弧形地下室外墻單面支模施工技術

徐益民

(深圳市第一建筑工程有限公司，廣東深圳 518034)

1 工程概況

深鹽二通道拆遷安置綜合樓工程位于深圳市鹽田區鹽田港后方陸域，總建筑面積約3.2萬 m2，由2層地下室及地上一棟20層和一棟25層組成的商住樓，地下室層高3.9 m，由于場地及周邊客觀條件限制地下室平面呈不規則形狀，在東西兩側分別有圓弧狀的地下室外墻體。根據地形條件、地塊周邊已建成的狀態以及惡劣的地質條件，本工程采用了鉆孔灌注樁+組合內撐護壁和旋噴樁咬合止水的綜合深基坑支護方式。

由于周邊場地客觀條件限制，在本工程東側約24 m地下室弧形外墻面緊靠支護樁的噴射混凝土面，同時本工程地處填海區域，防水及抗腐蝕要求比較高，為了避免預制止水螺桿穿透外防水層以及對拉止水螺桿銹蝕產生滲水，因此在該段弧形墻體施工只能采取內側采用單側支模的方式進行墻體施工，而這一施工方案重點需要解決弧形墻面模板支撐體系的穩定性和可靠性。

2 方案設計

2.1 整體設想

鑒于我公司目前還沒有單面模板施工的工程實例，經我們對深圳市已實施過單面模板支撐施工的部分工程實例進行調查后發現，單面模板支模施工多數均應用于直線墻體，且多采用定型桁架系統進行模板支撐，該類型模板需要定制且加工量大、成本高且使用效率低，鑒于專用模板體系通用性不強，經項目部慎重考慮決定采用扣件式鋼管腳手架支撐體系作支撐系統，18 mm膠合木模板為面板，50 mm×100 mm的木方為豎向內楞，2φ48×3.5 mm，鋼管為水平外楞，用上述材料模板支設，其優點是材料通用性強，可以進行周轉使用，有利于降低施工成本。

2.2 模板設計

模板系統的立面及剖面如圖1所示。

圖1 模板體系示意圖

1)面板材料。模板面板采用915 mm×1 830 mm×18 mm全新的膠合木模板，由于墻體為圓弧形，為確保弧形精度則將模板一分為二進行板面的拼裝，即457.5×1 830規格進行拼裝，經過計算機CAD放樣在450 mm圓弧拱高偏差為2 mm，可以滿足整體弧形要求。

2)內外楞。內楞采用50×100的松木方，豎向設置，中心間距225 mm。外楞采用雙φ48×3.5 mm的鋼管，水平設置，豎向間距為600。內楞采用鐵釘與模板釘牢，外楞采用特制的連接螺栓與模板連接，沿水平方向間隔450設置，如圖2所示。為了控制模板整體弧度，將外楞用鋼管進行適當的拉彎處理，使得鋼管的弧度符合控制墻體的弧度。

圖2 水平鋼管與模板連接固定圖

3)在先期完成混凝土澆筑500 mm高的返墻上距地250 mm處預埋φ14全絲高強螺桿，將墻體模板的底部緊固在返墻上，如圖3所示，這樣可以起到兩個方面的作用:a.墻體模板根據返墻圓弧樣式進行起弧;b.在混凝土澆筑時可以防止模板上浮。

圖3 模板與返墻連接圖

2.3 支撐系統設計

1)斜支撐設計。利用長短各種規格的φ48×3.5 mm的鋼管加可調頂托作為斜向受力支撐組成單榀支撐結構，如圖4所示，在斜向受力支撐桿的單榀內和各榀間設置雙向拉桿，拉桿間距最大為1 800 mm，縱橫向的拉桿盡量與受力桿垂直設置，用以增加受力支撐桿的穩定性和減少長細比。在地面混凝土澆筑時預埋φ20的鋼筋頭，鋼筋頭的設置應與每榀支撐架的斜桿數量一致，以圓心向外輻射狀布置，支撐設置則是直接將鋼管插入鋼筋頭里面即可，每榀之間的間距采用內楞的整數倍計675 mm。

2)抗傾覆措施。防止模板因支撐桿頂緊時往混凝土墻里側傾覆則在模板的上部與最上面的斜桿差不多位置相同部位設置斜拉鋼絲繩，上端與模板上部固定，下端與混凝土預埋的拉鉤固定，如圖4所示。

圖4 單榀支撐示意圖及平面示意圖

3 方案設計驗算

本工程地下室外墻400 mm厚，地下室層高3.9 m，在計算混凝土側壓力時澆筑高度選取3.9 m進行計算。本工程采用混凝土為摻有緩凝劑的商品混凝土，采用泵送施工工藝，澆筑速度為2 m/h，混凝土的入模溫度t=25℃，坍落度為140 mm。

3.1 設計荷載計算

混凝土側壓力計算:

上述公式中各個符號的意義及取值見JGJ 162-2008建筑施工模板安全技術規范，并取兩個F1中的較小值進行計算。

傾倒混凝土時產生的水平荷載F2=2 kN/m2。

則設計荷載值:

設計計算承載力按照最不利情況進行取值:

則取Fa=64.36 kN/m2進行設計計算。

驗算撓度 Fb=1.2F1=1.2 ×51.52=61.8 kN/m2。

3.2 面板驗算

1)計算原理。由于面板采用木模板，每張寬度為450 mm，背木方中心間距為225 mm，則面板按照兩跨等距連續梁進行計算，同時為了便于驗算主梁(外楞)則取面板計算寬度單元b=600 mm，則其截面抵抗矩W=bh2/6=600×182/6=32 400 mm3，慣性矩I=bh3/12=600 ×183/12=291 600 mm4。

2)荷載計算。將荷載簡化為均布線性荷載:

3)模板的強度驗算。根據JGJ 162-2008建筑施工模板安全技術規范第5.2.1條及附表C取彎矩最不利點進行驗算。

4)模板的撓度驗算。根據JGJ 162-2008建筑施工模板安全技術規范附表C進行驗算。

3.3 豎向木方內楞驗算

1)計算原理。內楞為豎向設置，材料為50×100南方松木方，設置間距為225 mm，高度為模板需要，根據規范要求取內楞按照近似三跨連續梁進行計算，計算荷載單元取225 mm寬，木方計算跨度均為600 mm，木方的截面抵抗矩W=bh2/6=50×1002/6=83.3 ×103mm3，慣性矩 I=bh3/12=50 ×1003/12=4.17 ×106mm4，查規范取木材的fm=15 N/mm2，彈性模量E=10 000 N/mm2。

2)荷載計算。將荷載簡化為均布線性荷載:

3)木方的強度驗算。根據JGJ 162-2008建筑施工模板安全技術規范附表C進行驗算。

4)木方的撓度驗算。根據JGJ 162-2008建筑施工模板安全技術規范附表C進行驗算。

3.4 水平雙鋼管外楞驗算

1)計算原理。鋼管外楞承受的是內楞豎向木方傳遞的荷載，按照集中荷載下三跨連續梁進行計算，采用的支撐間距與鋼管支撐的榀間距一致為675 mm。

2)荷載計算。由于鋼管承受的荷載來自內楞木方所受荷載的傳遞，即鋼管上每個集中荷載即為內楞木方的支座反力。

用于強度驗算的F鋼1計算:

則支座反力 R反1=2V1=2 ×5.21=10.42 kN。

則鋼管所受的集中荷載 F鋼1=R反1=10.42 kN。

用于撓度驗算的F鋼2計算:

則支座反力 R反2=2V2=2 ×5.01=10.02 kN。

則鋼管所受的集中荷載 F鋼2=R反2=10.02 kN。

3)鋼管強度驗算:由于本工程采用雙鋼管結構受力，則查表取雙鋼管的 I=2 ×12.19 cm4，W=2 ×5.08 cm3。

4)鋼管的撓度驗算。

3.5 斜支撐鋼管穩定性驗算

根據設計，每根斜支撐均作用在內外楞交叉點，斜支撐水平間距675 mm，豎向間距600 mm，因此每個支撐點的作用范圍為675 mm×600 mm，則每個支撐點的水平作用力F=0.675×0.6×Fa=0.675 ×0.6 ×64.36=26.07 kN。

則每個鋼管的軸壓力 F軸=F/cos45°=26.07/cos45°=49.63 kN。

鋼管的計算長度l=1 800 mm，則λ=l/i=1 800/15.8=113.9(i值查詢JGJ 130-2001建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范，2002年版附錄B)。

查JGJ 162-2008建筑施工模板安全技術規范附表D得φ=0.515。

則 N/(φA)=49.63 ×103/(0.515×489)=197.1 N/mm ＜f=205 N/mm，安全。

4 技術保證措施

1)混凝土澆筑時必須分層澆筑，并盡量放慢混凝土澆筑速度，以減少混凝土側壓力對模板及其支撐體系的承受力，嚴禁在同一個地方發生混凝土堆積現象。同時盡量避免雨天進行混凝土澆筑。2)鋼管、扣件等相關材料的選用必須符合相關規范要求。3)模板的接縫必須嚴密合縫，防止漏漿。4)模板及其支撐體系安裝完成之后必須進行專項檢查驗收，完全符合設計方案及相關驗收規范后方可投入使用。5)混凝土澆筑過程中安排專人進行看護調整，防止模板變形或其他意外的發生。

5 結語

通過制定合理的施工方案，并在實際操作過程中嚴格按照方案及規范組織實施，順利的完成了本工程地下室弧形單面支模外墻混凝土施工，在混凝土澆筑過程中無任何異常情況發生，拆模后混凝土未出現脹模、蜂窩麻面等缺陷，墻體垂直度控制在規范范圍之內，墻體整體弧度順滑，取得了預期的效果，同時拆除下來的鋼管、模板木方等材料經過簡單的清理修復繼續應用于上部結構的施工當中，實現了降低施工成本的目標。本方案的順利實施也為我公司施工類似工程積累了施工經驗。

［1］JGJ 162-2008，建筑施工模板安全技術規范［S］.

［2］JGJ 130-2001，建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范(2002年版)［S］.

［3］建筑施工手冊［M］.第4版.北京:中國建筑工業出版社，2003.