地铁车站主体模板、支架施工方案

车站主体结构模板、支架施工专项方案

中铁五局集团有限公司武汉市地铁二号线项目经理部

二00八年八月二日

虎泉车站主体结构模板、支架施工专项方案

　  一、编制依据

1、危险性较大的分部分项工程安全管理办法；

2、建筑施工扣件式钢管脚手架技术规范；

3、简明施工计算手册；

4、公路施工手册：桥涵；

5、施工图纸。

虎泉站主体结构剖面图

二、工程概况

虎泉站为地下二层箱形框架结构（地下一层为站厅层、地下二层为站台层），车站标准段宽18.7米，站台宽10米。车站一共设四个出入口，分别通向四个方向，便于乘客选择不同的进出站方向。

车站主体结构由底板、柱、边墙、梁，中板及顶板等组成，均为钢筋混凝土现浇结构。底板厚度为900mm、中板厚度为400mm、顶板厚度为800mm。现浇边墙厚度为700mm，高度为6000mm。柱有三种截面形式，最大截面为700*1300mm，高度为4600mm。混凝土现浇梁断面有几种规格尺寸，其中最大宽度有1200mm，最大高度有1500mm。

三、施工计划

    1、施工进度计划

    虎泉站主体施工工期12个月，具体安排见施工进度计划横道图。

                     施工进度计划横道图

2、材料使用计划

周转料根据分段长度配置，计划中板及顶板各配置4套多功能碗扣架和竹胶板模板,主要周转料计划见下表。

周转料倒运及钢支撑拆装的水平、垂直运输方式以龙门吊机为主，汽车吊配合。

主要周转料计划表

拟投入本工程主要施工机械设备具体见表4.4-1。

拟投入主要施工机械设备表

主体结构施工作业人员详见劳动力配备表。

主体结构施劳动力配备表

1、总体施工方案

车站主体结构采用单向多工作面平行流水作业方式组织施工，按诱导缝、施工缝分块、分层浇注。结构现浇支架采用WDJ多功能碗扣式脚手架搭设满堂支架。模板采用1.5cm竹胶板。

2、主体结构施工段落划分

⑴主体结构分段划分的原则

分段长度不宜超过16m；分缝处宜在两柱之间梁跨1/4～1/3范围内；中板预留孔洞砼一次灌注；竖向施工分作三层。

⑵主体结构水平分段划分

根据上述原则，虎泉站主体结构按照诱导缝或施工缝位置划分为15个施工区段。

⑶主体结构竖向施工分层

根据车站主体结构的特点，施工顺序按：“自上而下、水平分层、纵向分段”顺筑法施工。总体按纵向施工缝，分五层结构即：

基础垫层底板→站台层侧墙、中间柱→、中板→站厅层侧墙、顶板。车站主体结构竖向施工分段结合支撑及施工缝的位置分三段施工，详见下图。

车站标准段施工竖向分层示意图

3、模板、支撑系统

⑴柱支护

柱采用定制钢模，根据断面尺寸和施工组织安排，配备四套钢模。同时根据柱的高度不同，定做部分调节模板，以便施工。钢模由厂家定做，钢模厚度不得小于4mm，强度和刚度均需满足施工要求。独方柱现浇主要采用对拉螺栓固定，对拉螺栓为Φ14钢筋，间距50cm。

⑵边墙支护

边墙模板采用1830×915×18mm胶合板。胶合板与其背后立楞支撑组合装装铺钉成一个整体。立楞支撑为100×50×4000mm落叶松。立楞间距150mm。立楞背后采用Φ48×3.5mm水平钢管顶撑，钢管2根组合成一道水平支撑，每道水平支撑间距为600mm。钢管水平支撑利用U形顶托固定，U形顶托与现浇混凝土板的腕扣支架形成一体。

考虑到边墙低压力较大，边墙底部采用斜撑和拉筋进行加强支护。

边墙采用三道斜撑，支撑高度不小于2m。端墙采用四道支撑，支撑高度不小于3m。斜撑间距与立柱一致。

拉筋采用Φ14钢筋，设置在侧墙最底部，接筋一端利用边墙内侧结构筋焊接固定，另一端与水平钢管固定。拉筋间距600mm。上部施工缝处也设置同样的接筋，确保预留端口尺寸精确。

⑶现浇板支护

    中板和顶板和纵梁采用满堂支架支护。支架体系为WDJ腕扣支架。纵梁底部立杆间距为纵向600mm×横向900mm，端墙部位节段立杆间距为纵向600mm×横向600mm。根据立杆间排距，水平横杆长度采用600mm、900mm两种规格。立杆层间步距600mm，高度方向通过底托和顶托调节。

    为保证支架体系的整体性和稳定性，纵横向均设置剪刀撑，剪刀撑间距不大于5m。

支架顶托横向铺放150mm×100mm×4000mm木方，间距为600mm。横木顶铺设100×50×40000mm的木方，间距200mm。纵木顶铺钉1830×915×15mm胶合板，作为现浇板梁的底模。

站台层满堂支架横剖面图

⑷ 模板支架的构造要求

①剪刀撑

为保证支架体系的整体性和稳定性，支架四边与中间每隔四排支架立杆设置一道纵向剪刀撑，由底至顶连续设置，剪刀撑间距不大于5m，宽度不小于6m，斜杆与地面的倾角控制在45°～60°之间。

每道剪刀撑跨越立杆的根数宜按下表的规定确定。每道剪撑宽度不小于4跨。

剪刀撑跨越立杆的最多根数

高于4米的模板支架，其两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑。

②立杆

每根立杆底部应设置底座或垫板。

模板支架必须设置纵、横向扫地杆。纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距基础不大于200mm处的立杆上。横向扫地杆亦应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。当立杆基础不同一高度上时，必须将高处的纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定，高低差不应大于1m。靠边坡上方的立杆轴线到边坡的距离不应小于500mm。

模板支架立杆底层步距不得大于2m。

支架立杆应竖直设置，2m高度的垂直允许偏差为15mm；

设置在支架立杆根部的可调底座，当其伸出长度超过300mm时，应采取可靠措施固定。

五、施工安全保证措施

1、端头相邻的两个现浇段支架立柱应按600mm×600mm(纵向×横向)搭设，其余节段可按600mm×900mm搭设，纵梁底除外。

2、斜撑和剪刀撑需在支架搭设过程中分层安装到位。

3、端墙部位施工时，必须先浇相邻第二段，然后浇灌紧邻的一段。

4、厅台层边墙与顶板浇灌完混凝土达到一定强度后，方可拆除站台层支架。

5、边墙底模可利用锚筋定。

6、现浇板模板标高可抬高5mm。

7、混凝土浇灌时，两侧边墙必须对称浇灌，高差不得大于50mm。

8、竹胶板必须加强日常维护。如：现场贮存时，应避免变形或损伤。装卸模板时严禁抛掷，损坏模板。拆卸下的模板应整齐堆放，对翘曲、变形应及时修理或更换。

9、纵梁侧模利用拉筋固定。如下示意图。

10、墙板交接处以及梁板交接处支护需加强。

11、支护材料吊装过程中，严禁碰撞钢支撑。

虎泉车站承重支架及模板设计计算书

1、现浇梁、现浇板模板支护验算

1.1模板计算

⑴混凝土最大厚度为2.5（中板梁高＋顶板梁高），则：

钢筋混凝土g1=γ×h=25.5×2.5=63.75KN/m2。

⑵施工荷载5KN/m2和混凝土冲击及振捣荷载按2KN/m2考虑。

则5+2＝7 KN/ m2

⑶荷载计算值

g=63.75×1.2+7×1.4＝86.3KN/m2  

模板跨中变距M1/2=gL2/10=86.3×0.22/10=0.345KN•m ；

MZJA65型竹胶板容许弯应力[σ]=55MPa

模板所需的载截面模量W=M/1.2[σ]=0.345/(1.2×55×103)=5.2×10-6m3

根据W、b，得h为：

h=（6W/b）1/2=（6×5.2×10-6/0.2）1/2=12.5mm；

木方纵梁间距为200mm，木模厚度不得小于12.51mm。计划采用15mm厚的竹胶板。

竹胶板弹性模量E=6500MPa

I＝bh3/12=1×0.0153/12=2.813×10-7m4

根据f=5gL4/(384EI)。则有：

f=5×86.3×0.24/(384×6500×2.813×10-4)=9.8×10-4m

挠度变形为9.8×10-4m＞（L/250=0.8mm）。

挠度稍微超标，考虑木方宽度，实际跨度不到20cm，挠度实际值小于计算值，能够满足规范要求。

1.2木方纵向计算

木方纵向梁取600mm×200mm的单元格进行验算。

木方采用东北落叶松，其容许弯应力[σ]=17MPa

纵梁单位荷载g=86.3×0.2=17.26KN/m

纵梁跨中弯矩M1/2= gL2/8=17.26×0.62/8=0.777KN•m

纵梁所需的载面模量W=M/1.2[σ]=0.777/（1.2×17×103）=3.8×10-5m3

纵梁木方截面模量W=bh2/6=0.05×0.12/6=8.33×10-5m3，满足施工要求。

挠度验算： <(L/250=2.4mm)

                          中板支撑体系平面布置图

1.3横梁木方计算

横梁木方900mm×600mm的单元格进行验算。梁宽600mm，跨度900mm。

横梁按单跨及两跨连续形式计算：

横桥向单位长度荷载：考虑上层木方间距较小，且支点位置不固定，按均布荷载计算。

g=86.3×0.6=51.78KN/m

跨中最大弯矩M=gl2/8=51.78×0.92/8=5.24KN.m

横梁所需的截面模量W=M/1.2[σ]=5.24/（1.2×17×103）=2.56×10-4m3

横梁方木截面模量W=bh2/6=0.1×0.152/6=3.75×10-4m3,满足施工要求。

挠度验算： (L/250=3.6mm)

弯曲剪力：τ=VS/Ib

Vmax=86.3×0.6×0.9/2=23.3KN ；

S=0.075×0.1×0.0375=2.8×10-4m3；

b=0.1m ；I＝bh3/12=2.8×10-5m3

τ=VS/Ib=23.3×2.8/(2.8×0.1) ×104=2.33×106＞2.3MPa。

由计算可知，木方支座处弯曲剪应力稍大于木材剪应力，需要调整。将纵梁底支架间距由90cm调整至45cm，即可满足要求。

1.4立杆计算

立杆采用Φ48×3.5钢管，其截面特性如下：

外径

N=86.3×0.6×0.9=46.6KN

长细比λ=L0/i

L0=H+2a

H—支架立杆的步距，取0.6m

a—模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度，取0.3m。

λ=1200/15.78=76.05

根据规范查λ=76.05的ϕ=0.739

[N]= ϕA[σ]=0.739×498.78×215=53619N=85.04KN

N=46.6＜[N]=85.04KN。

立杆间距满足施工要求。

2、边墙模板验算

边墙一次现浇高度H=6.0m

边墙底部最大侧压力P=ρHtanθ=24.5×6.0×tan45°=147.0KN/m2

2.1模板验算    

底部横向单位长度线荷载p=Ph=147×0.6=88.2KN/m

模板跨中弯距M1/2= gL2/10=88.2 ×0.152/10=0.198KN.m

MZJA65型竹胶板容许弯应力[σ]=55MPa

模板所需的截面模量W=M/1.2[σ]=0.198/（1.2×55×103）=3.00×10-6m3

根据W、b,得h为：

H=(6W/b)1/2=(6×3.00×10-6/0.15)1/2=10.95mm

竖向木楞间距为150mm,木模厚度不得低于10.95mm。计划采用模板厚度为18mm。

竹胶板弹性模量E=6500MPa

I=bh3/12=1×0.0183/12=2.7×10-5m4

根据f=5gL4/384EI,则有：

f=5×88.2×0.154/384×6500×2.7×10-2=3.31×10-6m

挠底变形为3.31×10-6m，边墙木模挠度变形可不考虑。

2.2竖向木楞计算

木方采用落叶松，其容许弯应力[σ]=17MPa

木楞单位荷载p=147.0×0.15=22.05KN/m

木楞跨中弯矩M1/2=gL2/8=22.05×0.62/8=0.992 KN.m

纵梁所需的截面模量W=M/1.2[σ]=0.992/(1.2×17×103)=4.86×10-5m3

纵梁木方截面模量W=bh2/6=0.05×0.12/6=8.33×10-5m3，满足施工要求。

2.3边墙水平支护验算

单根水平支撑所受最大侧压力F=PS=147×0.6×0.6=52.92 KN

对于两侧边墙现浇，必须对称式现浇，利用混凝土的侧压力提供水平支撑反力。

由前面计算可知，杆件容许轴力[N]=53.62KN。ξ=53.62/52.92=1.01。

尽管容许轴力大于最大侧压力，但安全系数仅有1.01，仍存在一定风险，故需采取斜撑和拉筋予以加强。

安全系数取1.2，容许的最大侧向压力F=[N]/1.2=53.62/1.2=44.68KN.

设深度H处的侧压力为44.68KN，

则由rHtanθS=24.5×H×tan45°×0.6×0.6=44.68KN可知，H=5.07m。即侧墙现浇高度5.07m范围内不需作斜撑加强支护，也可满足安全施工需要。

方案计划侧墙采用三道斜撑，撑护高度不小于2m，可以满足施工需求。

假定底部侧墙现浇过程中，侧向压力全部由斜撑来支护，支架的水平支护只作为完全储备。

最大侧向压力F=PS=147×0.6×0.6=52.92KN

斜撑设计支撑力N=0.7[N]S=0.7×215×4=73594.5N=73.594KN

斜撑与地面最大角度θ=arctan(P/N)=35.7°

可知，斜撑支地面夹角应控制在35.7°左右最为理想。

2.4端墙水平支护验算

端墙现浇混凝土侧压力没有支护反力基础，侧压力形成的水平推力易使满堂支架支护体系失稳，是混凝土现浇支护控制的重点。

施工方案要求先浇第二段，然后浇第一段，利用第二段的支护体系及已浇混凝土为第一段提供必须的反力基础。

由侧墙的计算可知，端墙也必须采用斜撑和拉筋加强支护。端墙部位比侧墙多增设一道斜撑。