定型三脚架单侧支模在深基坑外墙中的施工技术

袁利军，齐从月，王火华，周红卫，邹宏增

（中建三局第三建设工程有限责任公司，湖北 武汉 430070）

0 引言

建筑日益密集化，狭隘的建筑用地限制支护桩和地下室的外墙距离，地下室单侧支模得到广泛应用，但如何便利施工成为研究重点，特别是在水域丰富淤泥土等复杂地质的深基坑。

目前国内深基坑单侧支模的实际应用主要有 3 种，对于深基坑的实施效果如下。

1）方法 1。采用周洋［1］运用的在围护结构（支护桩、砖胎膜）上焊接钢筋，通过对拉螺栓固定模板，并通过斜撑钢管进行竖向和水平固定。但密集的止水螺杆大范围破坏卷材防水层，防水层的作用基本失效。外墙底部水荷载较大且难以有效固定，且在层高较高的情况下，架体的安全系数不高，实用性有限。

2）方法 2。采用陶云海［2］提出的钢管扣件排架斜撑为单侧支模的支撑体系。但扣件排架由扣件和脚手架组成，搭设和拆除的体量较大；大面积施工采用长钢管支撑，弹性较小容易变形导致混凝土涨模；施工周期较长且占用空间较多，并不利于大面积且工期紧张的施工。

3）方法 3。采用段辉乐［3］提出的定型三脚架+定型钢板作为单侧支模的支模体系。三脚架体系刚度大，支模体系不易倾覆变形，安全性较高，适合大面积施工。但定型钢模板重量大，需要塔吊配合施工，且目前缺乏成熟的施工经验。

本项目通过分析和实践，探索一种可在复杂地质中施工便携且可周转实用的单侧支模体系。

1 工程概况

南沙建滔广场项目位于广州市南沙区供电局西侧，为双塔楼连体结构，地下 3 层，北塔地上 34 层、南塔地上 25 层。基坑面积约 1.26 万 m2，周长约 445 m，本工程基坑支护类型采用刚性大直径（搅拌）旋喷桩+混凝土加劲桩+二道混凝土内支撑+两道钢筋混凝土内支撑的方式。

地下室共 3 层，-3 层层高 3.9 m，外墙厚 450 mm；-2 层层高 3.6 m，外墙厚 400 mm；-1 层层高 5.4 m，外墙厚 300 mm。地下 -3 层标高为 -12.9 m，项目原为鱼塘，地势较低，项目北面为蕉门河，南面为人工河，西面为凤凰湖公园，水位标高达-0.8 m。地质勘测淤泥层有 12 m 厚，地下室处于整个淤泥层中，饱和水较多且水压力较大，常年雨水淤积，部分止水帷幕按要求施工却仍有水渗出。

地下水经过检测带有腐蚀性，在广州夏季降水多，冬季降水少的干湿交替的环境中对钢筋有中等腐蚀性。

2 施工难点分析

1）外墙距围护结构距离小，仅 450 mm 左右，无法满足双面支模空间要求，必须单面支模体系；而外墙外侧为保护效果，不允许穿透，导致加固体系尽量减少止水螺杆使用，大部分依赖于内侧斜撑。

2）因本工程地下水位高，地下室外墙抗渗更加严格，外墙水平施工缝一般留置在距底（楼）板面 300 mm 的高度，常规要求外墙宜与梁、板混凝土整体浇筑，如果外墙模板体系失稳将造成梁、板模板体系的坍塌。

3）地下室外墙总长度约 450 m，工程量大且施工紧张。

3 模板方案的选择

3.1 模板方案 1

采用对拉螺杆与支护桩植筋锚固连接，并在内侧底板或楼板埋设地锚，采用扣件排架支撑，达到扣件排架与螺杆同时受力的方式，即将方法 1 和方法 2 结合，降低扣件排架的数量，提高施工进度和施工安全性。但由于地下水丰富，现场在支护桩上植筋时，未钻到方案设计深度时便有冒水情况，现场无法实施。焊接对拉螺栓会使密集的止水螺杆大范围破坏卷材防水层，防水层的作用基本失效，虽然项目拟通过取消防水层加厚防水混凝土厚度提高防水质量，但防水效果并不佳，且后期大量止水螺栓的潜在堵漏修补的费用成本较高。

3.2 模板方案 2

内侧用“槽钢+方通形式的定型式三脚架”形式进行支撑，楼板预留地脚螺栓与三脚架固定的形式进行外墙单侧支模施工，通过有限元分析和计算尽量选用重量较小的定型钢支架，且过程中将钢模板改成加厚（15 mm 厚）的木模板，既能保证模板不涨模，又能提升钢支架的移动便携性。定型式三脚架装拆方便，支设速度快，可周转次数多，地下水外墙无穿墙螺杆洞眼，降低渗水隐患。

4 施工工艺流程

外墙外侧砖胎膜砌筑→防水及防水保护层施工→地脚螺栓预埋及导墙施工（底板混凝土浇筑前预埋）→绑扎外墙墙柱钢筋及设置保护层垫块→支设墙内侧模板→单侧三脚架安装→地脚螺栓与三脚架连接→安装加固钢管（单侧支架斜撑部位附加钢管）→三脚架垂直度调整→外墙混凝土浇筑。

5 单侧支模三脚架搭设

1）通过有限元应力分析和相关软件的计算，三脚架所受侧面压力如图 1 所示。为使得三脚架的刚度能满足使用要求同时质量较轻，三脚架的支撑体系可以按照图 2 的材料进行搭设。1、2、3 采用 4.8 mm 厚 6.5# 双槽钢；4、5、6、7、8、9、10 采用 50 mm×50 mm×3 mm 双方通，13 设置 φ25 调节丝杆，便于调节垂直度。采用双槽钢和双方通的设计提高三脚架的高宽比，降低移动过程倾倒可能性，提高安全施工。三角架在工厂里直接一体化焊接成型，在现场直接吊装施工。

图1 应力分析

图2 三角架立面图（单位：mm）

2）在地下室底板基础施工时候，将φ20 的双段地脚螺栓进行预埋，间距 900 mm，每片定型三脚架钢需要预埋两个，提前做好放线定位。

图3 地脚螺栓的埋件图

3）钢筋绑扎完后，采用 15 mm 厚木模板作为模板支撑，并按图 4 单侧支模剖面，进行木方、方通和三脚架的搭设，三脚架和地脚螺栓通过螺母连接。

图4 地下室外墙单侧支模剖面图（单位：mm）

4）方通和木方间、方通和三角架之间通过φ12 勾头螺栓和钩头螺母连接（见图 5）。

图5 各处连接图（单位：mm）

6 单侧支模模板加固措施

6.1 单侧模板拼缝处加固

对于墙体厚度较厚，高度较大容易导致混凝土侧压力较大的两块板之间的部位产生错台，在两块模板的拼接处采用方通对梁模板进行钩头螺栓的固定，提高整体墙面模板的稳定性。其中，方通间距设置按沿墙体高度方向 300 mm 设置，如图 6 所示。

图6 节点大样图

6.2 整体加固

地下室外墙较高，模板底部单面侧压大，为保证架体整体安全性，须对架体进行加固处理。将钢管通长水平放在三脚桁架外侧的管头卡口位置，及时将钢管和三脚架固定，上、中、下共布置三道，同时钢管也与内支撑用扣件加固到一起，提高整体性（见图 7）。

图7 钢管加固图

7 单侧支模控制要点

1）三脚架间距 900 mm，安装完成后需调整垂直度。

2）地脚螺栓直径 20 mm，Q235 钢，间距 450 mm，与地面成 45°角，地脚螺栓出地面位置与混凝土墙面直墙段距离为 100 mm，地脚螺栓直角点埋深 150 mm，现场施工时要求拉通线，保证埋件处于同一水平线上。在浇筑导墙前对地脚螺栓端部采取保护措施，用塑料布等材料包裹，并扎紧，避免施工时混凝土粘附在丝扣上，影响地脚螺栓与三脚架之间的连接质量。地脚螺栓长边靠端部 300 mm 车丝。

3）钩头螺栓直径 12mm，Q235 钢，长边靠端部 100 mm 车丝。钩头螺栓连接方通与木方时，提前在木方内钻孔，钻孔角度与钩头螺栓的角度一致。将钩头螺栓由双槽钢中间穿过，钩头钩入木方内。

4）若地下室外墙分段浇筑时，在分段位置留设 300 mm×3 mm 止水钢板。

8 效益对比

8.1 降低工程施工成本

通过对常规的双面支模和单侧支模的成本分析，发现在地下室施工过程中，虽然单侧支模的成本单价较高，由于节约了安装和拆除过程中的施工面积差和施工时间（对比分析中没计算窝工成本）所产生的劳动力成本，造成施工总成本更低。如表 1 对比分析可得。

表1 成本对比分析表

8.2 缩短施工周期

采用木模工人工效为 3 m2×人/工日［4］，采用钢模+定型三脚架工人工效为 4.5 m2×人/工日，采用木钢模+定型三脚架工人工效为 12 m2×人/工日。根据项目进度统计和进度计划对比，虽然单侧支模过程中的劳动力比预算双侧的劳动减少了，但是施工过程中搭设拆除简单，由于塔吊配合，施工更加快捷，耗费总工期更短。

9 结语

项目过程运用定型三脚架施工+木模组合技术节约了经济成本，具备较好的推广价值。

1）定型式三脚架装拆方便，支设速度快，同时可通过塔吊吊运至施工工作面，省时省力。

2）通过三脚架端部采用可调节托座，可降低墙体的平整度、垂直度偏差，减少表面错台、涨模、漏浆等质量问题。

3）较高墙体宜减少水平施工缝数量，地下水外墙无穿墙螺杆洞眼，降低了渗水隐患，提高了工程质量。

4）可周转次数多，减少了材料浪费，可明显降低施工成本。

5）板面与地下室外墙交接处预留地锚螺栓，将三脚架与地锚螺栓固定，再用钢管将三脚架连成整体，具备良好的整体稳定性。

6）适用于外墙连续长度长，工期较短的工程。Q