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地下综合管廊侧墙单侧支模施工工艺在受限空间中应用实践

2024-06-26 470 上传者：管理员

摘要：在城市建设过程中，某个单一的建设项目因建设时序原因，在建设过程中往往受到条件限制无法采取常规方式施工。地下综合管廊涉及基坑开挖，在结构施工中，随着板桩支护被广泛采用，地下综合管廊侧墙施工多受到既有条件限制，在结构混凝土施工中不得不采用单侧支模。但是单侧支模方式过程控制不当容易造成混凝土模板错峰、混凝土平整度差等，难以保证施工质量。该文通过在成都市天府新区福州路西段项目这一实际工程项目的运用进行案例研究，介绍在地铁正常运营线路外侧施工综合管廊工程单侧支模施工工艺的应用实践。通过对施工工艺的控制，分析墙体外观质量，提出解决措施并取得良好效果。

关键词：
单侧支模
受限空间
工程质量
施工工艺
综合管廊
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随着城市发展的不断推进，地下空间的利用日益广泛。然而，由于地下空间受限，特别是在狭小的城市中心区域，常规的地下结构施工方法往往面临空间狭小、施工效率低下等问题。因此，寻找一种适用于受限空间的地下结构施工工艺至关重要。在受限空间内进行综合管廊施工，模板支架的搭设对综合管廊施工质量起到了至关重要的影响。模板支架在有限的空间内无法按照常规的搭设方式进行布置，但综合管廊模板支架受力不能改变，对于模板支架搭设的布置是综合管廊施工质量、安全的一个重要考验[1]。

1、单侧支模施工工艺的原理和特点

单侧支模施工工艺是一种新型的混凝土浇筑技术，其原理是利用预先安装好的单侧模板作为支承体系，通过泵送混凝土浇筑和振捣，实现混凝土在模板内的自密实。其主要特点为单侧支模模架装拆方便，支设速度快，省时省力。有效保证了墙体的垂直度、平整度，克服了常见的胀模、漏浆、错台等质量通病[2,3]。可一次性支设模板高度7.5 m，对于较高墙体可以减少水平施工缝的留置数量，利于墙体防水。对超高墙体来说，底部混凝土侧压力很大，模板体系的设计要求高，模板的刚度要满足使用要求。无须对拉螺栓，经济环保的同时可提高防水效果。地下室外墙施工质量直接影响主体结构的稳定性及后期装饰装修施工[4]。

2、单侧支模施工工艺在受限空间内的应用实践

2.1项目概况

福州路西段综合管廊工程位于成都市天府新区，管廊起讫桩号FZLGLK0+000～FZLGLK2+781.633，起点对应道路桩号K0+740，终点接益州大道管廊预留接口，管廊全长2 781.633 m，最大纵坡3.6%，最小纵坡0%，管廊位于福州路西段道路前进方向左侧，基本位于道路红线以外。正兴18路管廊起讫桩号K0+000～K0+135，管廊全长135 m，最大纵坡30.2%，最小纵坡0%，并于福州路管廊FZLGLK0+100处下穿福州路西段综合管廊，交叉位置设置交叉节点。鹿角槽雨水箱涵工程位于福州路综合管廊北侧，起点位于正兴27路西侧，终点接入钓鱼嘴景观渠，水体最终排入锦江，全长2 106 m，采用地下箱涵。雨水箱涵起讫桩号K0+000～K2+106，最大纵坡为2.65%，最小纵坡0.3%。管廊工程采用钢筋混凝土三舱箱型结构，自西向东依次为综合舱1#、高压电力舱、综合舱2#。位于福州路西段道路前进方向左侧，基本位于道路红线以外，综合管廊左侧紧邻雨水箱涵（与综合管廊同槽施工），右侧紧邻成都市地铁6号线，位置关系如图1所示。

图1位置关系图

本项目综合管廊分为9个标准断面，本文采取A1型标准断面。A1型断面为三仓室，高度4 450 mm，侧墙宽度500 mm，底板厚650 mm，顶板厚600 mm。

2.2支模设计原理

综合管廊主体结构紧邻地铁，受地铁保护条件限制，对地铁侧采取支护桩基坑开挖，“支护桩+桩间喷锚”支护结构外“模板”。由于侧墙紧贴旋挖灌注桩围护结构，空间有限，无法满足双面支模的要求。因此，只能采用单面支模体系。内模采用“斜撑+横撑”的方式且与顶板盘扣支架连接成整体对其进行加固，如图2所示。

图2单侧模板支撑横断面图

图2中侧模斜支撑、横撑均采用8号槽钢加顶托支撑，顶托与主梁内缝隙采用木楔加固，槽钢两端焊接200 mm长Φ48.3 mm×3.6 mm钢管用于承插顶托和锚固钢筋。坡面斜撑采用200 mm×50 mm厚木板支垫，木板支垫采用钢钎350 mm长钢钎加固，钢钎入土深度200 mm。侧墙内模斜撑撑脚采用直径为20 mm钢筋预埋，埋入长度200 mm，外露长度100 mm。预埋钢筋间距采用斜撑布置。

管廊采取2次浇筑成型，第一次混凝体浇筑至底板和侧墙腋角以上200 mm。侧墙浇筑工艺流程为：施工缝凿毛及杂物清理→保护层垫块安设→模板安装→支撑体系安装→混凝土浇筑→模板拆除→混凝土养护。对比双侧支模，单侧支模工艺流程减少了对拉螺杆的安拆和孔洞处理。

综合管廊侧墙采用单边模实施，单侧支模的侧墙端头模板采用山型卡+对拉螺杆与主筋连接，小梁采用40 mm×40 mm×2.5 mm矩管竖向布置，间距20 cm，主梁采用48.3 mm×3.6 mm短钢管，间距同侧墙主梁的竖向间距一致，如图3所示。

图3单面模侧墙端头模板支架示意图

底板端模板支架：主梁采用Ф48.3 mm×3.6 mm钢管，上下布置2根，间距60cm，小梁采用40mm×40mm×2.5mm矩管，间距20 cm，采用钢管斜支撑，间距90 cm，如图4—图6所示，具体参数配置见表1—表3，模板参数见表4。

图4底板端头模板支架示意图

最大浇筑高度考虑在3.95 m，浇筑速度高度方向不大于2 m/h，浇筑过程中混凝土侧压力计算如下

式中：F为新浇混凝对模板的侧压力计算值，kN·m-2;γc为混凝土重力密度，取值26 kN/m3;V为混凝土浇筑速度，m·h-1，取2 m·h-1;t0为新浇混凝土的初凝时间，h，取4 h;β1为外加剂影响系数，取1.0;β2为混凝土塌落度影响修正系数，取1.0;H为混凝土侧压力计算位置处至新浇筑混凝土顶面的总高度，取3.95 m。

计算得出F1=32.36 k N/m2,F2=102.7 kN/m2。

取两式计算结果的最小值，F=32.36 kN/m2。

图5底板端头模板支架侧模示意图

图6单侧模板支撑体系示意图

表1侧墙单面模板设计体系表

表2侧墙单面模板支撑构造

表3单侧模板主梁和支撑构造

表4模板基本参数

根据JGJ 162—2019《建筑施工模板安全技术规范》，面板验算按简支梁计算，梁截面宽度取单位宽度，即b=1 000 mm，面板验算公式如下

根据公式计算得出W=37 500 mm2,I=281 250 mm2。

考虑到工程实际和验算简便，不考虑有效压头高度对面板的影响，则强度验算公式如下

由上式计算得出σ=12.94 N/mm2<17 N/mm2，满足要求。

2.3影响因素分析

单侧支模对墙体外观质量影响主要反映在胀模、裂缝、施工缝位漏浆、模板拼缝位置漏浆错峰和振捣不密实等方面。

单侧支模加固的难度相对较大，无法像传统的墙体模板那样使用对拉螺杆进行固定。本工程管廊侧墙的厚度为0.5 m，高度为4.45 m，相对较厚且较高。混凝土在浇筑过程中会产生很大的侧向压力，因此对模板支撑体系的强度、刚度、稳定性有很高的要求。如果加固不当，可能会导致胀模、错台，以及混凝土开裂。侧墙高宽比大，混凝土分层浇筑振捣过程中肉眼观察受限，振捣频率难以控制，容易因少振过振造成蜂窝麻面等病害。

为了解决单侧支模带来的问题，采取加强模板支撑措施，单侧支模侧墙与顶板一次浇筑成型施工技术。在管廊底板施工完成后，安装侧墙模板和顶模支架同步安装。支架采用承插型盘扣式钢管支架，支架安装完成后，采用Φ60钢管作为对撑杆件与支架立杆通过十字扣件紧密连接，与支模架系统形成一个整体，使侧墙模板加固体系更加稳固。

2.4质量控制措施

2.4.1模板支架质量控制

模板结构或构件的树种应避免使用有腐朽、霉变、虫蛀、折裂和枯节的木材。主要承重构件应选用针叶材，重要的木质连接件采用细密、直纹、无节和无其他缺陷的耐腐蚀的硬质阔叶材。现场制作木构件其木材含水率满足表5要求。

表5现场制作木材含水率要求

钢管应符合现行国家标准GB/T 13793—2016《直缝电焊钢管》或GB/T 3091—2015《低压流体输送用焊接钢管》中规定的Q235、Q355普通钢管的要求，并应符合现行国家标准的规定。不得使用有严重锈蚀、弯曲、压扁及裂纹的钢管。连接盘、扣接头、插销以及可调螺母的调节手柄采用碳素铸钢制造时，其材料机械性能不得低于现行国家标准GB/T 11352—2009《一般工程用铸造碳钢件》中牌号为ZG230-450的屈服强度、抗拉强度、延伸率的要求。

2.4.2混凝土浇筑质量控制

1）原材料质量。原材料质量对混凝土质量产生重大影响，混凝土质量又会对建筑工程整体质量起决定性作用。因此，在正式开始配制混凝土之前，对于混凝土的原材料一定要在质量上进行非常严格的审查和检验[5]。原材料骨料根据设计要求重点检测针片状含量、压碎值、含泥量，相关添加剂符合设计技术和规范要求。

2）蜂窝麻面。混凝土振捣时，插入式振捣器振捣时间控制，可避免少振和过振，在施工缝位置凿毛和净浆湿润的过程不能省略，同时密切关注施工缝位置，避免发生胀缝漏浆情况，发现趋势及时采取应对加固措施。

3）裂缝。混凝土浇筑完成后及时养护，养护不及时或者保护层厚度控制不到位容易造成温缩裂痕甚至出现贯穿裂缝。在夏季混凝土浇筑后，侧墙混凝土强度达到1.0 MPa左右时才可以进行拆除，通常只要混凝土保证其表面及棱角不因拆除模板而受到损坏时即可拆除，拆除后及时养护，根据天气情况采取洒水养护，保持混凝土表面始终保持湿润状态。

4）混凝土用量控制。在单侧支模混凝土浇筑施工控制上，受到支护桩面垂直度、平整度等影响，对混凝土的下料不易控制，造成人为施工缝，影响混凝土成品质量。在侧墙外支护桩喷护后防水层外贴施工时，根据实际情况进行测量计算预估侧墙混凝土增加量，在侧墙混凝土浇筑下料时，在计算用量加上增加量的基础上再适当增加一定混凝土方量，可避免人为施工缝。

5）防水质量。支护结构作为侧墙外模板，在结构防水上不受对拉螺杆影响，防水效果有所改善，需要重点加强施工缝和沉降缝的防水应对措施。

3、结束语

在受限作业空间内，混凝土结构单侧支模的应用是必然趋势。单侧支模的应用，不受对拉螺杆影响，防水效果可以得到改善，但是单侧支模受到施工工艺条件限制对混凝土结构成品质量影响亦较明显。本项目在实际应用中，通过分析单侧支模刚度、强度、稳定性的影响因素并针对性采取对应且冗余的工程措施，结构整体质量得到有效改善，为在受限空间作业单侧支模工艺运用上起到一定借鉴作用。

参考文献:

[1]张云福.狭窄空间可调装配式三角支撑单侧支模施工技术[C]//2022年全国土木工程施工技术交流会论文集(中册),2022.

[2]谢建东,夏应雪,廖水建,等.有限作业空间地下室外墙单侧支模施工技术探讨[J].施工技术与测量技术,2022,43(2):224-225.

[3]吴玉剑.承插型盘扣式钢管满堂排架单侧支模体系的应用技术[J].工程施工技术,2023:199-201.

[4]于宏波,孙亮亮,张苗苗.城市地下综合管廊工程勘察技术与支护设计方法[J].科学技术创新,2023:161-164.

[5]叶茂.建筑工程施工过程中混凝土质量通病及预防措施研究[J].大众标准化,2023(9):31-33.

文章来源:马强,蒲飞.地下综合管廊侧墙单侧支模施工工艺在受限空间中的应用实践[J].科技创新与应用,2024,14(18):181-184.