桁架-斜撐式模板在明挖隧道側墻施工中的應用

孫 俊

1. 上海建工四建集團有限公司 上海 201103；2. 上海建筑改建與持續(xù)利用工程技術研究中心 上海 201103

隨著城市建設的飛速發(fā)展，地面建設已經承受不住日益膨脹的人口和緊張的土地資源所帶來的重荷；與此同時，有限的城市道路資源，難以滿足機動車輛快速增長的需要。

于是現(xiàn)代化城市逐漸從外延式的城市空間擴張走向內涵式城市地下空間開發(fā)，城市地下空間開發(fā)蓬勃發(fā)展起來。而市區(qū)長距離地下隧道正是地下空間開發(fā)的一種新的發(fā)展趨勢，能有效緩解過境交通的壓力。

市區(qū)長距離隧道的建設往往位于城市主干道的下方，而這類的地下隧道在建設的過程中，勢必對本已繁忙的地面交通造成一定的影響，盡早還路于民的需求必然迫切，因此這類工程工期相對比較緊張。如何在現(xiàn)有的施工條件下，通過優(yōu)化施工工藝，完善施工組織，從而最終達到縮短施工工期，降低對周邊環(huán)境的影響，是施工技術發(fā)展的趨勢。

1 工程概況

作為無錫第一大道的太湖大道，橫跨無錫市錫山、新區(qū)、南長、濱湖4個區(qū)，東接滬寧高速無錫東互通，西至環(huán)湖路太湖風景區(qū)。本標段為無錫市太湖大道節(jié)點改造工程SD2標，樁號K1＋889～K3＋578，全長1 689 m，工程范圍自通楊路至塘南三支路，工作主要內容為隧道主體結構的新建（圖1、圖2）。

圖1 太湖大道節(jié)點改造工程SD2標地理位置

全線圍護結構設計采用φ850 mm的SMW工法樁，長15～17 m，采用第1道鋼筋混凝土支撐，第2道φ609 mm鋼管支撐。

全線采用4車道，結構尺寸為底板厚850 mm，側墻厚850 mm，頂板厚500 mm，頂板折板厚500～850 mm漸變，中隔墻厚700 mm。結構內凈高為5.20 m，凈寬為8.60 m。

圖2 太湖大道節(jié)點改造工程SD2標標準段斷面

本工程隧道結構的特點在于，隧道常規(guī)段結構類型簡單，形式單一，隧道幾何尺寸完全相同。

2 施工難點及對策

針對本工程隧道結構的特點，常規(guī)的隧道結構施工順序為：先施工結構底板，然后一次性施工隧道側墻及頂板，最后施工防撞墻（圖3）。

圖3 常規(guī)隧道結構施工順序

但常規(guī)的施工方法有以下缺點[1-2]：

1）常規(guī)的側墻-頂板一次性施工，對于排架的搭設及側墻支模相對比較繁瑣，由于側墻的支模與頂板排架搭設融合在了一起，增加了整個排架及模板體系的復雜程度，降低了施工效率；同時，在頂板澆筑完成后，側墻模板的拆除已經無法采用機械化施工，必須由人工進行拆除，導致模板拆除效率較低。

2）常規(guī)的隧道結構防撞墻均與側墻分開，在結構施工完成后，再進行防撞墻的施工，由于結構施工完成后形成了一個相對封閉的施工環(huán)境，造成防撞墻施工組織相對困難，施工效率比較低。

針對常規(guī)方法施工效率較低的缺點，我們改變思路，將復雜的施工方法簡單化，引入側墻-防撞墻一體化設計施工理念，側墻-頂板分次施工理念。

調整施工步驟為：先澆筑結構底板，再單獨澆筑側墻，最后澆筑頂板（圖4）。

通過上述施工順序的調整，規(guī)避了常規(guī)方法的缺點，有利于隧道結構的高效施工，主要表現(xiàn)為：

1）側墻-防撞墻一體化施工，將原本繁瑣的防撞墻單獨施工工況融入到側墻施工中，一次性完成，提高效率。

圖4 調整后的側墻-頂板澆筑順序

2）側墻-頂板分次施工，將原本復雜的排架的搭設及側墻支模拆分成2道相對簡單的工序，機械化施工的程度更高，由于施工相互不受干擾，有利于結構的高效施工。

3）本工程對側墻-頂板分次澆筑、側墻-防撞墻一次澆筑成型技術的應用，導致結構施工順序的調整，為側墻支模采用工具化、機械化施工創(chuàng)造了條件，有利于結構的高效施工。

3 桁架-斜撐式大型側墻整體鋼模板施工技術

本工程對側墻-頂板分次澆筑、側墻-防撞墻一次澆筑成型技術的應用，導致結構施工順序的調整，為側墻支模采用工具化、機械化施工創(chuàng)造了條件，側墻支模不再受制于頂板。對于側墻模板的設計我們力求定型化、工具化、機械化，既要方便安拆，加快施工速度，又要保證模板本身的剛度要求，確保構件尺寸符合要求。

3.1 桁架-斜撐式大型側墻整體鋼模板設計

1）單塊模板面板采用平面和曲面組合而成。

2）模板采用桁架＋斜撐作為傳力體系，桁架與斜撐可拆卸。

3）斜撐采用螺桿絲牙接頭，可調節(jié)松緊度。

4）模板底部采用槽鋼壓條，通過螺栓與預埋鋼筋連接。

5）桁架背部采用木方與預埋鋼筋頂緊。

針對工期和模板強度剛度的因素，整體大鋼模板＋鋼桁架的形式較為便捷；針對結構線形控制和施工可操作性，每塊大鋼模板寬2 m，模板之間通過螺栓連接；為了達到同步施工的要求，在模板下部1 m范圍內，按照防撞墻形狀設計成曲線狀，模板整體呈喇叭口狀（圖5）。

模板面板采用厚5 mm的鋼板，包括墻體平面和防撞墻曲面2個部分。面板背面橫向加設6.3#槽鋼，間距300 mm；防撞墻曲面部位荷載影響較大，改為加設8#槽鋼，豎向間距260 mm。面板四周焊接鋼邊框，兩側豎向邊框開孔，間距300 mm；上邊與下邊加設短鋼板肋，底部加設鋼板墊塊。

每塊鋼模板支撐包含2榀豎向鋼桁架和2根鋼管斜撐。桁架由7.5#角鋼通過節(jié)點板焊接而成，2榀桁架之間加設2道水平牽桿和2道豎向牽桿，在桁架底部額外增加1塊厚12 mm加勁板，桁架上端加設厚16 mm吊裝耳板。鋼管斜撐直徑120 mm，壁厚5 mm，兩端螺桿（粗絲牙）分別與桁架耳板和地面預埋件連接，可調節(jié)長短－30～30 cm。

圖5 桁架-斜撐式大型側墻整體鋼模板

由于墻體高度達到4.3 m，一次性新澆混凝土對模板底部側壓力較大，且模板下部呈外張八字形，混凝土會對模板產生向上的頂力。故模板系統(tǒng)的固定包括3個部分：

1）斜向預埋φ22 mm鋼筋（帶絲牙），在桁架加勁板處加設雙拼8#槽鋼壓條。

2）豎向預埋長30 cm（埋入底板20 cm、露出10 cm）的φ22 mm鋼筋，在鋼桁架底部增加側向水平撐。

3）鋼管斜撐下端處與預埋固定耳板插銷連接。

3.2 桁架-斜撐式大型側墻整體鋼模板現(xiàn)場應用

3.2.1 前期準備

1）模板本身：每次施工前檢查每塊模板表面的平整度，以及模板各焊接節(jié)點、螺桿絲牙等的完好情況，并涂抹脫模劑。

2）現(xiàn)場工作面：確保放出模板底口邊線、各預埋件是否齊全、施工機械、工具和人員到位。

3.2.2 安裝施工

施工流程：定位→初步固定→調直、調線形→連接→固定→密封。

1）定位：吊放模板，模板底口對準邊線；在運輸吊裝時，注意吊點和碰撞，防止模板變形。

2）初步固定：模板就位后，鋼管斜撐初步與耳板連接，防止模板倒塌，之后松開吊鉤。

3）調直、調線形：旋轉鋼管斜撐，使鋼模板垂直度達到要求、模板上口邊線呈直線型；調直過程中保持模板下口定位不偏移；調直與調線形同步進行，綜合考慮。

4）連接：螺栓連接2塊模板豎向邊框，邊框與邊框之間緊密連接，保證不漏漿。

5）固定：模板下部采用雙拼槽鋼壓條形式，螺帽擰緊；安放縱向和橫向木方、楔緊，側向支撐鋼桁架；鋼管斜撐要隨時檢查，保證直線型，不得彎曲。

3.2.3 混凝土澆筑

1）混凝土澆筑之前地板鑿毛處理，清理墻體內部雜物。

2）混凝土澆筑落差高度超過2 m，增加串筒；分層澆筑，每層不超過40 cm。

3）采用插入式振搗棒，插點均勻，逐點移動，快插慢拔，均勻振搗；由于鋼模板對混凝土表面氣泡有不利影響，故采用大功率的振搗棒，效果顯著。

4）加強在防撞墻部位混凝土的振搗，特別是陰角處，內部振搗同時外部配合手工敲打。

3.2.4 拆模

拆模流程：拆除鋼桁架的水平側向支撐→松開壓條螺帽→用小榔頭逐步敲打模板背面木楞→掛鋼絲繩→拿掉鋼管斜撐→起吊[3-4]。

4 結語

與傳統(tǒng)墻模板由多個小模板拼裝而成的方法相比，整體大鋼模拼縫減少，平整度控制好；下部防撞墻與主體結構一次成型，整體線形和曲面線形控制好；模板之間連接工作量減少，節(jié)省了搭設腳手架的工序；拆卸、安裝、吊裝簡便易行。

本模板系統(tǒng)的主要優(yōu)點具體為：

1）采用定型化設計，質量輕，吊裝運輸簡便。經測算，單節(jié)模板質量約為500 kg，便于地面轉移。

2）占用空間少，在指定區(qū)域可集中堆放，有效地保證現(xiàn)場和道路的暢通，現(xiàn)場平面布置更加靈活。

3）施工作業(yè)效率高，與一般模板相比更能快速完成施工作業(yè)。正常情況下，由1臺吊機配合，8名工人1 d便可完成300 m2的模板安裝，即30 m為一施工段的隧道結構，1 d即可完成模板安裝。

4）成型效果好，特別是在曲面段，線形流暢圓潤。

基于上述優(yōu)點，大鋼模的使用克服了以往施工存在的缺點，安裝方便，作業(yè)效率高，占地面積小，使用安全可靠，成型效果好，對今后類似的隧道結構施工有很好的借鑒意義。