiān)測頻率：在澆筑混凝土過程中連續(xù)監(jiān)測，每個監(jiān)測點(diǎn)約30分鐘進(jìn)行一次讀數(shù)7。控制值：支撐體系沉降控制值取10mm，預(yù)警值為監(jiān)測控制值的0.7倍，取7mm；支架水平位移控制值為8mm，預(yù)警值為監(jiān)測控制值的0.7倍，取6mm，同時在澆筑過程中安排專人全程對支撐體系進(jìn)行巡視，檢查桿件有無松動、異響等情況發(fā)生。澆筑過程中若發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)立即停止?jié)仓炷敛蟾骓椖坎恳员惚M快作出處理，情況嚴(yán)重時應(yīng)立即疏散、撤離人員和設(shè)備。車站頂板模板支撐體系施工