浅析地铁深基坑侧墙大模板施工技术

摘  要：随着城市地铁的快速发展，对车站主体结构实体质量要求越来越高，以往侧墙施工采用木模板体系时，易产生错缝、漏浆、蜂窝麻面、波浪、渗漏水等质量通病。基于此，本文以某城市地铁主体结构侧墙施工为例，介绍地铁深基坑侧墙大模板支架设计及施工要点，研究表明其可避免上述质量通病的产生，因此对提高地铁车站主体结构质量具有重要意义。

关键词：地铁深基坑;侧墙;大模板

中图分类号：TU755.2    文献标识码：A         文章编号：2096-6903（2021）01-0000-00

1工程概况

某城市地铁车站围护结构采用地连墙、内支撑形式，地下二层钢筋砼箱型结构，车站全长214.5m，标准段宽21.3m，标准段基坑深度16.41m，车站端头加深处埋深18.11m，车站侧墙设计采用大模板进行施工。

2侧墙模板设计

侧墙单独浇筑，其中负一层净跨为4.85m，扣除顶板腋角0.3m，负一层墙高4.55m;负二层净跨6.16m，扣除底板及中板腋角各30cm，负二层墙高5.56m，综合负一、负二层侧墙高度，结合现场实际拼装条件，将大模板尺寸设计宽度为2000mm、高度为4300mm。

侧墙大模板体系主要由预埋地锚、钢模板、支架三部分组成。

2.1地锚

腋角部位预埋地脚螺栓，起到固定模板的作用。预埋预埋件时应拉通线，确保预埋件在同一直线上。地脚螺栓采用φ32螺纹钢筋，丝扣规格M30，长度不少于80mm。埋设与地面交角为45°，400mm深，间距0.3m、0.7m、0.7m、0.3m，地脚螺栓埋设示意详见图1。

2.2钢模板

面板采用8mm厚的冷轧钢板，竖向背肋采用12mm后的钢板，间距400mm;水平背肋采用10#槽钢，间距355mm，采用焊接方式對钢板与横竖背肋进行连接，钢模板示意详见图2。

2.3支架

模板支架（单侧）由混合三角架、榀架连接装置、螺旋顶、可调底托等部分组成，由3榀混合三角架连接成整体，分别采用[16a、[12、[8槽钢拼接而成，支架高度为H=4.3m，支架示意详见图3。

3大模板施工

3.1大模板及支架安装

大模板及支架采用汽车吊和人工配合方式进行安装，墙体模板结合处，模板下口与墙边线对齐，每安装完一块模板后及时安装支架，每块钢模板后设3榀支架支承，用钩头螺栓将单侧支架竖背楞与模板横背楞连成整体，调节单侧支架支座，测量模板垂直度。依次安装每施工区段侧墙模板、紧固并检查模板接缝及垂直度等，确保砼施工时模板不变形、不漏浆，统一调整完毕后，采用φ48钢管和扣件将所有支架连接成整体，防止侧向倾斜。模板支架安装示意详见图4。

3.2端头模板安装

端头模采用木模板进行施工，背肋采用方木进行加固，横向采取钢筋焊接到侧墙主筋上的方式进行加固。端头模板加固示意详见图5。

3.3模板、支架拆除

当侧墙混凝土强度大于2.5mpa时，且保证不因拆除而损坏边角混凝土时方能拆除，模板拆除遵循先装后拆、后装先拆的顺序进行[1]。

单侧钢模板支架拆除应先拆端头模板，后拆除整块模板[1]。先拆除工作平台及脚手架，人工配合汽车吊取掉支架，最后将模板缓慢吊起，分类堆码保存好。

4受力计算

参数信息：侧墙采用单侧钢模板+三角支架支撑体系。

4.1侧压力计算

混凝土对于模板的侧压力，随混凝土的浇筑高度而增加，当达到某一临界值时，侧压力不再增加时的侧压力即为新浇筑混凝土的最大侧压力，此时的浇筑高度称为混凝土的有效压头[2]。通过理论和实践，可按下列公式计算，取最小值：

=0.22×24×5.0×1×1.15×√1.5=37.18kN/m2

=24×4.3=103.2kN/ m2

取二者较小值，F=37.18kN/ m2作为模板侧压力的标准值，并考虑倾倒混凝土产生的水平载荷为4 kN/ m2，分别取荷载分项系数1.35和1.4，则作用于模板的总荷载设计值为：

q=37.18×1.35+4×1.4=55.79kN/m2

单侧支架主要承受混凝土侧压力，取最大浇筑高度4.3m，侧压力取为F=37.18kN/m2，有效压头高度h=F/ c =1.55m。

组合设计荷载为：

F= 37.18×1.35+4×1.4=55.79 kN/m2;（验算抗弯强度用）

F′= 37.18kN/m2;（验算挠度用）

4.2模板计算

4.2.1面板计算

墙侧模采用钢模板时，支承在内楞上一般按三跨连续梁计算，面板计算取400×355方格为1个单元，面板厚度为8mm，间距为l=355mm。

（1）强度验算。

面板最大弯矩：Mmax=ql2/10=（55.79×355×355）/10=0.7×106N.mm

面板的截面系数：W=1/6bh2=1/6×355×82=0.38×104mm3

面板的截面惯性矩：I=bh3/12=355×83÷12=1.5×104mm4

应力：ó= Mmax/W=0.7×106/0.38×104=184.2N/mm2<f=215 N/mm2

满足要求

其中：f-Q235钢板抗弯强度设计值，取215 N/mm2，E-弹性模量，面板取200kN/mm2。

（2）挠度验算。

模板挠度由式ω= q2l4/150EI

=37.18×3554 /150×200×103×1.5×104

=1.32mm〈[w]=L/250=1.42mm

满足要求。

4.2.2槽钢背楞验算

槽钢可作为支承在竖向背楞上的三跨连续梁计算，其跨距等于竖向三脚架支撑的间距最大为L=700mm。

槽钢上的荷载为：q3=55.79×0.355=19.8N/mm

（1）强度验算。

最大弯矩Mmax=q3L2/10=0.1×19.8×700×700=0.97×106N.mm

槽钢截面系数：

I=19.8×105mm4

W=3.97×104mm3

应力：ó= Mmax/W=0.97×106/3.97×104=24.4N/mm2<fm=195 N/mm2  滿足要求。

（2）挠度验算。

挠度验算采用标准荷载，同时不考虑振动荷载的作用，则

q4=37.18×0.355=13.2kN/m

模板挠度由式ω= q4l4/150EI

=13.2×700×104 /150×200000×19.8×105

=0.05mm〈[w]=700/250=2.8mm

满足要求。

4.3支架受力计算

单侧支架按最大间距700mm计算。

（1）分析支架受力情况：取o点的力矩为0，则：

2.5×R=F1×（2.75+1.55/3）+F2×（2.75/2）

R=98.6kN

其中：

F1=0.5×0.7×55.79×1.55=30.26kN

F2=1×0.7×55.79×2.75 =107.4kN

（2）支架侧面的合力为：F合=F1+F2=137.66kN

根据力的矢量图得F合和R的合力为：

（F总）2= （F合）2+（R）2

F总=169.33kN

F总由预埋件承担，预埋件按照最大间距700mm计算，因此单个预埋件承担拉力值为：

F= 169.33×0.7=118.53kN

（3）埋件强度验算

预埋件为Ⅲ级螺纹钢d=32mm，埋件最小有效截面积为：A=3.14×16×16=804mm2 ，抗拉强度为f=400MPa。

轴心受拉应力强度：σ=F/A=118.53×103/804

=147.4MPa <f=400MPa

符合要求。

5大模板优势分析

（1）整体大钢模板刚度好、表面光滑平整，确保墙体平整及竖直度，施工误差可控。

（2）模板支撑采用定制三角榀架，稳定性好，施工过程中模板变形小，安全系数高[3]。

（3）整体大钢模的拼缝少，浇筑过程中减少漏浆现象，提高混凝土的外观质量。

（4）模板拼装所需劳动力较少，劳动强度低，拆装简单，施工速度快[3]。

（5）模板周转时间短，一个标准二层车站仅需配置满足最长结构段的一套大模板即可[3]。

（6）整体堆码，堆放占用场地少，有利于现场整洁和文明施工。

（7）采用大模板施工，侧墙渗漏水情况得到较好的控制，后期堵漏费用少，节约成本。

6总结

相比于传统的木模板施工，该施工方法提高了工程进度，且施工后的墙体结构尺寸精确，表面光洁平整，拼缝平整规则，渗漏水明显减少，达到了清水混凝土的质量标准。

参考文献

[1]GB 50009-2012，建筑结构荷载规范[S].

[2]汪正荣，朱国梁.简明施工计算手册[M].第四版.北京：中国建筑工业出版社，2016.

[3]全锦慧.地铁车站结构混凝土大模板施工技术研究[J].建筑工程技术与设计，2015（10）：91-92.

收稿日期：2020-11-12

作者简介：王志杰（1986—），男，湖北南漳人，本科，工程师，研究方向：铁路工程。

Analysis on Construction Technology of Large Formwork for Side Wall of Deep Foundation Pit of Subway

WANG Zhijie

（Beijing Tiecheng Construction Supervision Co. ， Ltd.，Beijing  100855）

Abstract：With the rapid development of urban subways， the requirements for the physical quality of the main structure of the station are getting higher and higher. In the past， when the wooden formwork system was used in the construction of the side wall， it was easy to produce common quality defects such as wrong joints， grout leakage， honeycomb pockmark， waves， and water leakage . Based on this， this article takes the construction of the side wall of the main structure of the subway in a certain city as an example to introduce the design and construction points of the large formwork support for the side wall of the deep foundation pit of the subway. It is of great significance.

keywords：subway deep foundation pit;side wall; large formwork