長(zhǎng)株潭客運(yùn)專線盾構(gòu)井主體結(jié)構(gòu)內(nèi)外支模架設(shè)計(jì)與分析

焦斌斌

【摘要】 結(jié)合長(zhǎng)株潭城際鐵路客運(yùn)專線樹(shù)木嶺隧道洞身明挖段工程盾構(gòu)井主體結(jié)構(gòu)的施工方法，對(duì)放坡開(kāi)挖的盾構(gòu)井主體結(jié)構(gòu)內(nèi)外支模架分別從設(shè)計(jì)、施工、地基承載力、支架自身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等方面進(jìn)行了分析，并實(shí)踐證明是安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的。對(duì)同類工程有應(yīng)用參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】 客運(yùn)專線 主體結(jié)構(gòu) 內(nèi)外支模架

1.工程概況

樹(shù)木嶺隧道洞身明挖段施工里程為DK8+902.5～DK9+743，合計(jì)840.5米?；硬捎?～6級(jí)放坡開(kāi)挖。DK8+902.5～DK8+921.5為盾構(gòu)始發(fā)井，DK8+921.5～DK9+741.5為明挖區(qū)間，后接湘府路站。 盾構(gòu)井處基坑開(kāi)挖深度24m，盾構(gòu)井主體結(jié)構(gòu)外包尺寸33m×19.5m，高24m。

2.承重支模架設(shè)計(jì)及施工

2.1承重支模架的設(shè)計(jì)

根據(jù)計(jì)算比較，盾構(gòu)井從底板開(kāi)始自下向上施作，即：底板→側(cè)墻（盾構(gòu)始發(fā)鋼環(huán)安裝）及中隔墻→中框梁及以下墻（包括中隔墻）→頂框梁→LZ及以下墻，中板及頂板留到最后盾構(gòu)段施工結(jié)束后進(jìn)行澆筑。主體結(jié)構(gòu)施工前，應(yīng)先作好底板以下接地網(wǎng)和墊層砼，結(jié)構(gòu)外防水層等工作。

2.2承重支模架計(jì)算書

在計(jì)算強(qiáng)度時(shí)考慮的荷載主要有混凝土自重、施工及傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載、振搗混凝土產(chǎn)生的荷載、方木及模板自重。

1、支撐體系荷載計(jì)算

模板結(jié)構(gòu)體系自重標(biāo)準(zhǔn)值Q1=0.5KN/m2；

新澆混凝土（包括鋼筋）自重標(biāo)準(zhǔn)值Q2=26KN/m3，頂板最大厚度為1.0m，鋼筋混凝土均部荷載為26KN/m3*1.0m=26KN/m2；

振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q3=2KN/m2；

模板荷載為Q4=0.5KPa

施工（人員及設(shè)備）活載為Q5=2.5KPa

立桿承載力驗(yàn)算

單根立桿實(shí)際承受的荷載為0.9×0.9×38550=31226N=31.226KN

立桿理論承受的荷載為：N=ζ*A*f=0.910×489.055mm2×205N/mm2=91.233KN

立桿承受荷載實(shí)際值小于理論值，符合要求。

碗扣節(jié)點(diǎn)承載力驗(yàn)算：依據(jù)《建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》：

下碗扣組焊后剪切強(qiáng)度不小于60KN，顯然N=31.226KN<60KN，符合要求。

2、模板及支撐體系受力檢算

主體結(jié)構(gòu)頂板混凝土取最大厚度1.0米厚，混凝土密度取24kN/m3，板每立方米混凝土的鋼筋密度取1.1kN/ m3，模板荷載0.5 kPa，振搗（混凝土）荷載2 kPa，施工（人員及設(shè)備）活載2.5 kPa。

建筑施工計(jì)算手冊(cè)有關(guān)規(guī)定，模板所受荷載為組合荷載，

F板=F混+F鋼+F模+F振+F活

F板=Hg混×1.2+Hg鋼×1.2+F?！?.2+F振×1.5+F活×1.5

g混：混凝土密度

g鋼：每立方米混凝土鋼筋密度

F模：模板荷載

F振：振搗（混凝土）荷載

F活：施工（人員及設(shè)備）活載

F板=1.2×24×1.2+1.2×1.1×1.2+0.5×1.2+2×1.5+2.5×1.5

=43.5kPa

∴頂板最大荷載按43.5kPa考慮

側(cè)墻混凝土厚1.1米，澆筑速度控制在每小時(shí)1.2米，澆筑溫度控制在15℃。傾倒混凝土?xí)r采用泵管進(jìn)行澆筑，查《建筑施工手冊(cè)》第四版得： F傾取為2kPa

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》提出得新澆混凝土作用在模板上的最大側(cè)壓力公式得：

其中F：新澆混凝土對(duì)模板的最大側(cè)壓力（kPa）

rc：混凝土的重力密度（kN/m3）

t0：新澆混凝土的初凝時(shí)間（h），可按實(shí)測(cè)確定。

v：混凝土的澆筑速度（m/h）

H：混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置處至新澆筑混凝土頂面的總高度（m）

β1：外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑取1.0；摻具有緩凝作用的外加劑時(shí)取1.2

β2：混凝土塌落度影響修正系數(shù)，當(dāng)塌落度小于30mm時(shí)取0.85；50～90mm時(shí)，取1.0；110～150時(shí)，取1.15。

∴

所以側(cè)墻所受荷載最大值為66.7kPa。

3、模板拉桿計(jì)算

模板拉桿用于連接內(nèi)、外兩組模板，保持內(nèi)、外兩組模板的間距，承受混凝土側(cè)壓力和其它荷載，使模板有足夠的剛度和強(qiáng)度。本工程模板拉桿采用對(duì)拉螺栓，采用3號(hào)圓鋼制作。其計(jì)算公式為：

F=F側(cè)A

已知混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力為66.7 KN/m2，a=0.5m，b=0.5m

拉桿承受的拉力為：F=66700×0.5×0.5=16675N

查表得：直徑為M14螺栓容許拉力為17800N>16675N，滿足要求。

2.2承重支模架施工

（1）當(dāng)?shù)装寤蛑邪屙艔?qiáng)度達(dá)到2.5Mpa時(shí)，方可開(kāi)始搭設(shè)腳手架。

（2）距地面以上15cm設(shè)掃地桿，當(dāng)立桿基礎(chǔ)不在同一高度上時(shí)，必須將高處的縱向掃地桿向低處延長(zhǎng)兩跨與立桿固定，高低差不大于1m。

（3）每搭完一步腳手架后，按如表校正步距、縱距、橫距及立桿的垂直度。

（4）腳手架四邊與中間每隔三排支架立桿應(yīng)設(shè)置一道橫向剪刀撐，由底到頂連續(xù)設(shè)置。

（5）腳手架兩端與中間每隔4排立桿從頂層開(kāi)始向下每隔3步設(shè)置一道水平剪刀撐。

3.施工支模架（外模）設(shè)計(jì)及施工

3.1施工支模架（外模）設(shè)計(jì)

洞身明挖段主體結(jié)構(gòu)最高高度為24m，結(jié)構(gòu)外側(cè)的施工腳手架為雙排鋼管腳手架，搭設(shè)高度為26.0m，立桿采用單立管。

搭設(shè)尺寸為：立桿的縱距1.50m，立桿的橫距1.05m，立桿的步距1.80m。

采用的鋼管類型為φ48×3.5mm，連墻件采用2步2跨，豎向間距3.60m，水平間距3.00m。

施工均布荷載為2.0KN/m2，同時(shí)施工2層，腳手板共鋪設(shè)4層。

在外架內(nèi)設(shè)置一個(gè)之字型斜道，斜道寬度1m，坡度為1∶3。拐角處設(shè)置平臺(tái)，寬度1m。斜道的腳手板上每隔250mm-300mm設(shè)置一根防滑木條，木條厚度20-30mm。

外腳手架采用2000型密目網(wǎng)全封閉，并用乙烯安全繩將網(wǎng)與鋼管綁扎牢固。施工層下方采用安全網(wǎng)及腳手板全封閉。

3.2施工支模架（外模）施工

（1）拉線、搭設(shè)立桿，設(shè)置縱橫向掃地桿，掃地桿采用直角扣件固定在距底座上不大于200mm處在立桿上。

（2）雙排架先立里排立桿，后立外排立桿。每排立桿先立兩頭的，再立中間。立桿上的對(duì)接扣件交錯(cuò)布置。相鄰兩根立桿的接頭不應(yīng)設(shè)置在同一步內(nèi)，同步內(nèi)隔根立桿的兩個(gè)相隔接頭在高度上錯(cuò)開(kāi)不小于500mm，各接頭中心至主節(jié)點(diǎn)的距離不大于步距的1/3。

（3）木腳手板設(shè)置在三根橫向水平桿上。腳手板對(duì)接平鋪時(shí)，接頭處必須設(shè)兩橫向水平桿，腳手板外伸長(zhǎng)度為130-150mm，兩塊腳手板外伸長(zhǎng)度和不大于300mm。腳手板搭接鋪設(shè)時(shí)，接頭必須在橫向水平桿上，搭接長(zhǎng)度大于200mm，伸出橫向水平桿的長(zhǎng)度不小于100mm。

4.結(jié)論

在本工程施工過(guò)程中嚴(yán)格按照本方案進(jìn)行操作，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工序驗(yàn)收，施工質(zhì)量均符合設(shè)計(jì)及施工驗(yàn)收規(guī)范的要求，安全目標(biāo)符合要求。因此在本工程中采用的內(nèi)外支模架體系能夠滿足盾構(gòu)井主體結(jié)構(gòu)施工的穩(wěn)定性要求。同時(shí)也為類型工程提供了經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[ 1 ] JGJ130-2001， 建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[ S].

[ 2 ] JGJ 166 - 2008，建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范[ S].