單支模體系在地下室外墻施工中的應(yīng)用

沈 朗

中建二局第二建筑工程有限公司 廣東 深圳 518052

隨著城市的發(fā)展，地下空間的建設(shè)逐漸成為各項工程建設(shè)的重點。面對復(fù)雜的地質(zhì)條件和施工場地，在建設(shè)過程中許多問題接踵而來。

為解決地下工程外墻施工過程中的難點，廣大工程人員根據(jù)不同的工程背景總結(jié)了許多有價值的施工方案。

安沁麗等[1]從單支模的支撐體系計算與設(shè)計的角度出發(fā)，總結(jié)了單支模體系對地下室外墻質(zhì)量控制的重要意義，認(rèn)為單支模體系在現(xiàn)場施工中不僅可以降低施工成本，還可以加快施工進度，提高墻體質(zhì)量。

徐鴻斌[2]根據(jù)施工現(xiàn)場情況和工程質(zhì)量要求，采用單支模體系進行地下室外墻施工，完工后地下室外墻平整，符合清水混凝土墻面的要求。

楊志青等[3]針對深基坑條件下的疊合地下室外墻的澆筑問題，提出了一種改進型的單側(cè)模板支撐體系，并采用ANSYS進行模擬，獲得混凝土澆筑過程中的強度、變形與穩(wěn)定性數(shù)據(jù)，證明該體系的可行性。

謝桐[4]采用可移動三角架單側(cè)模板施工技術(shù)，完成了地鐵線路疊合墻側(cè)壁的施工，并獲得了較好的經(jīng)濟效益。

目前，針對地下室外墻的施工方法已有較多優(yōu)秀案例，但具體施工方案還受建筑結(jié)構(gòu)、施工環(huán)境等因素的影響。本文結(jié)合工程實踐，探討在含地下水的基坑環(huán)境下，單支模＋磚胎模技術(shù)的在高厚地下室外墻施工中的應(yīng)用。

1 工程概況

正榮·楓涇鎮(zhèn)6街坊P1、P2地塊項目一、二、三期總承包工程位于上海市金山區(qū)楓涇鎮(zhèn)，東至涇蓉路，南至楓灣路，西至涇波路，北至涇河路，總建筑面積165 939.28 m2。

三期工程由16棟別墅及55#地下車庫、5棟多層、54#人防車庫及變電站組成。地下室1層，層高為3.70 m，地下室剪力墻厚度分別為300、350 mm。由于主樓與地庫分開設(shè)計，外墻與圍護間的距離無法滿足雙面支模的空間要求，設(shè)計采用厚300 mm磚胎模。

2 工程施工難點分析

根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)及地質(zhì)情況條件，本工程主要存在以下難點：

1）3.7 m的地下室層高，較大的墻體高度和厚度，對側(cè)模的抗側(cè)移能力提出較高的要求，因此模板支撐必須有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。

2）地下室外墻與圍護結(jié)構(gòu)之間的間距較小，因此外側(cè)模板沒有足夠的施工空間，傳統(tǒng)的雙面模板顯然難以實施。根據(jù)現(xiàn)場施工條件，設(shè)計采用厚300 mm磚胎模＋單面支模體系。而由于防水要求，外側(cè)防水層又不允許穿透，導(dǎo)致加固體系完成依賴于單面斜撐或?qū)危淮_定因素多。

3）因地下水位高，地下室外墻抗?jié)B要求高，外墻水平施工縫一般留置在距底（樓）板面3 700 mm的高度，常規(guī)要求外墻宜與梁、板混凝土整體澆筑，如外墻模板體系失穩(wěn)將造成梁、板模板體系的坍塌。

4）地下室施工工期緊張，圍護樁部位較多，單側(cè)支模的長度約占工程外墻總長度的2/3，工程量較大，其施工方案的合理與否直接關(guān)系到施工進度。

3 施工方案及技術(shù)措施

3.1 方案選擇

采用單側(cè)模板施工技術(shù)的關(guān)鍵在于選擇合理的支撐體系，保證整個施工過程的順利進行。按照一般施工慣例，通常采用對拉螺栓與磚胎模組合的技術(shù)，達到穩(wěn)固模板的目的，即通過對拉螺桿與預(yù)埋磚胎模鋼筋焊接產(chǎn)生錨固力。

但由于地下室外墻較高的防水要求，該方法將破壞預(yù)設(shè)在圍護樁與外墻間的防水層，會大大降低防水效果，而且這種對拉螺桿的形式將磚胎模臨時結(jié)構(gòu)與主體永久結(jié)構(gòu)剛性連接。

隨著主體結(jié)構(gòu)的逐步施工，結(jié)構(gòu)荷載增加所形成的結(jié)構(gòu)沉降、變形等產(chǎn)生的巨大應(yīng)力將通過對拉螺桿傳遞，有可能導(dǎo)致外墻螺桿周邊混凝土拉動破壞，造成結(jié)構(gòu)安全隱患與滲水問題。

因此，根據(jù)施工工藝和現(xiàn)場施工條件，采取單支模＋扣件式鋼管＋磚胎模支撐體系的施工方案，實現(xiàn)地下室外墻澆筑和質(zhì)量保證。

3.2 方案設(shè)計

圍護樁與外墻間采用厚300 mm磚胎模，砌筑總高度3.7 m左右。根據(jù)施工需要，第1次施工部位高度2 000 mm（施工縫高度300 mm），底板混凝土澆筑后進行第2次砌筑施工，高度為1 700 mm。模板單面支模高度3.4 m左右，支撐結(jié)構(gòu)采用扣件式鋼管拼裝。

扣件式鋼管單側(cè)支模體系由緊固部分、支撐部分與錨固部分組成（圖1）。

圖1 單側(cè)支模體系

緊固部分包括面板、次楞、主楞與單側(cè)螺桿，支撐部分包括豎撐、斜撐與壓桿，錨固部分包括地錨桿、連桿和抗浮筋。

3.2.1 緊固部分

面板采用厚14 mm釉面木模板，次楞選用φ48 mm×3.0 mm的鋼管，豎向間距150 mm，主楞為雙鋼管φ48 mm@450 mm，橫向設(shè)置，主楞固定采用單頭螺桿，材料為φ12 mm的Q235鋼筋，設(shè)置長度為300 mm，間距450 mm。

3.2.2 支撐部分

豎撐、斜撐與連桿均采用φ48 mm×3.0 mm的鋼管，縱向間距600 mm；豎撐為雙鋼管，通長設(shè)置于橫向主楞外側(cè)；斜撐上口與豎撐相交處為絲口頂托，下口與地錨桿連接撐于底板或樓板。

3.2.3 錨固部分

底板采用φ48 mm×3.0 mm的長550 mm（預(yù)埋350 mm）鋼管（圖2），斜桿與地錨桿相交處通過縱向鋼管用活動扣件扣緊，并在地錨縱向連桿下部設(shè)置與斜撐反向的三角形木榫，并塞緊下部空隙，斜桿與地（樓）面相交處預(yù)留凹槽，確保斜撐直頂在底板或樓板混凝土上。如在樓板上預(yù)留，盡量預(yù)留在梁上。

3.3 施工流程及施工要點

單側(cè)支模體系的施工主要涉及預(yù)留預(yù)埋施工、單頭螺桿及面板安裝、主次楞安裝、豎斜楞安裝、縱向穩(wěn)定桿安裝、支模架搭設(shè)、混凝土澆筑及振搗。

3.3.1 預(yù)埋預(yù)留

結(jié)構(gòu)支撐體系的橫向作用力主要依靠預(yù)留構(gòu)件提供。在地下室底板混凝土澆筑前，預(yù)埋短鋼管作為地錨支撐點，位置分別位于外墻內(nèi)側(cè)2 m和3 m處，埋入長度不應(yīng)小于500 mm（保證有效錨固長度大于305 mm）。內(nèi)轉(zhuǎn)角處按45°角設(shè)置預(yù)埋點。地錨縱向間距為600 mm，底板上的預(yù)埋支撐點均采用縱橫通長鋼管連成整體（圖3）。

圖2 鋼管預(yù)埋

圖3 預(yù)埋螺桿及鋼筋

3.3.2 單頭螺桿安裝

在外墻鋼筋綁扎完成并驗收后，焊接單頭螺桿；單頭螺桿采用φ12 mm的Q235鋼筋，長300 mm，雙向間距450 mm，按照外墻位置線吊線焊接，螺桿外露尺寸以滿足主楞加固為宜；因單頭螺桿僅起固定主楞的作用，且不穿透外墻，故無需焊接止水片。外墻翻邊止水鋼板上口斜向增加1根穿墻螺桿，分別與外墻內(nèi)外主筋、止水鋼板焊接牢固，此螺桿與導(dǎo)墻內(nèi)預(yù)埋的螺桿一起，為豎撐提供橫向緊固作用力。

3.3.3 外模拼接與緊固

外模采用厚14 mm釉面木模板，根據(jù)計算與規(guī)范要求預(yù)排螺桿間距，并在模板表面進行彈線鉆孔，將模板逐塊拼裝，要求接縫整齊。依次設(shè)置橫、豎向主、次楞，使模板表面無明顯拼縫，防止漏漿，并將單頭螺栓用“3”形調(diào)節(jié)件暫緊固上。

3.3.4 支撐體系

外墻模板拼裝完成后，對模板位置進行調(diào)整，調(diào)校到位后，即可設(shè)置豎撐和斜撐。豎撐采用雙鋼管，盡量靠近次楞與主楞交叉點設(shè)置。斜撐通過活動扣件與豎撐、地錨連接，斜撐與豎撐交點共8點，分別位于距地面900、1 500、2 000、2 500、3 000 mm處，其中自下而上第1、第2道斜撐固定于第1排地錨，第3、第4道斜撐固定于第2排地錨。

斜撐與豎撐、斜撐與地錨均采用雙扣件連接，同時斜撐必須直撐到地面預(yù)留凹槽處，以確保傳力效果。地錨縱向連接鋼管與斜撐支點下部必須用木塞塞緊，防止由于地錨縱向連接鋼管產(chǎn)生撓度導(dǎo)致墻板炸模。

3.3.5 支撐穩(wěn)定桿設(shè)置

將斜撐通過鋼管扣件呈反三角連接，同時在連接節(jié)點處設(shè)置縱橫通長連桿，要求所有斜撐桿單段長度不大于2 m，以保證斜撐桿件穩(wěn)定。

3.3.6 支模架搭設(shè)

將外墻板加固完畢后，再進行支模架的搭設(shè)，支模架支撐系統(tǒng)采用扣件式鋼管模板支模架。立柱、縱橫鋼管、剪刀撐和掃地桿等材料均為φ48 mm×3.0 mm直縫電焊鋼管。扣件由可鍛鑄鐵制作，分為直角扣件、旋轉(zhuǎn)扣件與對接扣件，在螺栓擰緊扭力矩達65 N·m時，不得發(fā)生破壞。立柱鋼管縱橫間距、龍骨間距、對拉螺栓間距均由計算確定，掃地桿離地高度均為200 mm，立柱上端伸出頂部水平桿件均為100 mm，縱橫剪刀撐及水平剪刀撐的設(shè)置間距等滿足支模架搭設(shè)構(gòu)造要求。

3.4 模板拆除

模板拆除時應(yīng)使混凝土達到必要的強度，混凝土的強度以同條件養(yǎng)護試塊的抗壓強度為準(zhǔn)。

拆模施工時應(yīng)遵循先支后拆、自上而下逐步拆除的原則。拆除過程中保證一步一清，嚴(yán)禁按照踏步式拆除，縱向剪刀撐部分拆除時，遵循先中間、后兩端的施工順序。連墻件應(yīng)在位于其上的全部可拆桿件都拆除之后才能拆除。

4 質(zhì)量控制措施

地下室施工不當(dāng)往往會給后期的維護造成較大的難度[5]，尤其是在地下水豐富的地區(qū)，地下室外墻質(zhì)量將嚴(yán)重影響地下空間的正常使用和耐久性。因此，必須盡量減少或避免此類質(zhì)量通病的發(fā)生，在單側(cè)支模體系下應(yīng)做好以下幾點工作：

1）為減小澆筑過程產(chǎn)生的較大的側(cè)壓力，外墻采用分層澆筑，第1階段澆筑層高度2.5 m，第2階段高度為2.2 m，并沿外墻走向均勻澆筑，澆筑速度保持在0.5 m/h左右。第一階段混凝土澆筑完成后，保證在初凝前進行第2階段澆筑，振搗棒插入交界面以下0.5 m。

2）利用泵送軟管盡量降低混凝土自由傾落高度，減小因混凝土下落對模板產(chǎn)生的附加側(cè)向力。施工前，對現(xiàn)場操作人員進行預(yù)先交底。外墻澆筑過程中施工管理人員需現(xiàn)場監(jiān)督，澆筑高度必須嚴(yán)格控制。在澆筑順序上，先進行外墻混凝土澆筑，待澆筑完之后，進行平板的澆筑。

3）施工順序安排上，可先對內(nèi)墻及結(jié)構(gòu)柱進行澆筑，待具有一定強度后，采用抱箍、支點等形式為外墻單支模體系提供支撐點，增強支撐體系的安全性與穩(wěn)定性。

4）為防止因扣件滑移導(dǎo)致爆模，斜撐與豎撐交界處均采用絲口頂托支撐，與樓面交接處預(yù)留凹槽或后鑿凹坑，確保支撐體系牢固。

5）斜撐桿后加穩(wěn)定連桿應(yīng)保證桿件單段長度不大于2 m。上部樓層在單側(cè)支模時，底下層的支撐體系要保留不拆。

5 結(jié)語

本工程采用單支模技術(shù)取得了良好的效果，具有一定的社會與經(jīng)濟意義[6]：

1）由傳統(tǒng)的雙面支模轉(zhuǎn)變?yōu)閱蝹?cè)支模，免除了雙側(cè)模板中止水螺栓的投入，降低了工程的施工成本。

2）支撐體系由鋼管及扣件組成，施工簡單，取材方便，現(xiàn)場可操作性強。

3）墻體模板體系由磚胎模和單側(cè)模板構(gòu)成，體系穩(wěn)定性更好，墻體表面質(zhì)量優(yōu)于傳統(tǒng)施工工藝。

4）施工作業(yè)面在室內(nèi)一側(cè)，有效解決了城市地下空間施工過程中操作空間不足的問題。