防水砼大體積箱涵邊墻模板設(shè)計

摘要：本文主要通過引用某大體積涵箱工程，從而對防水砼大體積箱涵邊墻模板的設(shè)計方案進行分析與探討，

關(guān)鍵詞：防水砼;大體積箱涵;邊墻模板設(shè)計

箱涵的結(jié)構(gòu)主要是應(yīng)用鋼筋混凝土，其大體結(jié)構(gòu)是由一個或多個矩形端面構(gòu)成。防水砼大體積箱涵在生活中比較常見，在箱涵工程中，其邊墻模板的設(shè)計是最為重要的一個環(huán)節(jié)，因此對于防水砼大體積箱涵邊墻模板的設(shè)計，其設(shè)計方案不僅需要滿足加固模板的要求，更需要達到防水的效果。箱涵的施工通常采用現(xiàn)澆的方式，具體步驟為開挖溝槽、設(shè)置底層、墊層混凝土、綁扎鋼筋、支模、拆模、回填土。下面將結(jié)合具體工程對防水砼大體積箱涵邊墻魔板設(shè)計進行分析。

一、工程概況

鄭東新區(qū)北三環(huán)隧道及地面道路工程第三標段位于鄭州市鄭東新區(qū)龍湖區(qū)南部，為龍湖區(qū)的一條東西向城市快速路，規(guī)劃紅線寬80米。其向西在中州大道處接現(xiàn)有北三環(huán)，向東延伸至京港澳高速以東。主要包括北三環(huán)隧道主體，樁號K2+940～K3+730，全長790米。與北三環(huán)隧道交叉的龍源十三街隧道主體（樁號K1+650～K1+760），位于北三環(huán)隧道下面垂直穿過，全長110米。兩段隧道共900米。本場地勘察期間地下水位埋深3.2～7.6m（高程78.5m～81.87m），屬第四系潛水。地下水位年變幅1.0～2.0m，近5年最高水位埋深2.0m左右（相對高程83.0m左右），歷史最高水位埋深0m。隧道主體長年處于地下水位線以下，采用明挖法進行隧道施工，開挖深度最淺為5.8m，最深處24.5m。基坑開挖前已通過綜合降水法將地下水位降至高程65m處，滿足施工需要。由于隧道主體位于水位線以下，因此隧道對防水有較高的要求。

二、邊墻模板的設(shè)計方案

首先綁扎側(cè)墻鋼筋，對施工縫進行徹底清理，用電鏟鑿毛混凝土，并將其沖洗干凈，然后對兩道水泥級進行涂刷使其滲透結(jié)晶，最后進行側(cè)墻立模，鑿毛工程中注意避免對止水帶造成擾動。側(cè)模具體安裝順序為鋼筋綁扎、吊裝側(cè)墻模板、橫豎靠帶、支撐系統(tǒng)安裝、驗收、澆注、混凝土頂板。為達到嚴格的防水要求，在外墻施工過程中，不采用穿墻螺桿，支立采用外靠內(nèi)撐法，必須確保側(cè)壁的幾何尺寸符合設(shè)計要求。

三、邊墻模板設(shè)計計算

（一）荷載計算

首先對各類荷載進行計算，具體如表1所示，并計算出邊墻模板結(jié)構(gòu)的荷載組合，具體如表2所示。針對邊墻模板結(jié)構(gòu)的剛度，對其最大變形值有以下要求，外露模板結(jié)構(gòu)表面不做裝修的，其剛度要求是模板構(gòu)件計算跨度的1/450.隱蔽模板結(jié)構(gòu)便面需要做裝修的其要求剛度為構(gòu)件計算跨度的1/250.支撐結(jié)構(gòu)的彈性撓度或壓縮變形度的要求為低于相應(yīng)機構(gòu)跨度的1/1000，組合剛模板結(jié)構(gòu)的撓度應(yīng)在規(guī)范要求內(nèi)。

表1" 荷載類別與編號

荷載編號

荷載名稱

荷載類別

①

施工人員及施工設(shè)備的自重

活荷載

②

模板結(jié)構(gòu)的自重

恒荷載

③

鋼筋自重

恒荷載

④

傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載

活荷載

⑤

振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載

活荷載

⑥

新澆混凝土對模板側(cè)面產(chǎn)生的壓力

恒荷載

⑦

新澆混凝土自重

恒荷載

表2一般模板結(jié)構(gòu)的荷載組合

模板結(jié)構(gòu)項目

荷載組合

計算承載能力

驗算剛度

大體積機構(gòu)的側(cè)面模板

（柱邊長大于300mm，

墻厚度大于100mm）

①②③⑦四種荷載總和

②③⑦荷載總和

梁、拱、柱邊長小于300mm，

墻厚度在100mm以內(nèi)

②③⑤⑦荷載總和

②③⑦荷載總和

平板與薄殼的模板和支架

⑤⑥荷載總和

⑥

拱、梁模板的底板與支架

④⑥荷載總和

⑥

（二）支撐鋼楞計算

鋼模板所傳遞的集中荷載主要由次鋼楞承受，其載荷計算方法為均布載荷計算。主鋼楞的間距與次鋼楞的計算跨度相等。通常情況下是兩跨以上的連續(xù)鋼楞，以不等跨連續(xù)梁計算跨度不等的情況。對懸臂端的抗彎強度和撓度同時也進行驗算。主鋼楞的荷載即為次鋼楞所承受的集中荷載，以主鋼楞的計算跨度作為拉桿的間距，懸臂梁、簡支梁及連續(xù)梁均應(yīng)根據(jù)實際情況驗算其抗彎強度和撓度。

1、次鋼楞的荷載計算，

計算新澆混凝土對模板側(cè)面的壓力標準值（F）的計算公式為以下兩種：F=0.22γ_ct₀β₁β₂V^1/2、F=γ_cH.具體γ_c、t₀、β₁、β₂分別為混凝土的重力密度、混凝土的初凝時間、外加劑影響修正系數(shù)、混凝土坍落度影響修正系數(shù)、混凝土澆注速度。當(dāng)不摻外加劑時，β₁值取1.H為混凝土側(cè)壓力計算位置處與新澆混凝土頂面距離高度。根據(jù)本次工程的實際情況計算出新澆混凝土對模板側(cè)面壓力值為50.48KN/m²，根據(jù)相應(yīng)的計算公式計算出側(cè)壓力的設(shè)計值。并計算出混凝土傾倒時對垂直面模板產(chǎn)生的荷載值，從而得出側(cè)壓力的合計值。根據(jù)圓鋼管截面抵抗矩、次鋼楞連續(xù)承受最大彎矩計算出抗彎強度，確保設(shè)計值滿足強度要求。根據(jù)新澆混凝土側(cè)壓力的標準荷載F對混凝土撓度進行驗算。由于圓鋼管的慣性距及彈性模量為已知值，從而確保鋼楞的容許撓度滿足規(guī)定范圍。

2、主鋼楞驗算

主鋼楞的荷載計算，其計算方式為次鋼楞已含反力與中跨反力值相加，其結(jié)果即為次鋼楞支座最大反力P，其強度M=1/4PL，L為主鋼楞的長度，最后根據(jù)其圓管截面抵抗矩進行強度驗算，確保其強度滿足設(shè)計要求。具體計算簡圖如下圖所示

在對邊墻模板設(shè)計計算完成以后，并且立支完成以后，進行校模，需要將垂直度偏差進行調(diào)整，以確保其在正常范圍內(nèi)。為了增加支架系統(tǒng)的穩(wěn)定性，需要加固腳手架支撐系統(tǒng)，加固方式為垂直和水平面內(nèi)剪刀撐加固。外墻模板由28號公字鋼豎楞，每根鋼楞間距為700毫米，在其下部將螺栓預(yù)先埋好，在28號工字鋼外側(cè)采用10號槽鋼背靠背的形式放置，最后采用螺栓固定。工字鋼上下部均用同樣的方法固定。在頂板鋼筋上部橫向通拉鋼筋。根據(jù)計算得出的公字鋼的擾度，可適當(dāng)增加公字鋼的剛度，在工字鋼中間采用多跟雙排腳手架對公字鋼進行水平撐頂緊，并在其兩端用鋼筋拉緊，從而形成桁架。采用這種方式可有效防止中間模板的變形。

在對防水砼大體積箱涵邊墻模板進行設(shè)計時應(yīng)主要根據(jù)箱涵的高度、水位線等具體進行測算，并根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進行設(shè)計。模板設(shè)計的主要環(huán)節(jié)對模板的負載、混凝土撓度、強度等進行計算，并對模板側(cè)壓力進行計算，在進行設(shè)計驗算時應(yīng)用的主要參數(shù)為混凝土的重力密度、新澆混凝土的初凝時間、混凝土溫度、混凝土澆灌速度等，具體的參數(shù)值應(yīng)根據(jù)實際施工情況而定。大體積箱涵邊墻模板設(shè)計的要點即為對設(shè)計進行計算，設(shè)計計算是確保工程質(zhì)量的關(guān)鍵，計算的準確性決定了箱涵邊墻的防水性能。

結(jié)束語

本次工程中箱涵邊墻模板的設(shè)計采用明挖深基坑，箱涵的高度控制在10m以內(nèi)，對防水有嚴格的要求限制。在對防水砼大體積箱涵模板進行固定時是不允許采用穿墻對拉螺栓，此次大體積箱涵模板的設(shè)計均很好地滿足了防水要求，對其穩(wěn)定性和剛度均進行了嚴密的驗算，并且經(jīng)過了施工的實際驗證，完全符合實際要求。箱涵的垂直度和外墻平整度均良好，回填土和停止建水后，箱涵主體仍未出現(xiàn)任何滲漏想象，確保了施工的質(zhì)量。

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