桁架-斜撐式模板在明挖隧道側(cè)墻施工中的應(yīng)用

孫 俊

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

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

于是現(xiàn)代化城市逐漸從外延式的城市空間擴(kuò)張走向內(nèi)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(lái)。而市區(qū)長(zhǎng)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(shì)，能有效緩解過境交通的壓力。

市區(qū)長(zhǎng)距離隧道的建設(shè)往往位于城市主干道的下方，而這類的地下隧道在建設(shè)的過程中，勢(shì)必對(duì)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(duì)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(dá)到縮短施工工期，降低對(duì)周邊環(huán)境的影響，是施工技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。

1 工程概況

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

圖1 太湖大道節(jié)點(diǎn)改造工程SD2標(biāo)地理位置

全線圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用φ850 mm的SMW工法樁，長(zhǎng)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(jié)構(gòu)尺寸為底板厚850 mm，側(cè)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(jié)構(gòu)內(nèi)凈高為5.20 m，凈寬為8.60 m。

圖2 太湖大道節(jié)點(diǎn)改造工程SD2標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)段斷面

本工程隧道結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于，隧道常規(guī)段結(jié)構(gòu)類型簡(jiǎn)單，形式單一，隧道幾何尺寸完全相同。

2 施工難點(diǎn)及對(duì)策

針對(duì)本工程隧道結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，常規(guī)的隧道結(jié)構(gòu)施工順序?yàn)椋合仁┕そY(jié)構(gòu)底板，然后一次性施工隧道側(cè)墻及頂板，最后施工防撞墻（圖3）。

圖3 常規(guī)隧道結(jié)構(gòu)施工順序

但常規(guī)的施工方法有以下缺點(diǎn)[1-2]：

1）常規(guī)的側(cè)墻-頂板一次性施工，對(duì)于排架的搭設(shè)及側(cè)墻支模相對(duì)比較繁瑣，由于側(cè)墻的支模與頂板排架搭設(shè)融合在了一起，增加了整個(gè)排架及模板體系的復(fù)雜程度，降低了施工效率；同時(shí)，在頂板澆筑完成后，側(cè)墻模板的拆除已經(jīng)無(wú)法采用機(jī)械化施工，必須由人工進(jìn)行拆除，導(dǎo)致模板拆除效率較低。

2）常規(guī)的隧道結(jié)構(gòu)防撞墻均與側(cè)墻分開，在結(jié)構(gòu)施工完成后，再進(jìn)行防撞墻的施工，由于結(jié)構(gòu)施工完成后形成了一個(gè)相對(duì)封閉的施工環(huán)境，造成防撞墻施工組織相對(duì)困難，施工效率比較低。

針對(duì)常規(guī)方法施工效率較低的缺點(diǎn)，我們改變思路，將復(fù)雜的施工方法簡(jiǎn)單化，引入側(cè)墻-防撞墻一體化設(shè)計(jì)施工理念，側(cè)墻-頂板分次施工理念。

調(diào)整施工步驟為：先澆筑結(jié)構(gòu)底板，再單獨(dú)澆筑側(cè)墻，最后澆筑頂板（圖4）。

通過上述施工順序的調(diào)整，規(guī)避了常規(guī)方法的缺點(diǎn)，有利于隧道結(jié)構(gòu)的高效施工，主要表現(xiàn)為：

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

圖4 調(diào)整后的側(cè)墻-頂板澆筑順序

2）側(cè)墻-頂板分次施工，將原本復(fù)雜的排架的搭設(shè)及側(cè)墻支模拆分成2道相對(duì)簡(jiǎn)單的工序，機(jī)械化施工的程度更高，由于施工相互不受干擾，有利于結(jié)構(gòu)的高效施工。

3）本工程對(duì)側(cè)墻-頂板分次澆筑、側(cè)墻-防撞墻一次澆筑成型技術(shù)的應(yīng)用，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)施工順序的調(diào)整，為側(cè)墻支模采用工具化、機(jī)械化施工創(chuàng)造了條件，有利于結(jié)構(gòu)的高效施工。

3 桁架-斜撐式大型側(cè)墻整體鋼模板施工技術(shù)

本工程對(duì)側(cè)墻-頂板分次澆筑、側(cè)墻-防撞墻一次澆筑成型技術(shù)的應(yīng)用，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)施工順序的調(diào)整，為側(cè)墻支模采用工具化、機(jī)械化施工創(chuàng)造了條件，側(cè)墻支模不再受制于頂板。對(duì)于側(cè)墻模板的設(shè)計(jì)我們力求定型化、工具化、機(jī)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(gòu)件尺寸符合要求。

3.1 桁架-斜撐式大型側(cè)墻整體鋼模板設(shè)計(jì)

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(diào)節(jié)松緊度。

4）模板底部采用槽鋼壓條，通過螺栓與預(yù)埋鋼筋連接。

5）桁架背部采用木方與預(yù)埋鋼筋頂緊。

針對(duì)工期和模板強(qiáng)度剛度的因素，整體大鋼模板＋鋼桁架的形式較為便捷；針對(duì)結(jié)構(gòu)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(dá)到同步施工的要求，在模板下部1 m范圍內(nèi)，按照防撞墻形狀設(shè)計(jì)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(gè)部分。面板背面橫向加設(shè)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(shè)8#槽鋼，豎向間距260 mm。面板四周焊接鋼邊框，兩側(cè)豎向邊框開孔，間距300 mm；上邊與下邊加設(shè)短鋼板肋，底部加設(shè)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(diǎn)板焊接而成，2榀桁架之間加設(shè)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(shè)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(yù)埋件連接，可調(diào)節(jié)長(zhǎng)短－30～30 cm。

圖5 桁架-斜撐式大型側(cè)墻整體鋼模板

由于墻體高度達(dá)到4.3 m，一次性新澆混凝土對(duì)模板底部側(cè)壓力較大，且模板下部呈外張八字形，混凝土?xí)?duì)模板產(chǎn)生向上的頂力。故模板系統(tǒng)的固定包括3個(gè)部分：

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

2）豎向預(yù)埋長(zhǎng)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(cè)向水平撐。

3）鋼管斜撐下端處與預(yù)埋固定耳板插銷連接。

3.2 桁架-斜撐式大型側(cè)墻整體鋼模板現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.2.1 前期準(zhǔn)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(diǎn)、螺桿絲牙等的完好情況，并涂抹脫模劑。

2）現(xiàn)場(chǎng)工作面：確保放出模板底口邊線、各預(yù)埋件是否齊全、施工機(jī)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(diào)直、調(diào)線形→連接→固定→密封。

1）定位：吊放模板，模板底口對(duì)準(zhǔn)邊線；在運(yùn)輸?shù)跹b時(shí)，注意吊點(diǎn)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(diào)直、調(diào)線形：旋轉(zhuǎn)鋼管斜撐，使鋼模板垂直度達(dá)到要求、模板上口邊線呈直線型；調(diào)直過程中保持模板下口定位不偏移；調(diào)直與調(diào)線形同步進(jìn)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(cè)向支撐鋼桁架；鋼管斜撐要隨時(shí)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(nèi)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(diǎn)均勻，逐點(diǎn)移動(dòng)，快插慢拔，均勻振搗；由于鋼模板對(duì)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(qiáng)在防撞墻部位混凝土的振搗，特別是陰角處，內(nèi)部振搗同時(shí)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(cè)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(jié)語(yǔ)

與傳統(tǒng)墻模板由多個(gè)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(jié)構(gòu)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(shè)腳手架的工序；拆卸、安裝、吊裝簡(jiǎn)便易行。

本模板系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)具體為：

1）采用定型化設(shè)計(jì)，質(zhì)量輕，吊裝運(yùn)輸簡(jiǎn)便。經(jīng)測(cè)算，單節(jié)模板質(zhì)量約為500 kg，便于地面轉(zhuǎn)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(chǎng)和道路的暢通，現(xiàn)場(chǎng)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(tái)吊機(jī)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(jié)構(gòu)，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(rùn)。

基于上述優(yōu)點(diǎn)，大鋼模的使用克服了以往施工存在的缺點(diǎn)，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(duì)今后類似的隧道結(jié)構(gòu)施工有很好的借鑒意義。