地鐵車站可滑移式側(cè)墻模板自動(dòng)化施工技術(shù)研究

王哲文 WANG Zhe-wen

（中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司，太原 030032）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)迅速發(fā)展，各一線城市軌道交通（地鐵）建設(shè)逐步展開，且規(guī)模越來越大[1、2]。目前國(guó)內(nèi)地鐵車站主要采用明挖法施工，明挖車站側(cè)墻模板施工常規(guī)方法是采用零散鋼模拼裝技術(shù)和整片鋼模吊裝技術(shù)[3-5]。對(duì)于零散鋼模拼裝技術(shù)，需要搭配各類零構(gòu)件，包括面板、楞骨、肋骨、拉桿等，且需按一定順序搭接安裝[6]。零散鋼模拼裝與拆除需要消耗大量的機(jī)械臺(tái)班及勞動(dòng)力，且模板拼裝質(zhì)量很難控制，混凝土外觀質(zhì)量難以保證[7]。對(duì)于整片鋼模吊裝技術(shù)，雖然混凝土施工外觀質(zhì)量較好，但對(duì)吊裝設(shè)備具有較高的要求，且吊裝風(fēng)險(xiǎn)十分大[8]。綜上，兩種地鐵車站側(cè)墻模板安裝技術(shù)均具有不可忽視的缺陷，因此需要我們探索一種快速、有效、安全的側(cè)墻模板安裝技術(shù)。

1 工程概況

沈陽(yáng)地鐵二號(hào)線南延線工程土建施工第二合同段包括兩站兩區(qū)間，其中高深東路站和全運(yùn)三路站均為明挖島式站臺(tái)車站，采用明挖順作法施工。高深東路站主體結(jié)構(gòu)總長(zhǎng)217m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度20.5m，采用雙層三跨的箱形框架結(jié)構(gòu)，車站頂板覆土厚度約為3.50m，標(biāo)準(zhǔn)段底板底位于設(shè)計(jì)地面下約16.75m，車站基坑寬度20.60～25.10m。全運(yùn)三路站主體總長(zhǎng)度為303m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度22.5m，端頭段寬26.5m，采用雙層三跨的箱形框架結(jié)構(gòu)，頂板覆土厚度3.219～4.099m，標(biāo)準(zhǔn)段底板埋深約17.119m。

2 施工技術(shù)可行性研究

明挖地鐵側(cè)墻可采用滑移式模板安裝及拆除，實(shí)現(xiàn)模板加固與拆除自動(dòng)化。結(jié)構(gòu)利用速接架自成體系的特點(diǎn)，通過三角架與速接架立桿八角盤扣接，形成軌道骨架，利用軌道、滑輪實(shí)現(xiàn)墻模板滑移。以原主體結(jié)構(gòu)模板支撐架為基礎(chǔ)，安裝時(shí)首先在離開內(nèi)側(cè)墻第一排速接架立桿上安裝承重三角架，然后將軌道、滑輪依次安裝于三角架上，通過手拉葫蘆連接滑輪與墻模板。待完全卸掉對(duì)拉螺桿螺母時(shí)緩慢拆除側(cè)向支撐和底部支撐，再通過手拉葫蘆提升模板。待模板提升至一定高度后，且完全脫離墻面時(shí)，通過人工牽引，緩慢滑出箱涵。待模板面清理維護(hù)完成后，將模板滑移至下一節(jié)塊箱涵安裝。如需要更換其他規(guī)格的模板，亦可將滑出箱涵的模板直接利用起重機(jī)械直接吊至材料場(chǎng)地存放。

3 技術(shù)方案研究

3.1 可滑移式墻模板方案設(shè)計(jì)

①明挖地鐵可滑移式墻模板安拆首先需要制定方案，并通過荷載計(jì)算，分別從荷載取值、懸挑三角架體結(jié)構(gòu)形式、安全儲(chǔ)備等方面進(jìn)行各桿件強(qiáng)度驗(yàn)算、節(jié)點(diǎn)承載力驗(yàn)算及滑輪導(dǎo)軌強(qiáng)度驗(yàn)算，最后繪制架體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖（平、立、剖）。②確定各個(gè)部位桿件的連接措施及要求，繪制節(jié)點(diǎn)構(gòu)造圖。③說明施工流水步驟，編制構(gòu)配件用料表及供應(yīng)計(jì)劃。④明確明挖地鐵可滑移式墻模板安裝與拆除施工工法操作、滑移（模板滑出吊裝或模板定位安裝）、使用方法。⑤編制質(zhì)量安全保證技術(shù)措施。

3.2 可滑移式墻模板構(gòu)造裝置設(shè)計(jì)

①以原主體結(jié)構(gòu)模板支撐架為基礎(chǔ)，在離開內(nèi)側(cè)墻第一排速接架立桿上設(shè)置承重三角架。②根據(jù)施工荷載、原結(jié)構(gòu)模板支撐架立桿縱向間距，經(jīng)過結(jié)構(gòu)計(jì)算確定相應(yīng)三角架規(guī)格、組配間距及使用數(shù)量。③導(dǎo)軌采用100×100×6×8mmH 型鋼，軌道鋪設(shè)需保證軌面（H 型鋼下翼緣板）在同一水平面利于滑輪順利滑動(dòng)并且有防止滑輪滑出軌道措施。④根據(jù)施工荷載選用懸吊滑輪，兩半結(jié)構(gòu)，采用螺栓連接，分體安裝式滑輪安裝于軌道。⑤根據(jù)工程實(shí)際施工荷載選用模板提升設(shè)備，且宜采用手拉葫蘆，通過手拉葫蘆連接滑輪與模板，人工操作，易于控制提升速度，安全性能好。⑥墻模板安裝與拆除時(shí)，施工荷載除模板自重外，需要考慮少量操作人員同時(shí)作業(yè)時(shí)的組合荷載，考慮安全系數(shù)K=8。故需要根據(jù)工程實(shí)際荷載計(jì)算單個(gè)移模裝置承載情況及承重立桿的承載力及單側(cè)抗剪能力配置移模設(shè)備數(shù)量。⑦墻模板滑移前需按照方案并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)，在滑移模板兩端對(duì)稱位置分別設(shè)置一個(gè)牽引點(diǎn)。前進(jìn)方向牽引點(diǎn)負(fù)責(zé)向前滑移動(dòng)力，反方向牽引點(diǎn)通過牽引繩固定于主體結(jié)構(gòu)上，進(jìn)行速度和制動(dòng)控制。⑧拆除墻模前將水平撐、底部支撐采用螺桿頂緊固定，待手拉葫蘆將模板提升拉緊后緩慢松掉水平支撐與底部支撐，防止模板突然側(cè)移傷人。⑨墻模板滑移到位后，如需要進(jìn)行模板面的清理和維護(hù)必須設(shè)置防止墻模板前后移動(dòng)的防滑移構(gòu)造措施，該措施可采用鋼絲繩、鋼管等與原結(jié)構(gòu)支撐架或者建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行拉接。如墻模板需要運(yùn)至材料場(chǎng)地，待墻模板滑移至箱涵外側(cè)時(shí)采用起重機(jī)械將模板吊裝至材料場(chǎng)地存放。圖1 為可滑移式墻模板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 可滑移式墻模板結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 模板安裝要求

①水平放樣彈線，并采用散片模板及短木方，依線釘接，嚴(yán)格控制上方模板施工保持水平。②底層預(yù)埋對(duì)拉螺桿，回鎖要牢固。③墻采用片裝模板組裝要正方、表面要平整。④模板片與片間采用螺栓及連接片連接并固定，確保連接牢固。⑤墻寬度采用陰螺桿內(nèi)錐形螺帽及內(nèi)桿固定，模板固定采用外螺帽及外桿鎖定，回鎖要牢固。⑥墻垂直度采用可調(diào)斜桿調(diào)整，回鎖要牢固。⑦外墻最上方螺桿，內(nèi)桿固定焊于鋼筋或與墻板框模板對(duì)鎖。⑧變形縫、施工縫模板采用鋼筋焊接固定，焊接鋼筋應(yīng)連續(xù)，且搭接焊接長(zhǎng)度不得小于7.5cm。⑨變形縫、施工縫模板與結(jié)構(gòu)鋼筋處采用免拆鋼網(wǎng)?；蜾彶郯?，減少漏漿。

4 施工技術(shù)過程控制

4.1 施工工藝流程

圖2 為地鐵車站側(cè)墻模板自動(dòng)化施工技術(shù)工藝流程圖。

圖2 工藝流程圖

4.2 施工準(zhǔn)備

①編制專項(xiàng)施工方案，報(bào)專家審核確定，確保施工有依據(jù)和安全可靠。②施工前工程技術(shù)負(fù)責(zé)人應(yīng)對(duì)操作人員做好技術(shù)交底；③嚴(yán)格復(fù)核進(jìn)場(chǎng)速接架構(gòu)配件等構(gòu)件；④進(jìn)場(chǎng)器具材料按類堆放，做好記錄。

4.3 墻模板施工控制要求

①承重三角架和移模軌道施工要求：承重三角架安裝時(shí)根據(jù)原支撐架立桿縱向間距，根據(jù)實(shí)際施工荷載選擇三角架規(guī)格確定需要使用三角架。根據(jù)專項(xiàng)施工方案與施工平面布置圖，確保導(dǎo)軌位置正確，并在導(dǎo)軌端頭設(shè)置限位鋼板，防止滑輪滑出軌道。②懸吊滑輪安裝施工要求：根據(jù)專項(xiàng)施工方案與導(dǎo)軌平面布置圖，將懸吊滑輪放到指定位置。懸吊滑輪選用應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際荷載情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算后選定符合要求的懸吊滑輪。③提升設(shè)備安裝施工要求：根據(jù)工程實(shí)際施工荷載選用合理的模板提升設(shè)備，人工操作，易于控制提升速度，安全容易控制，宜采用足夠承載力的手拉葫蘆作為模板提升時(shí)的主要工具。手拉葫蘆安裝時(shí)，掛鉤掛于滑輪上，通過鐵鏈連接于模板背楞，保證鐵鏈與模板連接的可靠性。④墻模板拆除滑移前施工要求：水平支撐、底部支撐安裝完成后利用手拉葫蘆將模板提升拉緊后才可以將對(duì)拉螺桿、螺母拆除。對(duì)拉螺桿、螺母完全拆除后首先利用水平支撐、底部支撐調(diào)節(jié)螺母緩慢松開讓墻模板緩慢脫離墻面。墻模板滑移前需在滑移模板兩端對(duì)稱位置分別設(shè)置一個(gè)牽引點(diǎn)。前進(jìn)方向牽引點(diǎn)負(fù)責(zé)向前滑移動(dòng)力，反方向牽引點(diǎn)通過牽引繩固定于主體結(jié)構(gòu)上，進(jìn)行速度和制動(dòng)控制?；魄皯?yīng)重點(diǎn)檢查懸挑三角架原速接架支撐組合是否符合設(shè)計(jì)要求、插銷是否處于鎖緊狀態(tài)、懸吊滑輪是否存在變形、制動(dòng)措施是否符合設(shè)計(jì)要求等。⑤墻模板滑移時(shí)施工要求：模板滑移時(shí)采用人工牽引作為主動(dòng)力，不宜采用電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)的電動(dòng)方式。滑移時(shí)應(yīng)控制模板緩慢滑移，做到慢移慢停，不得快移急停，參照平地可移動(dòng)式工作架移動(dòng)速度控制經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不宜大于4m/min。懸墻模板滑移到位后，應(yīng)立即做好防止滑移的構(gòu)造措施。

4.4 滑移設(shè)備拆除

滑移設(shè)備拆除應(yīng)符合專項(xiàng)施工方案中的規(guī)定?；圃O(shè)備拆除前應(yīng)全面檢查懸挑三角架與原速接架立桿連接、軌道與懸挑三角架連接、軌道與滑輪連接等是否符合構(gòu)造要求。應(yīng)根據(jù)主管部門批準(zhǔn)的拆除順序進(jìn)行，拆除前編制并進(jìn)行技術(shù)交底。

5 實(shí)施效果分析

5.1 現(xiàn)場(chǎng)效果分析

在沈陽(yáng)地鐵二號(hào)線南延線工程土建施工第二合同段高深東路站和全運(yùn)三路站內(nèi)側(cè)墻模板安裝與拆除時(shí)采用可滑移式墻模板安裝與拆除技術(shù)，墻模板達(dá)到強(qiáng)度要求采用整片拆除、滑移至下一施工節(jié)塊，經(jīng)過表面清理后，定位、安裝墻模板。如需要更換其他規(guī)格模板，只需將模板滑移出箱涵后采用起吊設(shè)備吊運(yùn)至材料場(chǎng)地存放即可。整個(gè)施工過程安全、便捷，占用起吊設(shè)備時(shí)間短，大幅度地提高了施工效率。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

墻模板拆除后滑移到下一個(gè)施工節(jié)塊或者直接通過起重機(jī)械吊運(yùn)至材料場(chǎng)地，整片滑移拆除、安裝、吊裝，只需將模板面清理即可翻用，與其他安裝、拆除方式相比大幅度節(jié)約了材料和勞動(dòng)力施工成本、縮短了工期。高深東路站節(jié)支總額31.5 萬(wàn)元，其中節(jié)約人工費(fèi)8 萬(wàn)元，節(jié)約料費(fèi)21 萬(wàn)元，節(jié)約機(jī)械使用費(fèi)2.5 萬(wàn)元，新增利潤(rùn)31.5×0.85=26.775 萬(wàn)元，新增稅收31.5×0.15=4.725 萬(wàn)元，全運(yùn)三路站節(jié)支總額63 萬(wàn)元，其中節(jié)約工費(fèi)20 萬(wàn)元，節(jié)約料費(fèi)38 萬(wàn)元，節(jié)約機(jī)械使用費(fèi)5 萬(wàn)元，新增利潤(rùn)63×0.85=53.55萬(wàn)元，新增稅收63×0.15=9.45 萬(wàn)元。

5.3 社會(huì)效益分析

該技術(shù)的使用解決了傳統(tǒng)模板拼裝和拆除方法所產(chǎn)生的拼裝拆除效率低、安全風(fēng)險(xiǎn)大、模板拼縫多、施工質(zhì)量難以保證、文明施工差等缺點(diǎn)，在車站的施工中每段結(jié)構(gòu)縮短施工周期近4 個(gè)月。同時(shí)，由于模板周轉(zhuǎn)得快，減少了周轉(zhuǎn)材料的投入。在拆除過程中由于可以整體拆除并通過滑移將模板移動(dòng)到結(jié)構(gòu)外側(cè)，也減少了人力的投入和施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

5.4 節(jié)能環(huán)保效益

技術(shù)創(chuàng)新充分利用速接架產(chǎn)品和系統(tǒng)模板科學(xué)、合理的構(gòu)造，快速組裝，利用三角架和導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)模板滑移，施工安全可靠。充分利用速接架節(jié)點(diǎn)的優(yōu)越性，保障了模板滑移的安全。速接架桿件表面熱鍍鋅，且外型美觀，在現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)存堆放整齊、占用場(chǎng)地少，文明施工效果顯著，環(huán)境效益良好。

6 結(jié)論

①地鐵車站側(cè)墻模板自動(dòng)化施工技術(shù)采用獨(dú)特的設(shè)計(jì)，利用速接架自成體系的特點(diǎn)，通過三角架與立桿八角盤扣接，形成軌道骨架，利用軌道、滑輪實(shí)現(xiàn)墻模板滑移。②可滑移式墻模板施工過程安全，施工安裝連接方便，可快速組裝、滑移、拆卸，占用場(chǎng)地少，文明施工效果顯著。③墻模板速接架桿件及配件在工廠標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化制作，產(chǎn)品質(zhì)量易保證，無零散扣件，不易丟失，桿件表面熱鍍鋅處理，耐用性高，外型美觀。④目前城市地鐵車站施工越來越多，而且大多為明挖車站，隨著地鐵車站施工的飛速發(fā)展，該技術(shù)的推廣應(yīng)用前景也越來越廣闊。