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地铁土建施工中的明挖车站单侧高支模体系技术措施

2022-07-13

石油化工建设 2022年5期
关键词:侧压力支撑体系单侧

缪 涛

上海申铁投资有限公司 上海 200003

1 工程概况

无锡地铁2 号线河埒口站有效站台中心里程:右CK4+632.270,且依据项目的实际在建情况,车站在设计之初便将里程的起始点以不同标段值分别进行了标记。车站主体长度为501.60m,车站内净长为500.00m。主体主要采用钢筋混凝土两层三跨框架结构,换乘点采用三层三跨框架结构。标准段设800mm 的立柱桩一排,换乘点设800mm 的立柱桩三排。车站结构由不同厚度的底板、中板以及顶板组建而成,遇平行段的基坑作业,开挖深度需以16.85m 作为平均参考值。

2 单侧三角背托模板支撑体系

2.1 模板系统的组成

此次搭建的模板支撑体系涵盖混凝土面板及横/ 竖肋等不同构件。

2.2 三角支撑系统的组成

以埋件系统和架体为核心,共同构成完整的单侧三角支架系统。

2.3 三角支撑系统的设计

本次模板的支撑体系搭建在站台及站厅2 个部位的单侧,且混凝土浇筑总高度在4~5m 之间,为了保证模板的稳定性,设架体支撑装置。面板选用的是厚度为18mm的多层板,用木工字梁作为竖肋,用10# 槽钢作为横肋。在整个混凝土三角支撑体系架设作业中,为了提升各模板层与固定构件之间的连接性和稳固性,遇单块模板结构的形式,工作人员特挑选了一定数量的自攻螺丝,以此实现两者之间的相互连接。同时,借助单项构件连接爪将横竖不同方向的肋架直接固定。针对左右、上下各相邻的模板,按照搭建顺序安插了专业的芯带插销,并配以40mm 的钢管加以支撑,从而达到最佳的稳固效果。

2.4 三角支撑系统的施工

于后台组拼模板系统,待其成型且确认无误后,吊装至工作面,准确安装到位。相邻板块用芯带连接,按照750mm 的间距有序设置三角背托支撑,前端用地脚螺栓加以固定,保证该部分的稳定性,后部则设置可调丝杆,以便根据实际需求对垂直度做合理的调整。

3 单侧三角背托模板支撑体系验算

3.1 侧压力的计算

侧压力作为混凝土浇筑作业中发生的一个力学现象,其大小数值也会直接关系到整个三角支撑体系是否处于牢靠状态,基于此,技术人员可套用以下公式对其展开详细的计算工作:

式中:γc——浇筑时所用混凝土的重力密度(m3);

t0——混凝土浇筑完的初次凝结具体时间(h);

β1——在添加外加剂后混凝土浇筑后的实际凝固系数;

β2——坍落度影响系数,取1.15;

V——灌注速度,按2m/ h 考虑;

H——侧压力作用部位至现浇面的高度,取5.2m。

在确定各项参数的具体取值后,代入公式计算,式(1)和式(2)的结果分别为56.18kN/ m2、130kN/ m2。

根据前述提及的侧压力取值方法,选取其中的较小值,即56.18kN/ m2,将其作为模板侧压力的标准值。荷载分项系数为1.2、1.4,倾倒混凝土的水平荷载取2kN/ m2,据此展开计算,确定作用在模板的总荷载设计值,即q=(56.18×1.2+2×1.4)=70.22kN/ m2。根据支架的布置情况,对其受力特点展开分析,其中单侧支架主要受混凝土侧压力,因此着重考虑此方面,即最大浇筑高度5.2m,侧压力F 为0.22kN/ m2。

3.2 支架与埋件受力计算

3.2.1 支架受力情况

考虑o 点,将其力矩视为0,则可以确定的是:F1=0.5×0.75×70.22×2.247=59.17kN;F2=0.75×70.22×2.953=155.52kN。

根据前述计算结果,进一步得知:2.777×R=F1×(2.74+2.81/ 3)+F2×(2.74/ 2),R=169.16kN。

3.2.2 支架侧面的合力

在确定F1、F2的值后,取两者的总和得到F合,即218.29kN。在此基础上结合力的矢量图做综合分析,可以确定F合和R 的合力。

(F总)=(F合)2+(R)2=218.29×218.29+169.16×169.16。如图3 所示,在夹角处于38°状态下,所得出的F总数值在276kN 上下,预埋锚筋的布设间距按300mm考虑,此时受力埋件的受力为750/ 300=2.5,此时以各个不同预埋件的拉力值为基础,最终得出F 的数值在110kN 上下,满足初始设计方案中的实际要求。

3.2.3 埋件强度验算

预埋件材料方面,采用的是Ⅱ级钢,d=25mm,根据此类基础参数,可以确定最小截面积A=3.14 ×12.52=491mm2。由此根据“σ=F/ A”的公式确定轴心受拉应力强度σ=225MPa<f=310MPa,符合要求。

3.2.4 埋件锚固强度验算

强度计算作为体现预埋件锚固作用的一项物理力学性工作,在实际的计算中,要结合彼时被埋螺栓和混凝土之间的相互黏合力度,并在此基础上开展相关数值的计算工作锚固强度:F锚=πdhτb=3.14×25×570×3.5=156.6kN>F=110.46kN。

由计算结果可知符合要求。

4 施工技术要点

4.1 模板的施工技术要点

(1)通过多重措施的落实,提高拼缝处节点的刚度,以免该部分出现裂缝宽度超限、拼缝错台问题,提供保障。

(2)水平施工缝是接缝处理中的重点内容,若该部分处理不到位,易错台、漏浆,因此必须在施工阶段加强控制。在吊模部分墙体施工环节,则要由专员准确地将吊模支设到位,保证位置准确性和稳定性,再组织混凝土浇筑作业,在此方式下,使吊模混凝土上口呈顺直的状态。并且,支模前先检查模板,判断该处是否有杂物,若有则清理干净;在下部墙体上口边沿部位粘贴双面胶条,采取此措施的目的在于避免漏浆。

(3)为提高模板系统的稳定性,配套合适规格的模板扣件,用于连接水平横肋与单侧三角支架。

(4)面板材料选用的是厚度为18mm 的木胶板,为尽可能提高资源的利用价值,此类面板多次周转使用。因此,在组拼环节需留约1mm 的缝隙,该部分用腻子胶填充,使其具有密实性与平整性,此时可有效避免板边缘吸水膨胀现象。

(5)模板的组拼及吊装。经过加工的每一块模板都需要进行预拼,预拼合格后方可对其进行抛光和刷漆。处理完成后,对这些模板进行编号,随后存放到安全位置。存放处应采取保护措施,避免对面板和龙骨翘曲造成损坏。支立前,需全面检查模板,一旦发现损坏,应立即对其进行修补。吊装过程中,将模板间缝隙接口处的螺栓拴紧,同时保证接缝处的平整性。

(6)模板加固。侧墙模板的加固通常采用三角桁架。为放置桁架后座,施工人员应在安装前预置一部分混凝土墩。为了保证操作过程的规范性,还需安排专人对整个操作过程进行检查和指挥。

4.2 支架系统的施工技术要点

4.2.1 埋件部分

(1)埋件螺杆施工中,外露部分控制在70~90mm,按300mm 的间距有序将各埋件螺杆设置到位。需注意的是,分段的起点、终点两处必须有埋件。

(2)埋件姿态控制方面,要求其与地面呈45°夹角关系,同时各埋件需共处相同的直线上。

(3)正式预埋前,以包裹塑料布的方法对地脚螺栓做有效的防护处理,以免因混凝土黏附在丝扣上而导致后续螺母连接作业无法顺利进行。

(4)地脚螺栓不可直接焊接在主筋上,为此在合适部位设附加钢筋,以便经过焊接后使地脚螺栓固定在附加钢筋上,保证其有足够的稳定性。

(5)地锚的组成部分既包括地脚螺栓和螺母,也包括垫片。施工人员应将地脚螺栓提前埋设好,随后进行混凝土浇筑作业。地脚螺栓分别埋设于地下一层和地下二层,前者与墙外间距为194mm,螺栓与螺栓之间相隔300mm。后者的埋设位置与腋角有关,大体位于底板导墙内,具体位置还需根据实际情况进行确定。为使埋件得到充分的利用,预埋埋件时,不仅要注意控制埋设角度为45°,而且要保证埋设时拉通线。施工过程中,为了避免丝扣受混凝土污染而影响下一道工序,预埋地脚螺栓前,应将其用塑料布包裹绑牢。

4.2.2 支架部分的施工技术要点

(1)支架吊装时做到轻放轻起,对堆放场地做整平处理,并叠放整齐,以免变形。

(2)为提高吊装的便捷性并保证吊装质量,提前拼装成型,借助塔吊将其吊装至现场的指定位置,以便安装。

(3)遇墙体呈90°方向作业时,要借助专业的压梁槽钢,以穿插的形式固定在6 层上下的模板下方位置。待各支架均安装完成后,方可安装埋件系统,此项工作的操作要点较多,可用钩头螺栓连接模板背楞和单侧支架,使其构成稳定的整体,并对单侧支架后座做合理的调整。

(4)此次搭建的混凝土三角架支撑体系具备一定的稳固性,尤其针对每层支撑结构下面的尾端部位,要借助穿插钢管的形式加强整个结构底板的平衡性,由此保证支架的稳定性。

4.3 模板及支架拆除的施工技术要点

(1)在侧墙部位的混凝土浇筑作业结束1d 后,技术人员依照先支→后埋的步骤对各构件展开拆除工作。

(2)经过松动处理后,拆除埋件,并确定各自的类别,分类堆放到位,后续可以根据实际需求继续使用[1-2]。

(3)将单侧支架吊至指定存放位置,模板贴靠在墙面上,配套钢管撑,使该部分模板具有稳定性。

(4)混凝土浇筑完48h 后,方可组织拆模作业。

(5)拆模结束后,进入养护环节,以加强温度和湿度的控制为重要途径,具体可以采取覆盖养护的方法,条件允许时也可以安装钻孔洒水管,以此来满足养护要求,使混凝土有效成型。

5 结语

综上所述,本工程单个流水段的侧墙模板支撑系统的施工效率较高,由6 人在3d 内即可完成,而后续的拆模可在1d 内落实到位。相比于传统的满堂支架对撑体系侧墙混凝土而言,该工程采用的方法还可降低施工难度。

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