自行式鋼模臺(tái)車澆筑地鐵車站高邊墻研究與應(yīng)用

唐 誠

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰，611830)

1 工程概況

1.1 車站概況

成都軌道交通19號(hào)線二期工程紅蓮村南站(以下簡稱“車站”)，為地下二層15.6m島式站臺(tái)明挖車站。車站總長為429.900m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度27.6m，有效站臺(tái)長度186m。車站采用明挖順筑法施工，基坑北側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁結(jié)合錨索體系，東西端頭和南側(cè)采用放坡+土釘墻的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。

1.2 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

車站為地下二層結(jié)構(gòu)，底板坐落在中風(fēng)化泥巖或中風(fēng)化砂巖上，基坑底寬度27.4m～33.1m，深度22.1m～26.0m。底板結(jié)構(gòu)為1000mm厚C35、P10防水混凝土。標(biāo)準(zhǔn)段負(fù)二層側(cè)墻高8.45m，厚度800mm的C35、P10防水混凝土，中板為400mm～500mm厚C35混凝土；標(biāo)準(zhǔn)段負(fù)一層側(cè)墻高7.9m，厚度800mm；頂板厚900mm，均為C35、P8防水混凝土。車站側(cè)墻均較常規(guī)的房建結(jié)構(gòu)高且厚。

2 車站高邊墻模板選型

隨著社會(huì)的發(fā)展，地鐵建設(shè)的需求越來越大，質(zhì)量要求也越來越高，為保證車站的運(yùn)營和使用功能，尤其是側(cè)墻質(zhì)量直接關(guān)系車站的滲漏水問題，而模板的施工工藝直接決定了側(cè)墻的施工質(zhì)量，因此，模板工藝的選擇就顯得尤為重要。目前地鐵車站建設(shè)中，常用于側(cè)墻混凝土澆筑的模板有以下幾種形式：①散拼對(duì)頂木模；②裝配式三角鋼模；③自行式鋼模臺(tái)車。

2.1 模板類型簡介

(1)散拼對(duì)頂木模：地下車站與常見的房屋建筑不同，由于側(cè)墻高度較高，厚度較厚，混凝土側(cè)壓力大。當(dāng)采用普通黑膠模板進(jìn)行側(cè)墻混凝土澆筑時(shí)，鑒于側(cè)墻防水要求，不能采用對(duì)拉螺栓或拉片進(jìn)行模板固定。模板安裝時(shí)，側(cè)墻兩側(cè)模板及主、次楞背后均須通過鋼管對(duì)頂?shù)姆绞綄⒛０骞潭?，澆筑成型混凝土外觀拼縫較多，木模剛度低容易出現(xiàn)“脹肚子”現(xiàn)象，混凝土線型質(zhì)量差。同時(shí)混凝土澆筑后無法拆除側(cè)墻內(nèi)模板，需與中板支撐架體同時(shí)拆除，一次性模板投入量大[1]。

(2)裝配式三角鋼模：裝配式三角鋼模為2.5m寬的拼裝鋼模，節(jié)段間通過高強(qiáng)螺栓連接，高度根據(jù)側(cè)墻高度調(diào)整(7m～9m)，面板為6mm厚Q235鋼板，側(cè)墻內(nèi)外側(cè)鋼模通過三角桁架固定，三角桁架底部通過預(yù)埋地腳圓鋼固定，頂部通過精軋螺紋鋼對(duì)拉，外側(cè)桁架設(shè)斜撐加固。模板長度可根據(jù)澆筑段側(cè)墻長度調(diào)整，應(yīng)用較為靈活，不受施工段落的影響，但模板體系安拆較為復(fù)雜，輔助設(shè)備較多，工時(shí)較長[2]。

(3)自行式鋼模臺(tái)車：自行式鋼模臺(tái)車是利用已拼裝完成的整段鋼模臺(tái)車，長度24m，高度根據(jù)側(cè)墻高度調(diào)整(8m～9m)，面板為6mm厚Q235鋼板，模板體系背后豎向設(shè)置槽鋼桁架體系，桁架由槽鋼加工而成，桁架內(nèi)外側(cè)主弦桿采用雙拼[14b槽鋼，中間次弦桿采用單[10b槽鋼，槽鋼之間采用滿焊連接。側(cè)墻外側(cè)每榀桁架之間采用φ48.3×3.5mm鋼管連接成整體；內(nèi)側(cè)每榀桁架通過大型鋼模板及φ48.3×3.5mm鋼管連接成整體，通過底部鋼軌，可整體向前滑移。支架加固方式：底部通過結(jié)構(gòu)底板澆筑時(shí)預(yù)埋的φ32圓鋼進(jìn)行錨固，頂部通過內(nèi)外側(cè)模板頂端φ32圓鋼對(duì)拉[3]。

2.2 分析對(duì)比

(1)散拼對(duì)頂木模：優(yōu)點(diǎn)是工藝比較成熟，市場上很常見容易購買，隨用隨到；缺點(diǎn)是一次性投入材料用量大，澆筑成型的混凝土外觀質(zhì)量較差，結(jié)構(gòu)防水效果不能保證，且施工成本高。

(2)裝配式三角鋼模：優(yōu)點(diǎn)是施工靈活，可用于異形墻體施工，特別是一些轉(zhuǎn)角、端墻部位，混凝土外觀質(zhì)量好，防水效果佳；缺點(diǎn)是鋼模板需要人工配合大型吊裝輔助設(shè)備安拆，重復(fù)安拆工序多，工時(shí)較長，成本也比較高。

(3)自行式鋼模臺(tái)車：優(yōu)點(diǎn)是混凝土外觀質(zhì)量好，防水效果佳，通過鋼模臺(tái)車底部軌道滑動(dòng)，大大地減少了重復(fù)安拆的工序，工時(shí)短，且施工成本較低；缺點(diǎn)是鋼模臺(tái)車需要根據(jù)車站尺寸提前定制，同時(shí)施工段落比較固定，常用于標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)施工，一次性費(fèi)用投入較大，適用于長車站施工，以攤銷模板周轉(zhuǎn)使用費(fèi)。

經(jīng)對(duì)比分析，本車站總長約430m，標(biāo)準(zhǔn)段長度占總里程的70%，標(biāo)準(zhǔn)段側(cè)墻高度統(tǒng)一，同時(shí)結(jié)合本工程建設(shè)工期緊和防水要求高的特點(diǎn)，擬選用自行式鋼模臺(tái)車進(jìn)行車站側(cè)墻施工。

3 自行式鋼模臺(tái)車設(shè)計(jì)

自行式鋼模臺(tái)車，鋼模板寬2.0m，高度根據(jù)側(cè)墻高度調(diào)節(jié)(8m～9m)，材質(zhì)為Q235B鋼板，面板采用6mm鋼板制作而成，面板背后豎向設(shè)置[10b槽鋼背肋，背肋中心間距為0.33m，橫向設(shè)置雙拼[12槽鋼主肋，主肋間距1.0m。鋼模之間采用20#螺栓連接，單塊鋼模重1.2t[4]。

鋼模板體系背后豎向設(shè)置槽鋼桁架體系，桁架由槽鋼加工而成，桁架內(nèi)外側(cè)主弦桿采用雙拼[14b槽鋼，中間次弦桿采用單[10b槽鋼，槽鋼之間采用滿焊連接。每榀桁架之間采用φ48.3×3.5mm鋼管連接成整體，鋼模板與背后桁架體系采用L型鉤頭螺栓連接形成整體鋼模臺(tái)車，通過底部鋼軌和行走系統(tǒng)，可整體向前滑移。行走系統(tǒng)通過電機(jī)提供動(dòng)力，車輪在鋼軌上行走。

鋼模臺(tái)車固定方式：①施工負(fù)二層側(cè)墻：側(cè)墻內(nèi)外自行式鋼模臺(tái)車底部通過結(jié)構(gòu)底板澆筑時(shí)預(yù)埋的φ32圓鋼進(jìn)行錨固，頂部通過內(nèi)外側(cè)模板頂端φ32圓鋼對(duì)拉固定；②施工負(fù)一層側(cè)墻：側(cè)墻內(nèi)側(cè)自行式鋼模臺(tái)車底部通過預(yù)埋圓鋼進(jìn)行錨固，外側(cè)通過預(yù)埋負(fù)二層側(cè)墻圓鋼錨固+鋼管架體支撐+拋撐的形式進(jìn)行固定。

4 自行式鋼模臺(tái)車應(yīng)用

4.1 自行式鋼模臺(tái)車安裝

安裝移動(dòng)式鋼模臺(tái)車：側(cè)墻模板、支架安裝優(yōu)先安裝內(nèi)側(cè)。桁架及模板通過汽車吊或塔吊將散件吊放至車站底板，然后采用鋼管斜撐進(jìn)行臨時(shí)固定，依次拼裝鋼模板和桁架體系，形成整體后坐落于鋼軌上。

先吊裝第一塊模板，模板下口與預(yù)先彈好的墻邊線對(duì)齊，然后臨時(shí)用鋼管支撐。安裝內(nèi)側(cè)桁架，內(nèi)側(cè)桁架第一次安裝需先安裝行走系統(tǒng)及調(diào)節(jié)系統(tǒng)，單榀吊裝桁架并與下部系統(tǒng)相連，同時(shí)與預(yù)埋地腳鋼筋臨時(shí)固定，一次安裝3～4榀，安裝完成后，采用底部壓梁將桁架整體固定，隨后采用勾頭螺栓與大型鋼模板連接，形成穩(wěn)定的模板、支架體系。隨后依次安裝鋼模、桁架，最終連接成整體。二次施工內(nèi)側(cè)模板支架體系，可直接沿滑軌移動(dòng)。

安裝側(cè)墻外側(cè)鋼模板：外側(cè)鋼模板背后采用桁架支撐，為確保外側(cè)桁架安裝時(shí)架體的安全，需在側(cè)墻外側(cè)用鋼管支架搭設(shè)施工平臺(tái)，支架立桿橫距0.9m，縱距0.9m，步距1.2m。作業(yè)層鋪設(shè)鋼腳手板。架體外側(cè)設(shè)擋腳板、防護(hù)欄桿，并在支架外側(cè)立面滿掛密目安全網(wǎng)。側(cè)墻模板下端設(shè)置可調(diào)頂托，頂托上放置[10槽鋼，用于臨時(shí)吊放外側(cè)桁架，外側(cè)桁架采用鋼管斜撐兩邊臨時(shí)固定，待幾榀安裝后用鋼管連成整體。

為防止混凝土澆筑時(shí)外側(cè)支架及鋼模板桁架向外傾倒，需在桁架和底部支架外側(cè)架設(shè)拋撐，拋撐采用單排鋼管支架，縱橫間距0.9m，拋撐與桁架同間距1.0m布置，與水平成60°角，拋撐撐于側(cè)墻外側(cè)邊坡上，斜桿與邊坡間設(shè)置[14槽鋼支墊，槽鋼下間距2m設(shè)置φ18定位鋼筋，鋼筋錨入邊坡表面噴混凝土300mm。拋撐與桁架上鋼管通過扣件連接。沿架體外側(cè)縱向通常每5跨間設(shè)置扣件鋼管剪刀撐。

上下人行通道設(shè)置在鋼模臺(tái)車的端頭，坡道角度不大于1∶3，在通道腳手板下增設(shè)水平桿。

本車站側(cè)墻根據(jù)不同的高度采取不同的桁架。側(cè)墻高度(7m～9m)，內(nèi)外側(cè)桁架每米一道。南北側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式不同，南側(cè)放坡開挖側(cè)墻內(nèi)側(cè)安裝移動(dòng)式鋼模臺(tái)車，外側(cè)上層側(cè)墻鋼模臺(tái)車無法滑動(dòng)，需重復(fù)安拆；北側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用樁錨體系，僅需支設(shè)側(cè)墻內(nèi)側(cè)移動(dòng)式鋼模臺(tái)車即可[5]，施工工藝同放坡開挖段。支架垂直度可通過支架底部的調(diào)節(jié)螺栓調(diào)節(jié)。支架與鋼模板之間采用L型鉤頭螺栓相連。

預(yù)埋地腳鋼筋采用φ32圓鋼，間距300mm，預(yù)埋時(shí)應(yīng)根據(jù)桁架搭設(shè)要求，拉通線預(yù)埋，保證預(yù)埋鋼筋在一條線上。

4.2 自行式鋼模臺(tái)車應(yīng)用

4.2.1 模板就位

側(cè)墻鋼筋綁扎完成，驗(yàn)收確認(rèn)后，方可移動(dòng)鋼模臺(tái)車就位，臺(tái)車移動(dòng)就位前應(yīng)清理鋼模板表面，并均勻涂刷脫模劑。鋼模臺(tái)車通過桁架后方液壓系統(tǒng)頂伸進(jìn)行橫移，使鋼模板貼近混凝土澆筑平面，鋼模板到達(dá)混凝土保護(hù)層表面預(yù)定位置后，停止頂伸，然后通過手動(dòng)葫蘆和臺(tái)車底部可調(diào)底托進(jìn)行鋼模板豎直度和橫向位置微調(diào)。調(diào)整到位后，通過φ32圓鋼將鋼模臺(tái)車與預(yù)埋地腳鋼筋連接器連接，螺栓擰緊后將鋼模臺(tái)車固定鎖死，頂部通過內(nèi)外側(cè)模板頂端φ32圓鋼對(duì)拉固定，防止臺(tái)車偏位。

4.2.2 混凝土澆筑

混凝土澆筑前應(yīng)檢查上部拉桿以及下部螺栓錨固是否有松動(dòng)，并及時(shí)加固。鋼模臺(tái)車較常見的木模板有較大的剛度，但澆筑過程中同樣應(yīng)避免振搗棒長時(shí)間接觸模板，以免損壞模板，縮短使用壽命。

4.2.3 拆除模板

澆筑完成后，應(yīng)在混凝土強(qiáng)度能保證其表面及棱角不因拆模板受損壞的情況下，方可拆除模板。拆除時(shí)，先放松上部對(duì)拉鋼筋，再放松下部錨固鋼筋，通過手動(dòng)葫蘆人工即可橫移拆除模板。拆除后及時(shí)養(yǎng)護(hù)混凝土，應(yīng)盡量避免養(yǎng)護(hù)水噴灑在鋼模臺(tái)車上，防止臺(tái)車銹蝕。

4.2.4 鋼模臺(tái)車移動(dòng)

拆模后收起可調(diào)底托，啟動(dòng)電機(jī)，鋼模臺(tái)車通過下部行走車輪在鋪設(shè)好的鋼軌上移動(dòng)至下一施工段，并及時(shí)清理模板，保持干燥、整潔，同時(shí)應(yīng)檢查模板使用情況，是否存在變形，對(duì)不合格的鋼模板及時(shí)更換。在下一段倉面等待混凝土澆筑。

4.2.5 外側(cè)鋼模板拆除

拆模時(shí)先拆除支撐，再拆掉墻頂對(duì)拉螺栓及外棱，最后拆除相鄰模板連接螺栓。拆除時(shí)應(yīng)注意分塊拆除，嚴(yán)禁將大模板螺栓整體釋放。穿好擰緊環(huán)，汽車吊吊鉤保持適當(dāng)受力，查看穿墻螺栓是否拆凈無遺漏，大模板與墻體結(jié)構(gòu)剝離，慢慢試吊。信號(hào)工復(fù)查無誤后再發(fā)出起吊指令。拆下的模板要及時(shí)清理掉混凝土等雜物，然后按場地分類依次掉下，清理并涂刷油性脫模劑。

4.3 自行式鋼模臺(tái)車注意事項(xiàng)

(1)預(yù)埋地腳鋼筋采用φ32圓鋼，間距300mm，地腳鋼筋預(yù)埋長度700mm，其中平直段200mm，斜向段500mm，側(cè)墻內(nèi)、外側(cè)預(yù)埋地腳鋼筋車絲不同，內(nèi)側(cè)斜向段車絲，外側(cè)平直段車絲。預(yù)埋地腳鋼筋端頭連接φ32接駁器，并采用長150mmφ90PVC套管保護(hù)，涂紅色油漆以方便拆模時(shí)容易找到。

(2)底板內(nèi)側(cè)預(yù)埋地腳鋼筋與腋角斜面交點(diǎn)距側(cè)墻內(nèi)壁為130mm(沿腋角面)，與底板水平面成45°；外側(cè)預(yù)埋地腳鋼筋出側(cè)墻面高出底板頂面350mm，水平向布置。預(yù)埋地腳鋼筋與板上鋼筋點(diǎn)焊連接。

(3)中板內(nèi)側(cè)預(yù)埋地腳鋼筋從中板頂面伸出距側(cè)墻164mm，與底板水平面成45°；外側(cè)預(yù)埋地腳鋼筋出側(cè)墻面高出中板頂面50mm，水平向布置。

(4)地腳鋼筋現(xiàn)場預(yù)埋時(shí)拉通線，保證埋件在同一條直線上。地腳鋼筋在預(yù)埋前對(duì)接駁器采用PVC套管保護(hù)，防止混凝土灌入，粘附在絲扣上，影響連接。

(5)側(cè)墻外模需重復(fù)安拆，每塊重量約1.2t，吊裝采用塔機(jī)(塔機(jī)覆蓋范圍60m，最遠(yuǎn)覆蓋距離時(shí)吊重1.5t，滿足吊裝要求)，塔機(jī)不能覆蓋的局部范圍，采用50t汽車吊吊裝(據(jù)計(jì)算，塔機(jī)不能覆蓋范圍，最遠(yuǎn)吊點(diǎn)距離20m，50t汽車吊可以起吊重量超過3t)。

(6)吊運(yùn)模板司索工對(duì)吊索吊具進(jìn)行查驗(yàn)，確保無安全隱患后開始掛鉤并檢查掛鉤是否牢固、各種附件是否緊固，確信無誤后開始指揮塔司(或汽車吊)起吊。起吊時(shí)所有人員離開模板2m以外，吊裝時(shí)要穩(wěn)起穩(wěn)落。吊裝現(xiàn)場安排專人進(jìn)行監(jiān)督指揮，要按模板安裝順序進(jìn)行吊裝，先里后外，先角模后墻模。吊裝過程中模板下方禁止人員通過或停留。信號(hào)工及操作人員均站在安全可靠的地方，模板吊起高度超過障礙物1m后方可轉(zhuǎn)臂，吊裝過程不準(zhǔn)碰撞已安裝好的模板和其他設(shè)施。禁止模板大幅擺動(dòng)，要緩慢落繩，就位準(zhǔn)確，操作平臺(tái)上禁止放任何物體。摘鉤后及鋼絲超過平臺(tái)架和其他障礙物后再轉(zhuǎn)臂。嚴(yán)禁同時(shí)吊運(yùn)2塊或2塊以上大模板，模板支撐穩(wěn)固前不得松開卡具。禁止人力搬運(yùn)大模板，吊裝螺栓、連接件、連接絲桿等小件物品要用專用鐵斗。大模板吊裝就位后，在未裝墻頂對(duì)拉螺栓前，板面要向后傾斜一定角度并撐牢，以防傾倒。安裝過程中要隨時(shí)拆換支撐或增加支撐，以保持墻模處于穩(wěn)定狀態(tài)。

5 總結(jié)

本文結(jié)合工程特點(diǎn)，經(jīng)分析比較，通過自行式鋼模臺(tái)車在地鐵高邊墻澆筑中的成功應(yīng)用，熟練地掌握了此類鋼模臺(tái)車的使用技巧，尤其在長車站的流水作業(yè)中使用，更能發(fā)揮其自身的優(yōu)越性。與常規(guī)的木模板和散拼鋼模比較，不僅能大大地提高車站側(cè)墻的施工強(qiáng)度，更能保證側(cè)墻混凝土施工質(zhì)量，對(duì)車站滲漏水有較好的預(yù)防效果，同時(shí)顯著提升了混凝土外觀質(zhì)量，混凝土表面平滑、線型順直。

根據(jù)工程實(shí)際，本工程僅投入4套24m鋼模臺(tái)車即可完成430m兩層車站的側(cè)墻澆筑，極大地節(jié)約了混凝土模板成本，在取得經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，又滿足了質(zhì)量、安全、進(jìn)度的高要求，在地鐵車站建設(shè)工程中具有推廣和借鑒意義。