地铁站施工单侧三角钢桁架模板设计与应用

韩 忠，唐花莲，许小军，彭 锐，黄泉钦

（中建三局基础设施公司，湖北 武汉 430064）

1 工程概况

武汉市轨道交通27号线谭鑫培公园站为地下两层岛式车站，长624m，标准宽22.3m。车站有11个出入口、2个紧急疏散口、4组风亭，总建筑面积为40 364m2。如图1所示，车站侧墙厚度有800mm和900mm两种规格，采用三角钢桁架模板单独施工时，结构竖向分5次浇筑，最大浇筑高度按6m计。

2 三角钢桁架模板设计思路

2.1 设计思路的提出

地铁车站侧墙高度不一，设置定型模板难以满足不同高度侧墙的浇筑要求，采用木模一次成型又会导致支架体系搭设过密，安拆极为不便，因此考虑采用可拼装钢模。

2.2 方案优点分析

三角支架结构如图2所示，三角钢桁架模板规避了传统对撑木模体系架体过密、工作量大、施工周期长及模板支架拆除不便的不足，具有以下优点。

1）传力路径明确 混凝土的侧压力通过模板传给三角支架竖杆，竖杆通过底部固定拉杆横梁将水平力传给预埋拉杆，通过斜杆将竖向力传给调节底座。

图1 车站结构断面图

2）结构安全可靠 模板及三角支架安装完成后，通过设置水平向钢管将三角支架连接成整体，使三角支架整体受力，增加了整体刚度，结构安全性大大提高。

3）混凝土外观质量好 三角钢桁架模板及支架强度高，整体刚度好，混凝土浇筑过程中总体变形量极小，混凝土表面平整度较好。

图2 三角支架结构图

4）模板支架安拆方便 采用三角钢桁架模板，侧墙单独浇筑，模板及支架在场外拼装完成后分别整体起吊安装，拆除时只需卸去支架与模板的连接螺栓便可分别整体拆除，安拆极为方便，模板及支架拼装可与侧墙钢筋同步施工，缩短了施工周期。

5）模板支架周转使用寿命长 模板及三角支架全部采用钢结构制作而成，结构刚度大，安拆对结构无任何破坏，拆除后可直接倒用，且倒用次数多。

3 三角钢桁架模板设计与应用

3.1 模板选取

面板：5mm厚钢板，面板宽度为2m，标准节高度3m，调整节高度1.5m。

横肋：横肋采用[6.3型槽钢，间距30cm。

加劲板：模板设置竖向加劲板，采用4mm厚，60mm宽钢板沿面板竖向布置，间距30cm。

竖肋：竖肋采用140×5mm方钢，每块模板布置两道竖肋，间距1m。

法兰：模板拼装时竖向及水平向法兰板均采用∠63×5mm等边角钢。

3.2 三角支架选取

竖杆：竖杆采用2[14a型槽钢，标准节高度为3m，调整节高度为1.5m。

斜杆：斜杆采用2[12.6型槽钢，标准节竖向高度3m，调整节竖向高度1.5m。

加强横杆：加强横杆采用2[10型槽钢，标准节与拼装节底部横杆上设置固定拉杆的横梁，同样采用2[10型槽钢。

3.3 预埋拉杆选取

预埋拉杆采用∅25三级螺纹钢筋，平面间距300mm，锚固深度为88cm（35d）。

3.4 模板及支撑体系实际应用

根据不同的浇筑高度，模板及支架选择相应的拼装高度，标准节宽度为2m，高度为3m，调整节宽度为2m，高度为1.5m，最大可满足6m的浇筑高度。

节段拼装时，连接螺栓采用M16螺栓，法兰板全部采用10mm厚钢板，调节底座采用直径50mm的丝杆。

混凝土浇筑过程中，需在支架顶端设置临时工作平台，便于人员进行混凝土振捣，工作平台采用型钢加木跳板组成。三角桁架通过∅48×3.5mm钢管及扣件连成整体（图3）。

图3 三角钢桁架模板及支架拼装总图

4 模板及支架受力分析

4.1 模板体系验算

面板计算用荷载采用新浇筑混凝土对模板的侧压力的标准值组合而成。

1）强度验算 面板按双向板单元计算，两边简支两边固定；横肋按三跨连续梁单元计算；竖肋按简支梁计算，强度验算均满足要求。

2）刚度验算 面板按双向板单元计算，两边简支两边固定；横肋按三跨连续梁单元计算；竖肋按简支梁计算，刚度验算均满足要求。

4.2 支架验算

三角支架体系全部由槽钢组成，支架竖杆采用2[14a槽钢，斜杆采用2[12.6槽钢，竖杆与斜杆之间采用2[10槽钢连接加强。建立Midas模型，计算结果为：三角支架最大应力及最大位移满足要求。

4.3 拉杆体系验算

1）拉杆验算 埋件采用∅25三级螺纹钢筋，平面间距300mm。拉杆埋设角度为45°,单位宽度内混凝土侧压力由3个预埋件承担，抗拉强度满足要求。

2）预埋件锚固强度验算 对于弯钩螺栓，其锚固强度的计算，只考虑埋入砼的螺栓表面与砼的粘结力，不考虑螺栓端部的弯钩在砼基础内的锚固作用。

5 三角钢桁架模板施工注意事项

1）预埋拉杆 混凝土浇筑时，全部侧压力最终均由预埋拉杆承担，拉杆承受的拉力较大，因此拉杆下料过程中长度要符合要求，保证锚固深度和外露长度，拉杆预埋时应控制好埋设深度，不小于上述规定值，以保证侧墙混凝土浇筑时拉杆具有足够的安全系数。

2）拼接螺栓 模板及三角支架之间的拼接螺栓全部采用M16螺栓,安装时所有的螺栓孔应全部上满螺栓，防止混凝土浇筑时模板拼缝的位置发生较大变形、支架整体刚度不足，最终导致混凝土表面平整度不符合要求。

6 结 语

该三角钢桁架模板体系于2015年10月份首次使用至今，未发生任何异常情况，且混凝土表面平整度极好，现场安拆方便，工程实践证明该三角钢桁架模板体系设计及施工在技术上可行，在结构受力性能上安全可靠，在经济上合理。

随着我国地铁领域的快速发展，安全及质量要求的逐步提高，三角钢桁架模板体系在单侧支模中的应用将越来越广泛，该模板及支架体系解决了单侧支模施工过程中模板难以固定，外观质量难以保证的难题，为后续类似工程积累了经验并在设计与施工技术上具有借鉴作用。

[参考文献]

[1]JGJ 162-2008,建筑施工模板安全技术规范[S].

[2]GB 50017-2003，钢结构设计规范[S].

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[5]GB 50666-2011，混凝土结构工程施工规范[S].

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