张光亮

摘要：通过杏锦路提升改造工程三南路下穿隧道U型槽侧墙的施工实例，具体阐述了单侧模板体系的设计与施工工艺。在不使用穿墙对拉螺杆的前提下，利用单侧模板桁架实现了对侧墙混凝土浇筑的支撑加固，保证了隧道EVA防水板的质量，确保隧道全封闭防水方案的实现。

关键词：下穿隧道；單侧模板桁架；EVA防水板；设计及施工技术

1、前言

1.1、工程概况

杏锦路下穿隧道为部分互通立交，杏锦路主车道下穿三南路，辅道与三南路平面交叉。下穿隧道全长386m，其中南侧U型槽长160m，分为8节段，北侧U型槽长140m，分为7节段，暗埋段隧道86m，28m+30m+28m布置。

1.2、设计背景

隧道纵坡为V字坡，堵水技术是关键，隧道采用EVA防水板全封闭防排水方案。常规的隧道侧墙模板加固方法是在基坑围护桩上植筋，将拉杆与植入的钢筋焊接，与模板背楞锁定加固。该施工方法，会导致防水板上形成大量的孔洞，破坏防水效果。

为达到隧道的防水要求，本隧道侧墙模板加固，采用了单边桁架模板的整体顶撑方案，不用穿墙拉杆，而是利用桁架刚度大的特点，形成对模板的单边顶撑加固。

2、构造设计

2.1、隧道U型槽构造

U型槽结构尺寸根据埋置深度采用不同参数，结构侧墙厚度为60～80cm，结构底板厚度为60～100cm，侧墙高度为232.8～759.6cm。

U型槽横断面布置图如图1所示：

2.2单边桁架构造设计

根据U型槽不同高度，桁架设置成5.27m标准节及2.30m的加高节，通过高强螺栓连接实现加高。单片桁架采用双拼[16为主背楞，双拼[14作为横梁及背斜撑，单支[14作为支撑连接系，通过焊接形成成榀三角桁架。如图2所示。

单节段20m侧墙布置21榀桁架，通过φ48.3钢管连接形成整体。在U型槽底板的直角处，用连接套筒，将桁架模板与预埋的JL32地锚连接锁定，做为桁架底端的固定点。地锚拉力分解为水平力F1和垂直方向的力F2，平衡浇筑混凝土的侧压力和模板的上浮。如图3所示。

3.受力验算

3.1、侧墙新浇混凝土最大侧压力计算

3.1.1、公式计算

（1）

（2）

取二者最小值为36.432 ；

考虑振捣混凝土时对侧面模板的水平压力，按4 考虑 [2]；

因此，模板承受新浇混凝土最大侧压力为36.432×1.2+4×1.4=49.318。

3.1.2、泵送冲击力计算

泵送混凝土对水平模板的最大冲击力 （KN）一般按下式计算：

（4）

将 代入公式（4），得：

（5）

计算结果 ，当浇灌速度较小时（<40m?/h），泵送的冲击力很小，可不考虑。

综上，模板承受新浇混凝土最大侧压力为 =49.318KPa（4.93t/㎡）。

3.1.3、有效压头计算

混凝土的有效压头，由式（3）计算可知：

3.2、模板及支架验算

3.2.1、墙体模板

（1）面板验算

将面板视为两边支撑在木梁上的多跨连续梁计算，面板长2440mm，宽度b=1220mm，按1米宽板带计算，面板为1.2mm胶合板，木梁间距为 =200mm。

竹胶板参数（松木模板）： ；

。

强度验算：

面板最大弯矩： ；

面板的截面系数： ；

应力： ，满足要求。

刚度验算：

刚度验算采用标准荷载，同时不考虑振动荷载的作用，则

。

面板截面惯性矩： ；

面板挠度验算：

，满足要求。

（2）木梁验算

10×10方木作为竖肋支承在横向背楞上，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

木工字梁上的荷载为：

-混凝土的侧压力； -木梁之间的水平距离。

强度验算：

最大弯矩

10×10木梁截面系数：

应力 ，满足要求。

刚度验算：

木梁悬臂部分 =400mm，悬臂挠度验算：

木梁截面惯性矩 ；

木梁悬臂挠度

挠度验算：

木梁跨距 ；

-悬臂部分长度与跨中部分长度之比： ；

满足要求。

（3）背楞验算

双[12槽钢为模板横肋，三角桁架作用其上，由三角桁架支撑受力，横向背楞也按连续梁计算，其跨距为1000mm。将作用在槽钢背楞上的集中荷载化为均布荷载，取其承受最大荷载的情况：

强度验算：

最大弯矩

双12#槽钢截面模数：

应力 ，满足要求。

其中：

—Q235钢材抗弯强度设计值，取215 ；L—2[14槽钢的惯性矩，i= ；E—钢材弹性模量，取 ；

刚度验算：

背楞悬臂部分 =400mm，悬臂挠度验算：

背楞截面惯性矩 ；

悬臂挠度验算：

满足要求。

跨中挠度验算：

背楞跨距 ， -悬臂部分长度与跨中部分长度之比：

满足要求。

3.2.2、支架受力计算

支架按间距1000mm布置。本工程下穿通道U型槽高度随里程变化，因此支架受力验算取代表性的最高节U槽A8板进行计算。

桁架纵向间距1000mm布置，锚固螺栓（JL32）纵向间距为500mm，锚固深度为600mm，地脚螺栓端部采用“螺母+锚垫板”作为锚板锚固。如图4所示。

（1）支反力R计算

分析支架受力情况：取O点的力矩为0，则有：

（2）合力 计算，如图5所示。

单根螺栓受力 。

（3）埋件强度验算

埋件采用JL32精扎螺纹钢作为预埋件，公称面积 为804.2 ，轴心抗拉强度标准值 为785 。

，满足要求。

（4）埋件锚固强度验算

本工程支架采用JL32精扎螺纹钢作为锚栓，锚固深度为 =600mm。地脚螺栓端部采用“螺母+锚垫板”作为锚板锚固。锚固强度按照下列公式计算[3]：

①带锚板地脚螺栓的锚固力F按冲切强度计算：

-锚板周长， mm； -地脚螺栓在混凝土基础内的锚固深度，取值600mm； -C40混凝土容许剪切强度，取值1.35 N/ 。

②按局部抗压强度计算：

-锚板边长，取值130mm； -螺栓直径，取值32mm；

-C40混凝土局部挤压强度设计值，为0.95fc，取值38 N/ 。

③按锥体破坏，取安全系数K=2，计算：

-锚板边长，取值130mm； -混凝土抗压强度设计值，取值40 N/ ； -锚固深度，取值600mm。

取三者最小值，为421.2KN>196.7KN，满足要求。

4.施工工艺

4.1、工艺流程

4.2、施工工序

（1）、在U型槽底板墙角处，45°整齐地预埋好JL32精轧螺纹钢，采用背楞锁定成直线，确保后期安装锁口整齐。

（2）、按照U型槽高度，采用组合钢木结合模板，配置侧模板，并加工成型。

（3）、背楞为两根[12槽钢焊接组成，背楞作用是将支架的力平均分配，作用于整个模板。用勾头螺栓把背楞安装在模板背面。

（4）、分组吊装桁架就位，采用Φ48钢管将桁架，连接成整体。用桁架尾部调节丝杆，调整模板垂直度。

（5）、根据地面上的墙体位置线，调整支架位置，使模板底部位置到位，与底板结合紧密，套筒锁定JL32地锚，形成桁架稳定加固。桁架顶部的悬臂端与围护桩形成对拉固定。

测量复测线型，检测平整度以及线形，浇筑侧墙混凝土。

5、结论

单侧桁架模板支撑体系，它解决了单侧配设模板而不使用穿墙螺栓控制模板侧压力的支撑难题，可在轨道交通等明挖隧道框架结构等工程施工中得到应用及推广[4]。

参考文献

[1] 厦门中平公路勘察设计院有限公司. 杏锦路提升改造工程施工图设计，第三册；

[2] 周水兴，何兆益等. 路桥施工计算手冊. 北京：人民交通出版社，2001.5；

[3] 江正荣. 建筑施工计算手册. -2版. 北京：中国建筑工业出版社，2007；

[4] 刘少雨. 单侧墙可移动式三角桁架模板的施工与应用. 济南：中铁十四局集团有限公司，250014。

（作者单位：中交三航局厦门分公司）