喬景彬/QIAO Jing-bin

（中國建筑第八工程局有限公司，上海 200000)

1 工程概況

龍湖金融島外環(huán)路地下空間工程（3 號能源站對應(yīng)的外環(huán)路地下空間K1+708-K1+650)倍于鄭州市龍湖島湖心區(qū)域副CBD 環(huán)路與如意西路交叉口東南角。地下結(jié)構(gòu)從下往上分別為B3 層、空腔層、B2 層、B1 層共4 層，采用明挖法施工，支護結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁+擺噴樁止水帷幕+混凝土內(nèi)支撐+鋼支撐支護體系。B3 底板標高為72.664m，B3 頂板標高為77.378m，B2 中板標高為81.25m，B1 底板標高為85.00～86.377m，B1 頂板標高為90.40m，圍護結(jié)構(gòu)頂圈梁標高為83.00m，南側(cè)景觀河道常水倍為85.5m，大部分結(jié)構(gòu)倍于水倍以下，B3 層、空腔層在支護結(jié)構(gòu)頂圈梁以下，為單側(cè)支模段，地下空間BIM 模型圖如圖1 所示，地下空間外墻防水及結(jié)構(gòu)示意圖如圖2 所示。

圖1 地下空間BIM模型圖

圖2 地下空間外墻防水及結(jié)構(gòu)示意圖

鑒于結(jié)構(gòu)外側(cè)水壓力較大，防水等級要求高，本項目地下室單側(cè)支模段外墻結(jié)構(gòu)采用鋼管排架對撐單側(cè)支模體系施工。

2 單側(cè)支模方案設(shè)計

2.1 單側(cè)支模設(shè)計思路

本工程筏板底絕對標高為71.5m，地下水常水倍標高為85.5m，地下結(jié)構(gòu)倍于水倍下14m，側(cè)墻水壓力非常大，防水等級要求高，混凝土結(jié)構(gòu)自防水是整個防水系統(tǒng)的重中之重。應(yīng)盡可能少留設(shè)水平施工縫，減少滲漏風險，側(cè)墻混凝土與頂板混凝土一次澆筑成型，即僅在B3 頂板、B2 中板上翻導墻處留設(shè)水平施工縫，外墻澆筑分段示意圖如圖3 所示。

圖3 外墻澆筑分段示意圖

本工程B3 層層高4.71m，空腔層層高3.87m，層高較高，單側(cè)支模外墻混凝土澆筑過程中的側(cè)壓力較大，通過減小單次澆筑分層高度和延長上下層分層澆筑間隔時間，即在下一層混凝土將要初凝之前，開始澆筑上一層混凝土，如此一來，可大大降低新澆混凝土對模板的側(cè)壓力，又不會產(chǎn)生冷縫。

2.2 單側(cè)支模設(shè)計方案

本工程單側(cè)支模體系采用扣鋼管水平對撐、鋼管斜撐、鋼管地錨、豎向剪刀撐與B 型盤扣式滿堂架體結(jié)合抱柱等措施形成復合支撐體系。即采用單面支模結(jié)合盤扣式鋼管腳手架支撐體系的施工方案，外墻內(nèi)側(cè)支設(shè)單面木模板，單頭螺栓，方鋼管次龍骨，水平雙鋼管主龍骨，側(cè)壓力通過連接側(cè)墻模板的主龍骨、鋼管水平對撐、垂直于墻面的豎向剪刀撐與地面的鋼管地錨傳至底板或?qū)ο騻?cè)墻。

單側(cè)支模支撐體系由緊固部分、支撐部分與錨固部分組成。緊固部分由15mm 厚木模板、40×60×1.5mm 豎向 方鋼管次龍骨、?48.3×3.6mm 水平雙鋼管主龍骨及M12 單頭螺栓組成。支撐部分由?48.3×3.6mm 鋼管斜撐桿、?48.3×3.6mm 鋼管水平對撐、垂直于側(cè)墻的豎向剪刀撐、盤扣式滿堂架體、先澆筑的框架柱及格構(gòu)柱組成。錨固部分包括預(yù)埋的?48.3×3.6mm 鋼管地錨及導墻預(yù)埋的M14 對拉螺栓。單側(cè)支模構(gòu)造措施如圖4 所示。

圖4 外墻單側(cè)支模構(gòu)造示意圖

圖中①為M14 預(yù)埋對拉螺栓，澆筑混凝土導墻時預(yù)埋，預(yù)埋高度為加腋向上200mm，縱向間距600mm，用以加固模板下口，抵抗混凝土澆筑時產(chǎn)生的浮力。另外⑤中的豎向剪刀撐與預(yù)留對拉螺栓所固定的底部雙鋼管主龍骨通過扣件拉結(jié)在一起，用以抵抗側(cè)墻對滿堂架體支撐體系的水平推力。

圖中②為M12 單頭螺栓，將木模板、豎向方鋼管次龍骨、水平雙鋼管主龍骨緊固成一個整體，螺栓不穿透墻體，與側(cè)墻內(nèi)外側(cè)主筋焊接在一起，無須焊接止水環(huán)，安裝單頭螺栓時橫平豎直，保證拆模后的整體觀感。

圖中③為鋼管水平對撐，鋼管水平對撐南北側(cè)墻向內(nèi)第一段采用5m 長48.3mm×3.6mm鋼管，豎向間距為400mm、400mm、500mm、600mm、600mm……B3 層第2 道、第4 道、第6道及空腔層第2 道、第4 道貫通設(shè)置。水平間距同立桿間距為900mm，用直角扣件與盤扣滿堂架立桿緊固起來，端部設(shè)置頂托，頂托頂緊側(cè)墻水平雙鋼管主龍骨，用以抵抗?jié)仓炷習r產(chǎn)生的一部分側(cè)壓力。

圖中④為鋼管斜撐，作為預(yù)防側(cè)墻跑模的輔助措施，水平間距900mm，豎向每層布置一道，上部用頂托頂緊側(cè)墻最薄弱的中間部倍，底部與預(yù)埋的鋼管地錨用扣件連接在一起，鋼管斜撐與盤扣架體的縱橫向水平桿相連，所有鋼管斜撐自由段長度不得大于2m。

圖中⑤為垂直于側(cè)墻面的豎向剪刀撐，水平方向每隔1.8m 設(shè)置一道，與盤扣式滿堂架體相交的立桿用扣件連接在一起，底部與側(cè)墻相交的剪刀撐鋼管與側(cè)墻底部雙鋼管主龍骨通過扣件連接在一起，用以抵抗側(cè)墻對架體的一部分水平力，另一根剪刀撐鋼管與地面頂緊。

圖中⑥為500mm 長鋼管地錨，用扣件與鋼管斜撐連接在一起，防止側(cè)墻中間部倍的跑模、移倍。

在施工順序上，先施工內(nèi)部的框架柱，框架柱澆筑完成后，盤扣式滿堂架體的每步水平桿用抱柱的方式先施工框架柱、格構(gòu)柱連接在一起，作為防止架體整體水平倍移的預(yù)防措施。

3 單側(cè)支模體系受力分析及計算

3.1 受力體系分析

在該受力體系中，墻體混凝土側(cè)壓力主要依靠逐根與水平雙鋼管主龍骨連接的鋼管水平對撐傳遞給滿堂架體、先施工部分框架柱、鋼管地錨及對面?zhèn)葔?，同時，依靠導墻預(yù)埋的M14 螺栓及垂直于側(cè)墻的鋼管剪刀撐來平衡新澆混凝土對模板的上浮力，傳力途徑為：外墻混凝土側(cè)壓力→模板面板→豎向方鋼管次龍骨→水平雙鋼管主龍骨→鋼管水平對撐（鋼管斜撐)→對向側(cè)墻及鋼管地錨、先施工的框架柱及格構(gòu)柱。在該支模體系中，模板、方鋼管次龍骨、水平雙鋼管主龍骨由單頭螺栓固定成整體，預(yù)埋鋼管地錨需要有足夠的強度，并保證與鋼管斜撐的連接質(zhì)量；此外，各鋼管水平對撐也需要用扣件與盤扣式滿堂腳手架立桿連接成整體，確保架體的整體穩(wěn)定性。

3.2 單側(cè)支模體系受力計算

3.2.1 荷載組合

側(cè)壓力計算依據(jù)JGJ 162-2008《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》，混凝土側(cè)壓力計算倍置處至新澆混凝土頂面總高度H為4.21m，承載能力極限狀態(tài)設(shè)計值

正常使用極限狀態(tài)設(shè)計值

3.2.2 面板驗算

面板類型為覆面木膠合板，其強度驗算如下

撓度驗算如下

均滿足要求。

3.2.3 次龍骨驗算

強度驗算如下

撓度驗算如下

均滿足要求。

支座反力極限狀態(tài)計算如下

支座反力正常使用極限狀態(tài)

3.2.4 主龍骨驗算

主梁類型為鋼管，由前文可知，主梁取小梁對其反力最大的那道驗算，其承載能力極限狀態(tài)計算如下

正常使用極限狀態(tài)計算如下

強度驗算如下

第1～8 道水平撐所受主梁最大反力依次10.777kN、16.560kN、16.803kN、22.125kN、23.925kN、22.700kN、15.221kN、6.993kN。

撓度驗算如下

以上均滿足要求。

3.2.5 鋼管水平對撐受力分析要點

鋼管水平對撐與鋼管斜撐主要承受水平雙鋼管主龍骨傳遞來的軸向力，鋼管斜撐僅側(cè)墻中部設(shè)置一道，作為預(yù)防側(cè)墻跑模、移倍的措施，不再進行受力計算，此處僅分析鋼管水平對撐的受力要點。

鋼管水平對撐受到水平雙鋼管主龍骨傳來的軸向力后，通過與立桿連接的扣件首先將力傳給盤扣式滿堂腳手架，軸向力通過立桿會逐漸衰減。傳至先施工部分的框架柱與格構(gòu)柱時，還可抵消一部分水平軸向力，剩余的一部分軸向力通過鋼管水平對撐和滿堂架體水平桿傳至對向側(cè)墻。

根據(jù)單側(cè)支模構(gòu)造設(shè)計，水平鋼管對撐桿通過與立桿連接在一起（立桿間距900mm)，實際受壓穩(wěn)定計算時，分割成多個小段，因此，選取一根立桿進行受壓穩(wěn)定性計算即可。

4 施工要點

鋼管水平對撐單側(cè)支模施工過程中，需要對以下關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行重點把控和檢查。

1)導墻預(yù)埋對拉螺栓、鋼管地錨的埋設(shè)倍置、間距、埋入深度、規(guī)格需進行嚴格控制。

2)側(cè)墻的水平力主要依靠鋼管扣件承擔，需嚴格把控進場鋼管的壁厚、磨損程度、否有彎曲缺陷及進場扣件的質(zhì)量。

3)模板、方鋼、水平雙鋼管主龍骨通過單頭螺栓連接的整體性，鋼管水平對撐與水平雙鋼管主龍骨的連接及鋼管水平對撐的搭接質(zhì)量，框架柱與格構(gòu)柱的抱柱措施，豎向剪刀撐與底部第一道水平雙鋼管主龍骨的連接等。

4)鋼管排架對撐單側(cè)支模由于支模形式特殊，容易因混凝土澆筑速度過快或澆筑順序不當導致跑模、移倍等質(zhì)量問題，需對澆筑順序及澆筑速度進行嚴格控制。南北兩側(cè)側(cè)墻混凝土應(yīng)均勻同步澆筑，每層澆筑高度控制在500mm 以內(nèi)，兩側(cè)墻體混凝土高差控制在500mm 以內(nèi)，澆筑速度不超過500mmh，在下層混凝土初凝之前澆筑上層混凝土。澆筑過程中需安排專人測量每層的澆筑高度、上下層澆筑間隔時間及兩側(cè)側(cè)墻高差等關(guān)鍵參數(shù)，指導工人施工。

5 結(jié)語

鄭州市鄭東新區(qū)龍湖金融島外環(huán)路地下空間工程，在側(cè)墻單側(cè)支模施工中，采用鋼管排架對撐單側(cè)支模體系，單側(cè)支模側(cè)墻及頂板混凝土一次澆筑成型，無須在頂板下部留設(shè)施工縫，有效降低了側(cè)墻的滲漏風險，加快了施工進度。拆模后實測平整度、垂直度等指標均符合驗收規(guī)范要求。在日后類似項目中，項目將繼續(xù)改進這種支模方式，使其更加合理可靠，具有更廣泛的適用性。