地下室外墻無對拉螺栓超高模板體系設計與施工

鄭杰

（上海城建市政工程（集團）有限公司，上海市 200065）

地下室外墻無對拉螺栓超高模板體系設計與施工

鄭杰

（上海城建市政工程（集團）有限公司，上海市 200065）

地下室外墻質量的好壞主要取決于施工隊伍的經驗和素質。如何做到地下室外墻質量的穩定和可控，減少因施工隊伍的不同而導致的質量變化，一直是一個有待探討的課題。現以虹源盛世國際文化城項目地下室外墻為例，介紹其利用型鋼與疊合雙鋼管作為模板的龍骨，很好地解決了地下室外墻無對拉螺栓超高模板單側支模的難題，同時保證了地下室外墻的防水質量。采用該法施工的地下室外墻各項質量指標均達到設計要求，為類似地下室外墻施工開辟了新的思路。

地下室外墻；無對拉螺栓；超高模板體系；單側支模；防水

0　引　言

建筑物地下室現澆混凝土外墻采用單側支模時，混凝土成形質量很難控制。因此，在施工中盡量避免。但是，隨著市場競爭的日益加劇，現在的業主對規劃紅線內場地的利用率要求越來越高，于是設計建筑物的外墻離紅線的距離越來越近，尤其在城區繁華地段新建建筑物往往與已有建筑、道路、市政管線的間距非常小，因而在施工中采用垂直護壁和減少肥槽寬度的方法來滿足地下施工的要求。由于狹窄的肥槽不能滿足人員施工的空間要求，所以在地下室外墻施工時就不得不采用單側支模，相應地，外墻防水也應采用外防內貼法施工。以下就虹源盛世國際文化城項目工程中處理上述問題的實際施工經驗作一介紹。

1　工程概況

虹源盛世國際文化城項目位于虹橋樞紐商務區核心區一期，地上7～9層，地下3層，現澆框架剪力墻結構。分A、B兩個施工區域，其中B區又分為B1、B2、B3三個基坑，B2、B3區北側圍護結構緊靠紅線，紅線外的電力管線緊貼紅線，導致無法進行圍護鉆孔灌注樁的施工，具體見圖1所示，致使圍護樁內移500 mm，最終肥槽僅250 mm。

2　模板體系的選擇

針對地下室外墻與圍護樁間肥槽狹窄的特點，特制定了三個模板體系進行選擇，具體見表1所列。由于該工程地下室外墻防水等級為一級，思路一、思路二無法滿足一級防水的要求。為確保地下室外墻的防水質量，綜合考慮采用思路三，即圍護鉆孔灌注樁間噴錨后進行防水施工，噴錨在基坑開挖過程中分段施工，地下室外墻混凝土澆筑采取單側支模，長度約250 m。

圖1　總平面圖

表1　模板體系的選擇表

3　模板體系的設計

3.1模板支撐設計

對于框架結構，由于內部沒有可以作為水平支撐點的鋼筋混凝土構件，因此一般支撐都采用斜撐方式，混凝土的側壓力完全由模板的斜撐來承受，具體見圖2、圖3所示，模板的支撐設計如下。

圖2　模板體系平、剖面圖

圖3　單側支模施工實景

地下三層層高由下至上3.85 m、4.40 m、6.25 m，最大澆筑高度6.05 m。墻厚：750 mm，局部墻厚1 050 mm，附墻柱厚1 500 mm；螺桿沿混凝土墻高度方向平均間距400 mm；現澆鋼筋混凝土墻采用18 mm厚雙層覆面膠合模板，并用φ48×3.0 mm扣件鋼管加固；內龍骨采用40 mm×90 mm木方，豎向布置，間距150 mm；外楞采用16#槽鋼，豎向布置，間距700 mm；斜撐采用16#槽鋼雙拼，間距700 mm；斜撐連接桿采用16#槽鋼，間距700 mm。具體見表2、表3所列。

表2　支撐構造一覽表

表3　主梁和斜撐構造一覽表

3.2墻模板荷載標準值計算

強度驗算要考慮新澆混凝土側壓力和傾倒混凝土時產生的荷載設計值；撓度驗算只考慮新澆混凝土側壓力產生荷載標準值。新澆混凝土側壓力計算公式為下式中的較小值:

式中:γc為混凝土的重力密度，取24 kN/m3；to為新澆混凝土的初凝時間，為0時（表示無資料）取200/（T+15），取2.5 h；T為混凝土的入模溫度，取20℃；V為混凝土的澆筑速度，取2.5 m/h；H為混凝土側壓力計算位置處至新澆混凝土頂面總高度，取6.26 m；β為混凝土坍落度影響修正系數，取1.0。

根據公式計算的新澆混凝土側壓力標準值：

F1=20.870 kN/m2

考慮結構的重要性系數0.9，實際計算中采用新澆混凝土側壓力標準值:

F1=0.9×26.560=23.904（kN/m2）

考慮結構的重要性系數0.9，倒混凝土時產生的荷載標準值:

F2=0.9×6.000=5.400（kN/m2）

3.3墻模板面板的計算

面板為受彎結構，需要驗算其抗彎強度和剛度。模板面板的計算按照連續梁計算。面板的計算寬度取6.05 m。

荷載計算值q=1.2×23.904×6.05+1.4×5.4× 6.05=219.281（kN/m）

面板的截面慣性矩I和截面抵抗矩W分別為:

W=605×1.8×1.8/6=326.7（cm3）

I=605×1.8×1.8×1.8/12=294.03（cm4）

圖4～圖6為其計算簡圖及彎矩圖、剪力圖。

圖4　計算簡圖

圖5　彎矩圖（單位：kN·m）

圖6　剪力圖（單位：kN）

變形的計算按照規范要求采用靜荷載標準值，受力圖、變形圖（見圖7、圖8）與計算結果如下：

圖7　變形計算受力圖

圖8　變形圖（單位：mm）

經過計算得到從左到右各支座力分別為：

N1=17.542 kN；

N2=48.242 kN；

N3=48.242 kN；

N4=17.542 kN；

Mmax=0.877 kN·m；

Vmax=0.089 mm。

3.3.1抗彎強度計算

經計算得到面板抗彎強度計算值：

f=0.877×1000×1000/326700=2.684（N/mm2）

面板的抗彎強度設計值［f］，取15 N/mm2；

面板的抗彎強度驗算f＜［f］。

3.3.2抗剪計算

截面抗剪強度計算值：

T=3×26313/（2×6050.001×18）=0.362（N/mm2）

截面抗剪強度設計值［T］=1.4 N/mm2；

面板抗剪強度驗算T＜［T］。

3.3.3撓度計算

Vmax=0.089 mm＜200/250（mm）。

3.4墻模板內龍骨的計算

內龍骨直接承受模板傳遞的荷載，通常按照均布荷載連續梁計算。

內龍骨強度計算均布荷載：

q=1.2×0.2×23.9+1.4×0.2×5.4=7.249（kN/m）

撓度計算荷載標準值q=0.2×23.9=4.781（kN/m）

內龍骨按照均布荷載下多跨連續梁計算，見圖9～圖11所示。

圖9　內龍骨計算簡圖

圖10　內龍骨彎矩圖（單位：kN·m）

圖11　內龍骨剪力圖（單位：kN）

變形的計算按照規范要求采用靜荷載標準值，受力圖、變形圖（見圖12、圖13）與計算結果如下：

圖12　內龍骨變形計算受力圖

圖13　內龍骨變形圖（單位：mm）

Mmax=0.23 kN·m；

Fmax=4.482 kN；

Vmax=0.106 mm。

內龍骨的截面力學參數為截面慣性矩I和截面抵抗矩W分別為：

W=4×8.5×8.5/6=48.17（cm3）；

I=4×8.5×8.5×8.5/12=204.71（cm4）。

3.4.1內龍骨抗彎強度計算

抗彎計算強度：

f=0.23×106/48166.7=4.78（N/mm2）＜13N/mm2。

3.4.2內龍骨抗剪計算

截面抗剪強度計算值：

T=3Q/2bh=3×2279/（2×40×85）=1.005（N/mm）2；

截面抗剪強度設計值［T］=1.30（N/mm2）；

T＜［T］。

3.4.3內龍骨撓度計算

Vmax=0.106 mm＜600/250（mm）。

3.5墻模板外龍骨的計算

外龍骨承受內龍骨傳遞的荷載，按照集中荷載下連續梁計算。外龍骨按照集中荷載作用下的連續梁計算。集中荷載P取橫向支撐鋼管傳遞力（見圖14～圖16）。

圖14　支撐鋼管計算簡圖

圖15　支撐鋼管彎矩圖（單位：kN·m）

圖16　支撐鋼管剪力圖（單位：kN）

變形的計算按照規范要求采用靜荷載標準值，受力圖、變形圖（見圖17、圖18）與計算結果如下：

圖17　支撐鋼管變形計算受力圖

圖18　支撐鋼管變形圖（單位：mm）

經過連續梁的計算得到：

Mmax=0.717 kN·m；

Vmax=0.275 mm；

Qmax=14.641 kN。

抗彎計算強度：f=0.717×106/8982=79.83（N/mm2）；

支撐鋼管的抗彎計算強度＜設計強度；

支撐鋼管最大撓度＜600/150（mm）與10 mm。

3.6斜撐驗算

根據支撐構造和主梁驗算的支座反力予以計算，見表4所列。

表4　斜撐驗算表

4　模板體系的施工

4.1噴錨施工

考慮到圍護結構采用的是鉆孔灌注樁與三軸攪拌樁結合的形式，鉆孔灌注樁間凹凸不平，無法進行防水卷材的施工，具體見圖19、圖20所示。因此，采取在樁間噴錨的方式保證圍護結構表面的平整度。

圖19　圍護鉆孔灌注樁間噴錨關系圖

圖20　圍護鉆孔灌注樁間噴錨施工實景

首先，在圍護灌注樁上用φ12的螺紋鋼植筋，間距1 000 mm，然后掛鋼絲網片并固定，最后采用C20早強混凝土噴錨，厚度50 mm，混凝土噴錨在基坑開挖過程中分段施工。

4.2預埋件

（1）地腳螺栓采用φ20的螺紋鋼，長700 mm，間距700 mm，離地下室外墻275 mm，高出地面130 mm；地腳螺栓在預埋前應對螺紋采取保護措施，以免施打時混凝土粘附在螺紋上，影響安裝連接螺母。

（2）預埋件采用500 mm×200 mm×20 mm的鋼板，間距700 mm，并用4φ25的螺紋鋼作為錨固，長200 mm，施工時與板同步進行。預埋件的軸線與地面成45°，預埋時要求拉通線，保證預埋件在同一條直線上。

（3）因地腳螺栓不能直接與結構主筋點焊時，為保證混凝土澆筑時預埋件不跑位或偏移，要求在相應部位增加附加鋼筋，地腳螺栓點焊在附加鋼筋上。點焊時，注意不要損壞預埋件的有效直徑。

4.3安、拆模板體系

（1）安裝流程：鋼筋綁扎并驗收合格后→彈外墻邊線→合外墻模板→安裝上方操作平臺→安裝內龍骨→安裝水平外楞→安裝豎向外楞→焊接固定斜撐→焊接斜撐連接桿→用鋼筋將斜撐連成整體共同受力→驗收合格后澆筑混凝土。

（2）合外墻模板時，模板下口與預先彈好的墻邊線對齊后，臨時用鋼管將墻體模板撐住。

（3）安裝內龍骨，然后安裝水平外楞（疊合雙鋼管），按螺栓間距水平布置，鋼管外側用山形卡固定件或成品鐵板墊塊加雙螺帽擰緊固定，全面檢查，不得漏擰。用線錘吊垂直拉通長線每軸進行校正，與承重架和支撐系統固定牢固。

（4）水平外楞固定好以后，再固定豎向外楞，底部與地腳螺栓焊接牢固。

（5）豎向外楞固定好以后，焊接斜撐，兩頭焊接在預埋鋼板和豎向外楞上。由于斜撐較長，為了增加其剛度，在斜撐上增加斜撐連接桿。另外，為了保證斜撐共同受力，用鋼筋將其連接成整體；

（6）最后檢查一次斜撐的受力情況，確保澆筑混凝土時模板不會漏漿。

（7）拆除流程：先拆除斜撐或拉桿（或鋼拉條）→自上而下拆除柱箍或橫楞→拆除豎楞并由上向下拆除模板連接件、模板面。

4.4混凝土澆筑

混凝土墻體較厚，為確保模板支架施工過程中均衡受載，采用由中部向兩邊擴展的澆筑方式。每層內墻板分2～3次澆筑，根據氣溫到底控制好澆筑間隔時間。在澆筑過程中，派人檢查支架和支承情況，發現下沉、松動和變形情況及時解決。

5　結語

按該模板體系組織施工的虹源盛世國際文化城地下室外墻已施工完畢。通過制定合理周密的施工工藝，并在實際操作過程中精心組織、全過程控制、嚴格按規范驗收，該工程采用該模板體系的地下室外墻澆注的混凝土外形平整密實，未出現脹模、蜂窩麻面等缺陷。根據現場實測，其各項質量指標均達到設計要求。實踐證明:利用型鋼為主龍骨、疊合雙鋼管為次龍骨，可以很好地解決地下室外墻無對拉螺栓超高模板單側支模的難題，同時保證了地下室外墻的防水質量，取得良好的經濟效益和社會效益。現階段采用雙側支模的地下室外墻較多，對于單側支模的，其模板支設相當困難，該模板體系設計為類似的擋墻施工開辟了新的思路。

TU94

B

1009-7716（2016）06-0311-05

2016-02-23

鄭杰（1987-），男，上海人，工程師，從事市政建筑工程技術工作。