超深地下結構側墻模架體系設計與施工技術

龔青峰 吳小建 鄭劉衛 王 瓊

1. 昆山市航道管理處 江蘇 昆山 215300；2. 上海建工集團工程研究總院 上海 201114；3. 上海市基礎工程集團有限公司 上海 200002；4. 上海建工集團股份有限公司總承包部 上海 200080

1 工程概況

上海市北橫通道中山公園工作井位于中山公園內，長約75 m，寬25.0～37.5 m，開挖深度31 m，面積約2 000 m2，為北橫通道主線中間過站井，同時也是國內首個大直徑盾構過站井。因工作井滿足特大直徑盾構（φ15.56 m）過站井需要，在盾構過站前，需形成底板、側墻、B1板及頂板大空間受力體系（圖1）。

根據施工要求，內襯墻施工不得采用對拉螺栓，以減少結構滲漏，從而保證施工質量；同時，因第3～第5道圍檁作為永久結構的一部分，圍檁施工期間預留大量內襯墻插筋，導致對拉螺栓焊接困難，極大地影響了施工進度。因此，工作井襯墻模板采用單側模板支架體系。

圖1 中山公園工作井結構概況

2 側墻組合式模架體系設計

2.1 側墻組合式模架體系設計依據

1）為適應不同樓層的側墻高度，將整體側模架分成上、下2個部分，上部模架高1.5 m，下部模架高3.0 m。

2）當澆筑地下4層與地下2層側墻時，采用上模架。

3）當澆筑地下3層時，采用下模架。

4）當澆筑地下5層與地下1層時，將上、下模架合并為整體側模（圖2）。

圖2 中山公園工作井結構施工概況

2.2 側墻模架體系結構

1）上半節高1.52 m，寬0.416～1.375 m（中心距）；下半節高3.104 m，寬1.375（中心距）～ 3.720 m。

2）模架外框采用雙榀10#槽鋼，內側桁架采用雙榀5#槽鋼。

3）外框斜桿槽鋼為口對口拼接，其他槽鋼背靠背。

4）外框靠模板側間距550～600 mm設置長600 mm的φ48 mm鋼管，與模板采用拉桿螺栓連接。

5）外框斜桿間距600 mm設置長180 mm的φ48 mm鋼管，便于模架連成整體和設置剪刀撐。

6）模架上下連接和與后靠型鋼連接采用M20-65法蘭螺栓連接，法蘭板尺寸300 mm×270 mm。

7）單片上模架質量約165 kg，下模架質量約480 kg，整體總質量645 kg。

3 側墻模架施工穩定性驗算

采用有限元軟件驗算高3.0m模架體系和高4.5m模架體系與模板組成的體系穩定性。

3.1 高3.0m模板體系

高3.0m模架與模板體系（圖3）桁架間距850 mm；面板采用厚15 mm木模，橫向次楞采用截面100 mm×50 mm木方，每間隔250 mm設置1道，主楞采用截面雙榀φ48 mm×3 mm鋼管，豎向布置；面板與支撐間的連系采用φ48 mm×3 mm鋼管（帶可調頂托）；底部型鋼采用HW400 mm×400 mm×12/21 mm型鋼與16#工字鋼，每片桁架支撐處（即每850 mm）加2道勁板；型鋼在支撐兩端植入12根φ20 mm鋼筋，模架前端（上、下）每280 mm采用1根φ20 mm鋼筋與側墻鋼筋拉結。

圖3 高3.0m模架與模板體系結構

從該工況有限元分析結果（圖4）可知：整體側模架最大變形為2.8 mm，小于模板允許變形12 mm，變形符合要求；整體側模架應力計算結果顯示，最大拉應力109 MPa（底部雙榀10#槽鋼與側墻拉結處）、最大壓應力－131 MPa（φ48 mm×3 mm頂托鋼管處），均小于Q235型鋼的抗壓強度215 MPa，應力滿足要求。木結構（面板與次楞）應力均在5 MPa以下，滿足要求。

圖4 高3.0 m模架有限元分析結果

3.2 高4.5m模板體系

高4.5 m模架與模板體系（圖5）桁架間距850 mm；面板采用厚15 mm木模，橫向次楞采用截面100 mm×50 mm木方，每間隔250 mm設置1道，主楞采用截面雙榀φ48 mm×3 mm鋼管，豎向布置；面板與支撐間的連系采用φ48 mm×3 mm鋼管（帶可調頂托）；底部型鋼采用HW400 mm×400 mm×12/21 mm型鋼，每片桁架支撐處（即每850 mm）加2道勁板；型鋼每850 mm植入8根φ16 mm鋼筋，模架前端（上、下）每280 mm采用1根φ20 mm鋼筋與側墻鋼筋拉結。

本工況的有限元分析結果顯示：整體側模架最大變形為3.3 mm，小于模板允許變形18.8 mm，符合要求；整體側模架應力中，最大拉應力118 MPa（底部植筋雙榀10#槽鋼處）、最大壓應力－112 MPa（φ48mm×3mm頂托鋼管處），均小于Q235型鋼的抗壓強度215 MPa，滿足要求。木結構（面板與次楞）應力均在5 MPa以下，滿足要求。

4 側墻模板施工工藝流程

4.1 模板安裝流程

鋼筋綁扎并驗收后→彈外墻邊線→合外墻模板→型鋼吊裝到位→安裝單側支架→安裝埋件系統→調節支架垂直度→再緊固檢查一次埋件系統→驗收合格后混凝土澆筑

圖5 高4.5 m模架與模板體系結構

4.2 模板安裝

模板安裝好后，采用吊車將型鋼按位置吊裝就位合墻體模板時，模板下口與預先彈好的墻邊線對齊，然后安裝木方背楞，臨時用鋼管將墻體模板撐住。側墻相鄰2塊模板采用直接拼縫連接，確保接縫緊密[1-2]。

4.3 支撐體系安裝

模板安裝到位后，安裝單側支架，支架安裝完后，安裝埋件系統。調節單側支架后支座，直至模板面板上口向（墻內傾約5 mm，因為單側支架受力后，模板將略向后傾。最后再緊固并檢查一次埋件受力系統，確保混凝土澆筑時，模板下口不會漏漿。安裝完畢后，檢查一遍支撐和各種扣件是否緊固，模板拼縫及下口是否嚴密，模板安裝是不是垂直，最后清掃墻內雜物。

4.4 其他技術要求

1）模板表面必須刷脫模劑，板間拼縫表面要求平整，不得翹曲。

2）墻體模板安裝前，2塊模板之間的縫內夾海綿條，并用棉紗蘸脫模劑涂刷板面。

3）單側模板支撐體系后點墊必須牢固穩定。

5 結語

本文根據上海市北橫通道中山公園超深地下結構施工的特殊要求制訂了單側模板支架體系的施工方案，設計了組合式側墻模架體系以適應地下結構不同層高的施工需求。通過有限元分析，表明施工中模架與模板組合體系的2種不利工況下的結構體系穩定性均滿足施工要求；同時，配合合理的工藝流程，確保了結構施工的質量與安全。