市政综合管廊模板支架设计与施工

许世春 李应成

(1.南京第一建设事务所有限责任公司，江苏 南京 210000;2.南京江宁经济技术开发总公司，江苏 南京 210000)

新加坡·南京生态科技岛位于南京市区西南部的长江之中，系江中的一座洲岛，隶属于南京市建邺区，东隔夹江与河西新城相邻，西隔长江主航道与江北新市区相望。未来生态科技岛建设成为“国内领先、国际一流”的现代化新城区。

1 工程概况

管廊标准断面内净断面尺寸为:2.9 m×3.5 m，覆土高度2.5 m。结构顶板厚0.30 m，侧墙壁厚0.35 m，底板厚0.35 m(见图1)。

图1 一号路综合管廊标准断面结构与布置图

倒虹段内净断面尺寸为:2.9 m×3.5 m，覆土高度约8 m。倒虹段结构顶板厚0.40 m，侧墙壁厚0.45 m，底板厚0.45 m。

管廊标准断面尺寸为2.9 m×3.5 m，最大可容纳1 根DN300给水管、24 孔信息管以及24 孔10 kV 电力管，并预留1 根DN300中水管，并有一定的预留空间。

2 模板支架设计

模板支架搭设于已浇筑的主体结构底板上。综合管廊内部净高2 900 mm、净宽3 500 mm，根据主体结构混凝土的断面及模板安装需要，模板支架采用碗扣式支架作为侧墙和顶板模板支架。碗扣式支架立杆间距为900 mm×600 mm。在顶板下每根碗扣式支架立杆上设置φ36 ×600 ×120 ×5 可调顶托。便于顶板底模的标高调整和平整度的调整，以及模板支架拆除。每仓的满堂碗扣支架在纵横两方向安装剪刀撑，横向间隔5 m 左右设置1 道剪刀撑，纵向设置两道剪刀撑(见图2)。

侧墙外模与内模采用φ14 对拉螺栓600 mm×600 mm 进行固定并限位，φ14 对拉螺栓上安装60 mm ×60 mm 双止水钢片并与φ14 对拉螺栓进行满焊，以达到防水要求(见图3)。拆模后截断螺栓，孔洞处采用聚合物水泥砂浆密封。

3 模板支架验算

根据满堂支架的方案为保障施工人员安全和主体结构混凝土浇筑质量，对模板及支撑力学验算如下。

3.1 顶模验算

1)主要参数。

图2 管廊主体结构模板支架及模板示意图

图3 侧墙外模对拉螺栓施工与密封处理示意图

Q235B 钢抗压抗拉及抗弯设计强度:f=205 N/mm2。

弹性模量:E=2.06 ×105N/mm2。

松木抗弯设计值:f=10 N/mm2。

模板弹性模量:E=104N/mm2。

模板抗弯设计值:f=10 N/mm2。

2)荷载。

0.4m 钢筋混凝土:P1=2.5×1 000 kg/m3×10 N/kg×0.4 m=0.01 N/mm2。

模板，方木条自重:P2=45 kg/m2=4.5 ×10-4N/mm2。

人行机具动荷载:P3=300 kg/m2=3.0 ×10-3N/mm2。

根据规范，永久荷载分项系数应取1.2，可变荷载分项系数应取1.4。

水平荷载:P=1.2(P1+P2)+1.4P3=0.016 47 N/mm2。

3)水平底模验算。

次梁间距取234 mm，木枋为100 mm ×100 mm，模板核算跨度为:

L=134 +b/3=167.3 mm，取100 mm 为计算单元，设计强度为:f=10 N/mm2。

A=100 ×15=1 500 mm;W=bh2/6=3 750 mm3。

I=bh3/12=100 ×153/12=28 125 mm4。

允许弯矩:M=W×f=3 750 ×10=37 500 N·mm。

水平板底模线荷载:q=0.016 47 ×100=1.647 N/mm。

水平板底模简化为三跨简支梁。

4)顶板底模主梁验算。

水平板模板主梁采用100 mm×10 mm 木方。

A=104mm2，f=10 N/mm2，W=1.667 ×105mm3，I=8.33 ×106mm4，L=900 mm。

每根木方允许弯矩:M=W ×f=1.667 ×105×10=1.667 ×106N·mm。

线荷载:q=0.016 47 ×600=9.882 N/mm。

5)顶板底模次梁验算。

A=100 ×100=104mm2，W=1/6bh2=1.667 ×105mm3，I=1/12bh3=1/12 ×100 ×1003=8.33 ×106mm4。

允许弯矩:M=W×f=1.667 ×106N·mm。

水平板次梁线荷载:q=0.016 47 ×234=3.85 N/mm。

3.2 侧模穿梁螺栓验算

新浇混凝土对模板侧压力标准值:

取两式中最小值。

其中，γc为钢筋混凝土的重力密度，取25 kN/m3;t0为新浇混凝土的初凝时间，取4 h;v 为混凝土浇筑速度，取1 m/h;β1为外加剂影响修正系数，取1.2;β2为混凝土坍落度影响修正系数，取1.15;H 为新浇混凝土最大高度，取2.9 m。

所以最大侧压力为30.36 N/m2。

同时取新浇混凝土振捣荷载4 kN/m2，倾倒荷载为4 kN/m2。

所以N=(1.2 ×30.36 +1.4 ×4 +1.4 ×4)×0.6 ×0.6=17.15 kN。

穿梁螺栓直径:14 mm;有效直径:11.55 mm;有效面积A=105 mm2;穿梁螺栓的抗拉强度设计值取［f］=170 N/mm2;有:

N ＜［N］满足要求。

3.3 脚手架验算(垂直)

每根杆允许承载力:F=A×f=427 ×205=83 535 N。

每根立杆实际承重:F=0.016 47 ×600 ×900=8 893.8 N ＜83 535 N，满足要求。

1)静荷载标准值包括以下内容:

静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=11.454 kN。

2)活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载:

3)立杆的轴向压力设计值计算公式:

N0=1.2NG+1.4NQ=1.2 ×11.454 +1.4 ×1.62=16.013 kN。

最大步距为600 mm。

模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度a=411 mm，计算长度L0按下式计算的结果取大值:

由λ=88.6 查表得φ=0.673。

A×f×φ=427 ×205 ×0.673=58 911.06 N ＞N0=16 013 N，经验算稳定。

3.4 脚手架验算(水平)

每根杆允许承载力:F=A×f=427 ×205=87 535 N。

每根立杆实际承重:F=0.030 2 ×600 ×600=10 872 N ＜87 535 N，满足要求。

最大步距为900 mm。

模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度a=411 mm，计算长度L0按下式计算的结果取大值:

由λ=111.13 查表得φ=0.509。

A×f×φ=427 ×205 ×0.509=44 555.315 N ＞16 013 N 经验算稳定。

4 施工流程

模板支架搭设前组织专业班组的施工人员进行专项施工方案技术交底，按照规范和施工方案要求，对碗扣支架、钢管、扣件、可调托架进行检查验收，不合格的材料不得使用。清除搭设场地杂物，按专项方案模板支架的平面布置进行放线定位。

5 搭设流程

测量放线→搭设碗扣式满堂支架第一层立杆→搭设碗扣式满堂支架第一层横杆→逐根锁固立杆与横杆扣紧→搭设第二层立杆→搭设第二层横杆→……→搭设顶层横杆→搭设附加水平顶撑钢管并与各碗扣杆件扣紧→依据满堂架的方案加设剪刀撑、模板支撑→检查验收。

6 搭设方法

本次管廊满堂支架均在已浇筑成形的350 mm 厚的主体结构底板上进行搭设，因此不需对支架基坑进行硬化处理。按照方案中碗扣式满堂支架的平面布置，进行测量放线，定出纵横立杆的搭设基准线。检查碗扣和钢管有无弯曲、接头开焊和断裂等现象，经检查无误后进行拼装。在搭设拼装时，支架立杆必须确保垂直度。尤其是在第一层所有立杆与横杆均拼装调整完成无误之后方可进行向上继续拼装，否则将造成以后各层的拼装困难。水平顶撑φ48 钢管和纵、横向剪刀撑需与碗扣支架搭设同时进行布设，否则待支架成形后长钢管将无法进行整体搭设。水平顶撑和剪刀撑应与碗扣扣件连接不小于5 点，搭接长度不小于1.0 m，且用2 只扣件紧扣。主体结构顶模底设置100 mm×100 mm 木方或2 ×φ48 钢管(主梁)@600 mm;侧墙模板设置2 ×φ48 钢管(主梁)@600 mm，φ14 对拉螺栓@600 mm×600 mm。上下各设一根φ48 钢管进行顶撑，并与支架连接形成一体。顶模板底可调式螺杆托架必须严格控制标高，采用经水准仪测量后拉线方式设定。并有明显标注标明，做好记录，并予以施工交底。碗扣式满堂支架架设完毕后，上部可调式螺杆托架都必须以水准仪在顶板模板支撑立杆上测设标高线进行控制、调整。浇筑混凝土之前检查可调式螺杆托架紧固、稳定情况，以保证板面承重和荷载承压后，不会因可调式螺杆托架松动而产生模板标高、变形、位移变化。

7 模板安装

认真执行主体结构现浇混凝土模板支模工艺标准，侧墙、顶板的模板采用2 440 mm ×1 220 mm 竹胶板，次梁采用50 mm ×100 mm 木枋，主梁采用100 mm×100 mm 木枋。按要求拼装好模板，并对应预留、预埋构件进行检查确认，防止出错。侧墙模板采用2 440 mm×1 220 mm 竹胶板制成的大模板，模板之间采取必要的措施防止混凝土浇筑时漏浆，采用双面胶条的方式。外用50×100 方木(次梁)固定，内外模板采用2×φ48 钢管(主梁)@600 mm，采用φ14 对拉螺栓@600 mm×600 mm 固定。

［1］冯 勇，曾凡奎，胡玉定，等.基于现场实测的模板支架安全性研究［J］.建筑技术开发，2009(6):39-40.

［2］潘卫忠.建筑模板支架坍塌的原因、教训及支架方案的编制要求［J］.中国科技信息，2010(3):77-83.