地鐵車站預留孔洞吊模施工可行性分析

李享松 彭學軍 佘文軍 饒永強 凌濤

摘 要：地鐵車站設計時一般會預留部分孔洞需要后期進行封堵。針對主體結構施工后期經常面臨施工單位多，場地及時間交叉且相互制約的情況，本文結合高橋南站預留孔洞的施工現狀，提出吊模施工工法。經過力學驗算，竹膠板+槽鋼+對拉螺栓+工字鋼的支撐系統可有效解決這一難題，確保施工工期。

關鍵詞：地鐵車站;預留孔洞;吊模施工;可行性

中圖分類號：U231.4 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）22-0122-03

Feasibility Analysis on the Construction of Hanger formwork for

Reserved Holes in Subway Stations

LI Xiangsong PENG Xuejun SHE Wenjun RAO Yongqiang LING Tao

Abstract： When designing a subway station， some holes are generally reserved for later closure. In view of the situation that there were many construction units， intersecting sites and time， and restricting each other in the later stage of construction of main structure， this paper put forward the construction method of hanging formwork combined with the construction status of reserved holes in Gaoqiao South Station. Through mechanical calculation， the support system of bamboo plywood+channel steel+bolt+I-beam can effectively solve this problem and ensure the construction period.

Keywords： subway station;reserved hole;hanger formwork construction;feasibility

根據長沙市軌道交通五號線建設公司組織的專題會議精神，要求長沙地鐵5號線實現“年底試運行”的目標。目前，車站主體普遍存在預留孔洞、中隔墻、軌頂風道、站臺板等二次結構未完成的現象。由于后期鋪軌、機電安裝等單位陸續進場，加上原有的結構施工單位，各單位之間施工干擾較大，施工場地及時間交叉且相互制約，正常的施工工藝根本無法滿足工期要求。

1 工程概況

高橋南站為長沙市軌道交通5號線第7個車站，車站南北兩端為盾構始發區間，盾構井預留孔洞尺寸均為11.5m×7.5m。為確保車站西側3、4、7號出入口及5號風亭按期完工，需要盡早將西側管線回遷至車站頂板，為配合管線回遷工作，預留洞口處計劃采取吊模施工方案[1]。

2 施工流程

盾構井封板前先做好各類材料及機械設備的進場、報驗準備工作。吊模施工流程為：①工字鋼安裝;②方木龍骨安裝;③模板安裝;④施工縫處理;⑤鋼筋綁扎;⑥混凝土澆筑;⑦模板拆除[2-6]。

2.1 安裝工字鋼

第一，預留洞口吊模采用雙拼I22a工字鋼吊模施工，中板工字鋼中心間距為1m。

第二，上部為雙工字鋼鋪設，鋪設方向垂直洞口長邊，兩端底部各墊設2根I22a工字鋼。工字鋼鋪設完成后，在2根工字鋼之間安裝對拉螺栓，然后采用Φ16@1 000mm鋼筋把2根工字鋼固定在一起。

第三，下部為雙I10槽鋼，鋪設方向沿洞口長邊方向，2根槽鋼之間安裝對拉螺栓，然后采用Φ16@1 000mm鋼筋把2根槽鋼固定在一起

第四，對拉螺栓長1.5m，間距0.9m，螺栓通過100mm×100mm墊片+螺母連結。

第五，預先安裝完成拉螺栓底部的10cm×10cm方木，以避免后續施工困難。螺栓固定牢固后方可進行下一道工序施工。

預留洞口吊模安裝如圖1和圖2所示。

2.2 方木鋪設

調整對拉螺栓間距，符合要求之后，進行固定，然后開始安裝上層方木。上層方木規格為10cm×10cm，中心間距300mm，方向垂直于洞口長邊，方木鋪設應順直平整。

2.3 模板鋪設

第一，模板采用18mm厚竹膠板。模板表面應平整光潔，無污物，且涂刷有脫模劑。為防止漏漿，模板接縫處應貼透明膠帶，并沿洞口周邊模板上口貼海綿條。

第二，通過轉動對拉螺栓來調節模板標高，使其滿足設計要求。模板標高應比設計標高高出5mm左右，并在模板中部起拱，起拱高度約10mm。

2.4 施工縫處理

模板施工完成后，進行施工縫剔鑿。孔洞封堵時要求施工縫剔成“V“字形，減小施工縫處鋼筋所受剪力。混凝土澆筑前用清水清洗施工縫，板鑿毛完成后用水將施工縫沖洗干凈，晾干后連續涂抹遇水膨脹止水膠、埋設注漿管并固定。

2.5 鋼筋綁扎

鋼筋綁扎前對已經完成澆筑段混凝土連接面進行鑿毛，鑿除浮漿，以確保新舊混凝土接茬效果良好。橫向鋼筋直徑[d]=18mm，縱向鋼筋直徑[d]=16mm，現場采用綁扎搭接。

2.6 澆筑混凝土

混凝土必須分層澆筑，并且控制澆筑速度。第一層混凝土澆筑完成后等待0.5h，待模板受力穩定后再澆筑上層。澆筑過程中，要保證材料供應連續，不能存在斷料的現象，減少施工冷縫的出現，保證混凝土整體性及密實性。澆筑完畢后，必須及時對混凝土進行覆蓋，并做好保濕養護工作。

2.7 模板拆除

拆模順序為后支先拆，先支后拆，先拆非承重模板，后拆承重模板。拆下來的模板要及時整理、運走。

3 吊模安裝受力驗算

本次驗算盾構井孔洞尺寸為11.5m×7.5m。

3.1 荷載計算

①模板自重：0.5kN/m2;②中板厚400mm鋼筋混凝土重：0.4m×5kN/m3=10kN/m2;③施工勻布荷載標準值：2.5kN/m2;④砼振搗對水平模板荷載標準值：2.0kN/m2;⑤板鋼筋荷載：1.1kN/m2;⑥10#槽鋼自重：0.2kN/m2。

3.2 荷載組合

永久荷載分項系數取1.2，可變荷載分項系數取1.4。板恒載：

（10+0.5+1.1+0.2）×1.2=14.16kN/m2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

板荷載組合：

[F2]=14.16+（2.5+2.0）×1.4=20.46kN/m2 ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

3.3 模板強度驗算

底模采用18mm厚竹膠板，上層內楞為300mm間距100mm×100mm方木，豎向靜荷載14.16kN/m2，豎向動荷載6.3kN/m2，按三跨等跨連續梁計算。

3.3.1 抗彎強度驗算。查表可知：[Km1]=0.08，[Km1]=0.101，則：

[Mmax]=0.08×14.16×（0.3）2+0.101×6.3×（0.3）2=0.159kN·m ? （3）

[Wx=bh2/6]=1 000×（18）2/6=54 000mm3 ? ? ? ? ?（4）

[σ=Mmax/Wx]=0.159×106/54 000=2.944N/mm2<13N/mm2 ? ? ? ?（5）

通過驗算可知模板強度滿足要求。

3.3.2 撓度驗算。查表取[Kw1]=0.677，[Kw2]=0.990，[E]=9 000N/mm2，[I=bh3/12]=281 250mm4。

[ω=Kwq1L4/100EI]

=（0.677×14.16+0.990×6.3）×0.24

÷（100×9×106×2.81×10-7） ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （6）

=0.100mm

[ω]

3.4 板托架驗算

3.4.1 上層方木驗算。按均布荷載計算，查表[Km1]=0.08，[Km2]=0.101，[Kw1]=0.677，[Kw2]=0.990，[E]=9 000N/mm2，[I=bh3/12]=8.3×106mm4。

[Mmax]=0.08×14.16×0.92+0.101×6.3×0.92=1.433kN·m ? ? （7）

[Wx=bh2/6]=100×100×100/6=1.67×105mm3 ? ? ? ? ? ? ? （8）

[σmax=Mmax/Wx]=1.433×106/（1.67×105）

=8.58N/mm2<[σ]=17N/mm2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（9）

[ω=Kwq1L4/100EI=0.677×14.16×0.94+0.990×6.3×0.94÷100×9.0×106×8.3×10-6=1.390mm<900/150=6mm] ? ? ? （10）

3.4.2 下層I10槽鋼驗算

[Mmax=1/8×q×L2=1/8×20.46×1.22=3.683kN·m]（11）

[Wx=2×3.97×104=7.94×104mm3] ? ? ? ? ?（12）

[σmax=Mmax/Wx=（3.683×106）/7.94×104=46.385N/mm2<σ=215N/mm2] ? ? ?（13）

查表得E=206 000N/mm2，I=2×11 600cm4=232×106mm4，q=20.46×0.9=18.414kN/m。

[fmax=5ql4/（384EI）=5×18.414×1 2004/（384×206 000×3.96×106）=0.609mm<1200/400=3mm] ? （14）

經驗算，板托架強度及撓度均滿足要求。

3.5 對拉螺栓強度驗算

中板模板體系采用Φ18對拉螺栓，間距為1 200×900，根據荷載組合，每根對拉螺栓承受的荷載：

[σ]=1.2×0.9×20.46=22.097kN ? ? ? ? ? ? （15）

每根Φ18對拉螺栓可以承受的荷載為：[Anf]=174×0.170=29.58kN>22.097kN，滿足要求。

3.6 工字鋼驗算

工字鋼采用I22a工字鋼，中板間距為0.9m。按集中荷載計算，查表[Km1]=0.267，[Km2]=0.311，[Kw1]=1.883，[Kw2]=2.716。

[Mmax=KmFL=（0.267×12.53×0.6×1.2×0.6+0.311×5.6×0.6×1.2×0.6）=2.198kN·m] ?（16）

[σ=Mmax/W=5.34N/mm2<235N/mm2] ? ? ? （17）

故抗彎強度滿足要求。

[ω=KwFL3/100EI=1.883×0.6×0.6×14.16×83+2.716×0.6×0.6×6.3×83/100×206×106×232×10-6=1.688mm<fm=3mm] ?（18）

經驗算，工字鋼強度及撓度均滿足要求。

因預留孔洞周邊均已設置暗梁，無需對周邊混凝土進行驗算。

4 結論

通過驗算，預留孔洞處采用18mm竹膠板+I10槽鋼+Φ18對拉螺栓+I22a工字鋼組合的吊模支撐系統可有效解決因交叉作業導致的無法施工的問題，為現場場地移交提供工期保障。

參考文獻：

[1]凌濤.軌頂風道混凝土澆筑施工工藝探討[J].工程建設，2019（6）：69-73.

[2]周富榮.養護對混凝土早期收縮和開裂的影響[D].杭州：浙江大學，2006.

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[5]許斌.杭州軟土地區地鐵車站深基坑開挖引起的變形效應分析研究[D].杭州：浙江工業大學，2016.

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