蔡亞雄 王志超 匡皓 呂開宇

中交一公局第一工程有限公司 北京102205

1 工程概況

本項目為雄安新區(qū)某棚戶區(qū)改造安居工程配套市政道路干線工程及隨干線布設(shè)的綜合管廊、排水管網(wǎng)系統(tǒng)工程。其中管廊工程需建設(shè)2條市政綜合管網(wǎng)（廊），分別為N3路共構(gòu)段、E1路單建及共構(gòu)段，共構(gòu)段標(biāo)準(zhǔn)寬度16.5m，單建段標(biāo)準(zhǔn)寬度16.9m，干線管廊總長度約2.91km。

本項目轉(zhuǎn)角處總計有3道弧形轉(zhuǎn)角墻，墻寬分別為30cm、30cm及60cm，其弧形半徑分別為920cm、890cm、610cm、580cm、300cm、240cm，如圖1所示。轉(zhuǎn)角處斷面標(biāo)準(zhǔn)斷面總計5個艙室，分別為電力艙、給水艙、綜合艙、熱力管線艙及燃?xì)夤芫€艙，詳細(xì)尺寸如圖2所示。部分的模板支撐。故采用異形模板保證綜合管廊轉(zhuǎn)角弧形段的線型與混凝土質(zhì)量，進(jìn)而保證經(jīng)濟(jì)效益、提高施工速度。

圖1 轉(zhuǎn)角施工平面Fig.1 Corner construction plan

圖2 轉(zhuǎn)角處斷面標(biāo)準(zhǔn)斷面Fig.2 Cross-section drawing of corner construction

基于上述原因，采取組合骨架體系構(gòu)造形式，對綜合管廊轉(zhuǎn)角處模板體系進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，分析并推廣應(yīng)用。

2 深化轉(zhuǎn)角處弧形模板設(shè)計

結(jié)合《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 162—2008）中的計算公式對弧形木模板施工過程中的整體受力情況進(jìn)行理論驗(yàn)算，并以ABAQUS有限元軟件對側(cè)墻倒角處進(jìn)行深化分析。

2.1 定型弧形模板簡介

定型弧形模板面板是借助木質(zhì)覆膜多層板的易彎曲性，采用多次加壓的方式方法更好地對面板的彎曲定型。木材使定型弧形模板具有重量輕且強(qiáng)度高、切割容易的特征；面板內(nèi)外的覆膜使模板具有良好的防水透氣性，同時具有易于脫模、減少混凝土拆模后觀感質(zhì)量通病的優(yōu)勢。

2.2 定型弧形模板構(gòu)造

根據(jù)大斷面綜合管廊轉(zhuǎn)角弧形結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，確定了弧形木模板支撐體系?；⌒蚊姘宀捎肳BP覆膜膠合板，易彎曲，強(qiáng)度大。加工制作定型弧形模板骨架，背楞間距20cm，進(jìn)行切割開口。龍骨檁條按照地面彈好的墨線進(jìn)行分段加工，按照背楞開槽進(jìn)行組裝、固定。復(fù)核檢查骨架尺寸半徑無誤后，將WBP覆膜膠合板釘在骨架上，形成底板-側(cè)墻施工縫段落的異形模板。定型弧形模板構(gòu)造如圖3所示。

2.3 底板-側(cè)墻倒角弧形模板有限元分析

采用ABAQUS有限元軟件進(jìn)行分析，最大均布荷載F＝32360N／m2。設(shè)模型背楞間距為

目前雄安新區(qū)正處于大規(guī)模建設(shè)初期階段，綜合管廊項目更是為新區(qū)的保障前提。通過綜合管廊將雄安各區(qū)域的電暖通信燃?xì)膺B成一體，后期運(yùn)維更加專業(yè)化。

綜合管廊絕大部分屬于直線線性，弧形段出現(xiàn)在個別小角度轉(zhuǎn)角處，定制鋼模板很難二次利用，周轉(zhuǎn)率低，經(jīng)濟(jì)效益差；采用方木＋鋼管方式無法較好完成對倒角20cm，轉(zhuǎn)角為4°。為簡化計算，將背楞、檁條與面板三種部件，簡化為背楞、檁條＋面板兩種部件。選擇網(wǎng)格單元為C3D8RH六面體進(jìn)行網(wǎng)格劃分，如圖4所示。

圖3 弧形模板Fig.3 Arc template

圖4 定型弧形模板模型Fig.4 Model of the finalized curved template

通過ABAQUS有限元軟件對管廊轉(zhuǎn)角弧形模板進(jìn)行了三維建模整體受力分析，如圖5所示。根據(jù)圖5模型整體受力分析所示，最大變形位置在面板中部，最大位移值為7.11×10－6m。

圖5 模型整體受力分析Fig.5 Overall force analysis of the model

由圖6背楞受力分析可知，背楞最大應(yīng)力為1.08×105Pa，小于規(guī)范容許最大應(yīng)力值，最大應(yīng)力位置為模板倒角處。背楞最大變形值為3.49×10－6m，小于規(guī)范容許最大變形值，最大變形位置為模板倒角處。

圖6 背楞受力分析Fig.6 Analysis diagram of the back wall stress

由圖7檁條＋面板受力分析可知，檁條＋面板最大應(yīng)力為6.45×105Pa，小于規(guī)范容許最大應(yīng)力值，位置發(fā)生在倒角處檁條；檁條＋面板最大變形值為7.11×10－6m，小于規(guī)范容許最大變形值，位置在面板中部。

圖7 檁條＋面板受力分析Fig.7 Analysis of the force of the purlin＋panel

通過對比圖6、圖7可以得出，在倒角處背楞及檁條應(yīng)力最大，雖滿足規(guī)范要求，但在實(shí)際施工中應(yīng)當(dāng)再次進(jìn)行加固處理。

2.4 施工縫上部側(cè)墻定型弧形模板理論計算

為確保施工順利進(jìn)行以及模板支架設(shè)計的科學(xué)合理性，在轉(zhuǎn)角混凝土澆筑前首先進(jìn)行弧形模板體系力學(xué)分析，以提供理論支撐依據(jù)。轉(zhuǎn)角弧形木模板的理論計算部分取受力最大的部位，即施工縫上部側(cè)墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算，利用《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 162—2008）進(jìn)行分析。以管廊側(cè)墻高h(yuǎn)＝3.6m、中心半徑R＝2.7m的圓形模板進(jìn)行分析。

設(shè)計方案為：小梁間距250mm，主楞間距600mm，拉桿間距600mm，如圖8所示。

根據(jù)《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 162—2008）第4章，采用50插入式振動器，澆筑速度取1m／h，混凝土坍落度180mm～200mm時，澆筑混凝土?xí)r對側(cè)墻模板的側(cè)壓力值可按照以下公式計算，并取兩者中的較小值進(jìn)行計算：

式中：F為新澆混凝土對模板的側(cè)壓力計算值（kN／m2）；γc為混凝土的重力密度（kN／m3）；V為混凝土的澆筑速度（m／h）；t0為新澆混凝土的初凝時間（h），可按試驗(yàn)確定；β1為外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑時取1.0，摻具有緩凝作用的外加劑時取1.2；β2為混凝土坍落度影響修正系數(shù)，當(dāng)坍落度小于30mm時取0.85，坍落度為50mm～90mm時取1.00，坍落度為110mm～150mm時取1.15；H為混凝土側(cè)壓力計算位置處至新澆混凝土頂面的總高度（m）。

圖8 模板設(shè)計立面（單位：mm）Fig.8 Elevation of template design（unit：mm）

最終計算側(cè)壓力值為F＝32.36kN／m2，分別對模板面板、小梁5cm×10cm方木、主楞φ48雙鋼管進(jìn)行受力驗(yàn)算，計算結(jié)果見表1。

表1 上部側(cè)墻定型弧形模板受力驗(yàn)算Tab.1 Checking calculation of force on shaped arc formwork of upper side wall

3 轉(zhuǎn)角弧形模板施工技術(shù)

施工工藝流程如圖9所示。

施工工藝控制關(guān)鍵點(diǎn)如下：

（1）轉(zhuǎn)角弧線放線準(zhǔn)確，確保線形平順無誤，防止安裝固定轉(zhuǎn)角弧形模板時，模板的軸線和半徑確定不準(zhǔn)確、不平緩而致使線型不平順。在弧線線型確定上，首先要根據(jù)設(shè)計圖紙確定弧線圓心位置，再由圓心控制模板的半徑和弧長，進(jìn)而控制確定模板的軸線與邊線，點(diǎn)位平順過渡。

圖9 大斷面綜合管廊轉(zhuǎn)角弧形模板工藝流程Fig.9 Process flow of corner arc formwork for large-section integrated pipe gallery

（2）模板安放固定前，對模板控制線再次進(jìn)行校核工作，做好控制標(biāo)高。根據(jù)模板放樣圖在底板防水細(xì)石保護(hù)層上彈出模板位置線，并用紅漆等標(biāo)記表明位置模板編號，防止模板拼裝時出現(xiàn)錯誤。合模前，完成明縫條安裝；檢查模板背楞、主楞和對拉螺桿緊固；模板面板清潔無雜物并涂刷適量脫模劑。側(cè)墻鋼筋保護(hù)層墊塊安裝合格，并完成鋼筋驗(yàn)檢批隱蔽前的驗(yàn)收工作。

（3）采用預(yù)拼的方式，在模板安裝前進(jìn)行預(yù)拼，并在背面編號，以兩條墨線作為模板安裝的控制線。

（4）模板加固，防止施工中方木、鋼管加固材料在局部出現(xiàn)受力不均的情況，導(dǎo)致在混凝土澆筑振搞過程中因模板松動而引起脹模。

（5）安裝對拉螺栓時，保證安裝墊圈。模板安裝加固前，保證面板對齊，嚴(yán)禁在校正、校核前加固。對拉螺栓兩側(cè)緊固時，要用力均勻一致，以免造成面板的局部拉扭變形。

（6）澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)配備人員檢查是否漏漿及模板情況，并根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際狀況采取相應(yīng)治理措施。

（7）對水平施工縫處混凝土進(jìn)行鑿毛處理，鑿除浮漿部分到露見大石子，清除碎屑，用水沖洗干凈。需把松動、不牢固的混凝土石子清理完畢，深度最少達(dá)到1cm以上?；炷吝\(yùn)輸、澆筑及間歇的全部時間不能超過混凝土的初凝時間。同一施工段的混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，并應(yīng)在底部混凝土初凝之前完成上層混凝土澆筑工作，且在振搗時插入下層混凝土中最少50mm，以避免冷縫等問題出現(xiàn)?？觳迓危妩c(diǎn)要均勻排列。

（8）采取二次抹壓技術(shù)，消除混凝土干縮、沉陷和塑性收縮產(chǎn)生的表面裂縫，增加混凝土的密實(shí)度。

（9）加強(qiáng)對側(cè)墻混凝土的養(yǎng)護(hù)：拆模前在側(cè)墻頂部的模板之間布置軟水管，軟管上每隔一定距離鉆出水孔，混凝土硬化后開始蓄水養(yǎng)護(hù)；混凝土初凝后，稍微松開木模板螺栓，養(yǎng)護(hù)水可以沿模板滲透到側(cè)墻混凝土的內(nèi)外表面，延遲拆模時間，保證在5d后拆除模板，拆模后用塑料布將墻體整體密封，保溫保濕進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。建議木模板帶模養(yǎng)護(hù)，小水慢淋進(jìn)行墻體養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)用水以與墻體外表面溫度相近為宜。頂板澆筑混凝土完畢后，及時進(jìn)行二次收面，在收面的同時，覆蓋一層塑料薄膜，等待混凝土初凝后揭去塑料薄膜，并覆蓋土工布，搖臂噴頭灑水器灑水24h養(yǎng)生工作。C35P8抗?jié)B混凝土養(yǎng)護(hù)時間不少于14d。

4 結(jié)語

采用WBP覆膜膠合板制造的一種轉(zhuǎn)角弧形模板倒角特殊模板結(jié)構(gòu)，有效地解決了大斷面綜合管廊轉(zhuǎn)角段弧形倒角支模加固困難問題。利用材料本身易彎曲特性，稍加修改即可用于其他個別弧形轉(zhuǎn)角模板，進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)場加工便捷，提高了施工進(jìn)度?；⌒文０宓膹?qiáng)度、剛度均滿足要求，混凝土澆筑后，外觀質(zhì)量較好。