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地铁地下定型移动模架的施工技术论文
摘要：在城市建设飞速发展背景下，地铁建设已经从一线城市扩展到二线城市甚至是部分三线城市。大块定型移动模架在地铁地下车站的施工中使用比较广泛，尤其在侧墙施工中取得了良好的运用效果。文章对移动模架技术做了介绍，并从侧墙支撑系统验算和模板安装两个层面分析了移动模架施工技术在地铁地下车站侧墙的应用。
关键词：地铁建设；地下车站；侧墙施工；大块定型移动模架；施工技术
文献标识码：A 中图分类号：U445 文章编号：1009-2374（2016）05-0098-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.050
移动模架技术起源较早，在20世纪就已经得到了实际应用。随着近些年我国地铁施工规模不断扩张，常用的满堂红支架技术已经不能完全满足施工要求。在这一背景下，移动模架施工技术逐步在地铁地下车站的侧墙施工得到应用，对提升施工质量和效率起到了十分显著的效果。
1移动模架施工技术简介
移动模架施工技术源于混凝土现浇技术，由德国最先提出。对我国而言，移动模架的发展还比较慢，加之类型单一数量较少，在一些道桥施工中，其和移动支架一起被称为造桥机。后来，在相关规定中，明确对移动模架进行了区分，辨析了其非机械设备的根本属性，对移动模架做出了精准定义，即为模板自带、在施工区域自行移动，可对施工部位进行支撑的体系。移动模架可以根据行走方式分为下行式和上行式两个类别，在不同工程项目中，具有不同的应用。移动模架在发展过程中还面临着不少问题，尤其是对移动模架的相关系统缺乏深层次认知，比如液电系统、机械系统、控制系统等，都没有达到深入研究，导致移动模架在许多企业中都还处于设计阶段，并没有真正发挥出作用。在实际施工，移动模架还处于一种“三无”状态，即无操作规范标准、无制造验收标准和无专业设计标准。由于存在这几个方面的问题，移动模架的广泛应用受到了一定阻碍。在地铁地下车站侧墙建设施工过程中，大块定型移动模架是最为常用的一种移动模架形式，其具有诸多优点，比如维修方便、工艺设计和选型简单、设计制造的劳动量下降以及技术支援等。
2地铁地下车站侧墙支撑系统验算
2.1工程概述
某一线城市进行地铁3号线临线车站的施工，主要使用了明挖法，线路起点里程DK8＋720，终点里程为DK＋902，车站全长达到了182m。在进行施工时，主要通过钻孔灌注桩进行围护施工，灌注桩数量共348根，其中桩径0.8m的灌注桩为268根，桩径1m的灌注桩80根。桩径0.8m的灌注桩间距1.2m，桩径1m的灌注桩间距1.3m。围护基本结构为两跨单桩二层矩形框架，在某些部位是三跨双柱二层矩形结构。大里程盾构井的宽度为24m，深度为18m。标准段深度为19～23m，宽度是20m。小里程盾构井宽度为24m，深度为26m。
2.2施工原理
对侧墙进行移动模架施工时，不需要额外设置穿墙螺栓。在地下车站的侧墙，支架单侧一端和地锚进行连接，一端对模板支架形成斜拉。具体布置方式如图1所示：从图1中可以看出，模板斜拉螺栓产生的斜拉力F可以分解为水平方向分力F1和竖直方向分力F2。水平分力F1可以对新浇混凝土产生的侧压力进行抵消，竖直方向分力F2可以对支架产生的上浮力形成抵消。
2.3载荷计算
模板受到混凝土的侧压力和浇筑高度存在直接关联，其浇筑高度越高，混凝土对模板形成的侧压力也就越大。在混凝土的浇筑高度达到某一个临界状态时，侧压力不会再增大，此时的侧压力就是最大侧压力，与之对应的混凝土浇筑高度称为有效压头。计算模板载荷的方法一般有两种，即对应的计算公式也有两种，据此可以分别计算侧压力1/21012F0.2TVC=γββ＝36.5kN/m2、＝155kN/m2。这两种不同方法计算出压力值，一般选择其中较小的当作计算用标准值。对标准值乘以调整系数和分项系数，可以计算出设计值F＝39.34kN/m2。如果混凝土浇筑处于有效压头之内，可以计算出模板受到的侧压力为44.38kN/m2，在混凝土浇筑高度超出有效压头之后，可以计算出模板受到的测压力最大值为39.34kN/m2。对侧墙而言，其侧压力标准值取有效压头内模板受到的压力值，据此计算浇筑高度最大为6.5m，有效压头为h＝1.85m。
2.4三角支架桁架单侧受力
该部分受力可以根据实际设计图进行分析，如图2所示：通过图2可以看出，模板受到的侧压力作用于面板，在面板上又可以分为单肋和边框两个受力部分。这两个受力部分在双横肋处形成统一，共同作用于型钢支架。
2.5基本假设
基本假设是对侧墙支撑体系进行受力验算时不可缺少的一部分，其一般主要分为以下四个假设：（1）单榀桁架可以被当作平面桁架，桁架中的节点可以被看作刚接；（2）预埋件和桁架支座之间的节点可以当作固定铰支座，桁架支座的另一端和地面形成滑移铰接；（3）对于水平钢管，其连接可以被视为桁架之外的滑移铰接；（4）在桁架范围内的全部节点，施工载荷平均分布。
2.6计算依据
根据侧墙实际受力（如图3所示），结合侧墙各部分基本尺寸参数，可以组成系统验算的基本数据依据。根据图3所示，可以明确墙面和支架之间的举例为186mm，地锚螺栓相聚750mm，支架相距750mm。基于这些数据可以建立弯矩方程，计算出锚筋拉力为T＝163kN。在计算出这一数据之后，就可以快速对后续相关数据进行计算。
2.7计算锚固筋
已知工程所用的地锚螺栓是直径为28mm，其横截面面积为616mm2，屈服强度达到了320MPa。由此可计算得出锚固筋的轴心拉应力强度为320MPa，符合侧墙实际施工需求。
2.8计算预埋件锚固强度
计算锚固强度是进行预埋件施工的必要环节，一般对混凝土和螺栓之间的粘结力进行计算即可。通过公式F＝πdLTb便可计算出锚固强度，式中：F是锚固力；d是螺栓直径；L是锚固深度；Tb是粘结强度。通过计算可以得出F＞162.5，L＞528mm。在保证安全的条件下，可以将锚固深度L取为600mm。
3移动模架在侧墙施工中的模板安装
3.1预埋地脚螺栓
预埋地脚螺栓是在地铁地下车长侧墙施工中的一个重要环节，结合该工程实际情况而言，需要使用直径为28mm的钢筋作为地脚螺栓，其需要在底板混凝土的浇筑过程中进行埋设。埋设时，锚固长度根据前文计算定为600mm，外露点和侧墙墙体之间应该保持500mm的距离，确保底板和横向位置形成45度夹角。需要注意的是，螺栓末端应该制成弯钩状，以此加强其锚固性能，避免侧模整体受到螺栓外露的影响。不仅如此，由于结构主筋不可与地脚螺栓进行直接连接，为了避免在浇筑混凝土的时候预埋件产生位移，需要通过附加钢筋的形式加强埋设部位的稳定性，并将地脚螺栓通过点焊的形式焊接在附加钢筋上。进行点焊施工时，必须注意附加钢筋一定要在结构主筋上进行绑扎，且点焊不能破坏预埋件自身的有效直径。
3.2安装支架和大块钢模
安装支架和大块钢模是一个非常重要的施工过程，必须按照一定流程进行。具体而言，其流程可以分为绑扎钢筋→弹出墨线→组装模板→安装支架→安装连接钢管→安装槽钢→地脚螺栓接长→锚定支架→调节支架→地锚紧固→搭设平台→浇筑混凝土。在安装模板时，其整体宽度为3m，高度为6.5m，纵向需要利用螺栓将模板连接起来，长度保持在12m左右，即每四块模板进行连接。模板的材质一般为Q235B钢板，厚度为6mm。在每一块模板的背后，还需利用型钢支架做刚性连接，支架底部锚固点和外缘杆件均为双10#槽钢，其他腹杆部位是单10#槽钢。在施工过程中，需要确保支架平衡，可以通过增设双10#槽钢，将支架的各个部分连接成为一个整体。在支架背后，需要通过直径48mm的钢管当作连接杆。在进行侧墙模支架施工时，其预埋件是直径为28mm的螺纹钢，需要在进行混凝土底板浇筑施工的环节中埋入混凝土中，依据600mm的锚固长度进行施工。不仅如此，为了支架传力的可靠稳定，需要确保锚筋之间的布置间距保持在750mm左右。为了施工完成之后模板拆卸方便，还需将环形锚筋设置在模板范围内，并用5T导链穿过锚筋向上拉紧，以此确保支架不会在浇筑混凝土的过程中发生横移。在进行大块钢模的安装施工时，由于其自重很大，需要拆分多个环节分步进行：（1）将大块钢模吊入基坑，并将其平扣在底板上；（2）逐一安装型钢支架，并使用钩头螺栓将支架和模板进行连接。等到后续模板施工完成，再利用M20螺栓将其连接成为整体侧模；（3）将钢管安装到型钢支架上，同时将传力型钢安装完成之后，模架安装施工即完成。完成施工之后，还需对模板面进行除锈、抛光以及涂刷等后续精处理施工，在完成这些精处理施工之后，就可以进行合模。合模施工需要将外墙变现和模板下口精准对齐，通过调节支座使模板上口产生10mm的微度倾斜，使其更加靠近墙内，以此克服模架在受到外力作用后上口产生的挠度。
3.3施工总结
通过地铁地下车站外墙施工，可以得出一些值得保留的施工经验，以便对其他施工工程起到参考借鉴作用：（1）在侧墙施工中利用大块定型移动模架技术，可以对板梁和立柱进行同时施工，如此能够大幅减少施工用时，缩减施工成本；（2）在大块定型模架下可以设置万向轮，以此提高模架的可移动性，提升施工方便程度；（3）底板施工必须按照要求进行螺栓预埋，并且确保数量、位置、深度和角度符合设计要求；（4）为了对模板在浇筑过程中可能发生的位移进行控制，可以通过手拉葫芦对钢模起到一定的固定作用。
4结语
地铁地下车站施工侧墙难度较高，传统施工方法已经显得不太适用。大块定型移动模架可以提高施工效率和质量，在实际施工中需要从支撑系统验算和模架安装两个方面切实落实相关施工工作，确保侧墙施工与设计相符。
参考文献
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