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      長(zhǎng)株潭客運(yùn)專線盾構(gòu)井主體結(jié)構(gòu)內(nèi)外支模架設(shè)計(jì)與分析

      2015-10-21 17:25焦斌斌
      關(guān)鍵詞:主體結(jié)構(gòu)

      焦斌斌

      【摘要】 結(jié)合長(zhǎng)株潭城際鐵路客運(yùn)專線樹(shù)木嶺隧道洞身明挖段工程盾構(gòu)井主體結(jié)構(gòu)的施工方法,對(duì)放坡開(kāi)挖的盾構(gòu)井主體結(jié)構(gòu)內(nèi)外支模架分別從設(shè)計(jì)、施工、地基承載力、支架自身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等方面進(jìn)行了分析,并實(shí)踐證明是安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的。對(duì)同類工程有應(yīng)用參考價(jià)值。

      【關(guān)鍵詞】 客運(yùn)專線 主體結(jié)構(gòu) 內(nèi)外支模架

      1.工程概況

      樹(shù)木嶺隧道洞身明挖段施工里程為DK8+902.5~DK9+743,合計(jì)840.5米?;硬捎?~6級(jí)放坡開(kāi)挖。DK8+902.5~DK8+921.5為盾構(gòu)始發(fā)井,DK8+921.5~DK9+741.5為明挖區(qū)間,后接湘府路站。 盾構(gòu)井處基坑開(kāi)挖深度24m,盾構(gòu)井主體結(jié)構(gòu)外包尺寸33m×19.5m,高24m。

      2.承重支模架設(shè)計(jì)及施工

      2.1承重支模架的設(shè)計(jì)

      根據(jù)計(jì)算比較,盾構(gòu)井從底板開(kāi)始自下向上施作,即:底板→側(cè)墻(盾構(gòu)始發(fā)鋼環(huán)安裝)及中隔墻→中框梁及以下墻(包括中隔墻)→頂框梁→LZ及以下墻,中板及頂板留到最后盾構(gòu)段施工結(jié)束后進(jìn)行澆筑。主體結(jié)構(gòu)施工前,應(yīng)先作好底板以下接地網(wǎng)和墊層砼,結(jié)構(gòu)外防水層等工作。

      2.2承重支模架計(jì)算書

      在計(jì)算強(qiáng)度時(shí)考慮的荷載主要有混凝土自重、施工及傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載、振搗混凝土產(chǎn)生的荷載、方木及模板自重。

      1、支撐體系荷載計(jì)算

      模板結(jié)構(gòu)體系自重標(biāo)準(zhǔn)值Q1=0.5KN/m2;

      新澆混凝土(包括鋼筋)自重標(biāo)準(zhǔn)值Q2=26KN/m3,頂板最大厚度為1.0m,鋼筋混凝土均部荷載為26KN/m3*1.0m=26KN/m2;

      振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q3=2KN/m2;

      模板荷載為Q4=0.5KPa

      施工(人員及設(shè)備)活載為Q5=2.5KPa

      立桿承載力驗(yàn)算

      單根立桿實(shí)際承受的荷載為0.9×0.9×38550=31226N=31.226KN

      立桿理論承受的荷載為:N=ζ*A*f=0.910×489.055mm2×205N/mm2=91.233KN

      立桿承受荷載實(shí)際值小于理論值,符合要求。

      碗扣節(jié)點(diǎn)承載力驗(yàn)算:依據(jù)《建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》:

      下碗扣組焊后剪切強(qiáng)度不小于60KN,顯然N=31.226KN<60KN,符合要求。

      2、模板及支撐體系受力檢算

      主體結(jié)構(gòu)頂板混凝土取最大厚度1.0米厚,混凝土密度取24kN/m3,板每立方米混凝土的鋼筋密度取1.1kN/ m3,模板荷載0.5 kPa,振搗(混凝土)荷載2 kPa,施工(人員及設(shè)備)活載2.5 kPa。

      建筑施工計(jì)算手冊(cè)有關(guān)規(guī)定,模板所受荷載為組合荷載,

      F板=F混+F鋼+F模+F振+F活

      F板=Hg混×1.2+Hg鋼×1.2+F?!?.2+F振×1.5+F活×1.5

      g混:混凝土密度

      g鋼:每立方米混凝土鋼筋密度

      F模:模板荷載

      F振:振搗(混凝土)荷載

      F活:施工(人員及設(shè)備)活載

      F板=1.2×24×1.2+1.2×1.1×1.2+0.5×1.2+2×1.5+2.5×1.5

      =43.5kPa

      ∴頂板最大荷載按43.5kPa考慮

      側(cè)墻混凝土厚1.1米,澆筑速度控制在每小時(shí)1.2米,澆筑溫度控制在15℃。傾倒混凝土?xí)r采用泵管進(jìn)行澆筑,查《建筑施工手冊(cè)》第四版得: F傾取為2kPa

      根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》提出得新澆混凝土作用在模板上的最大側(cè)壓力公式得:

      其中F:新澆混凝土對(duì)模板的最大側(cè)壓力(kPa)

      rc:混凝土的重力密度(kN/m3)

      t0:新澆混凝土的初凝時(shí)間(h),可按實(shí)測(cè)確定。

      v:混凝土的澆筑速度(m/h)

      H:混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置處至新澆筑混凝土頂面的總高度(m)

      β1:外加劑影響修正系數(shù),不摻外加劑取1.0;摻具有緩凝作用的外加劑時(shí)取1.2

      β2:混凝土塌落度影響修正系數(shù),當(dāng)塌落度小于30mm時(shí)取0.85;50~90mm時(shí),取1.0;110~150時(shí),取1.15。

      所以側(cè)墻所受荷載最大值為66.7kPa。

      3、模板拉桿計(jì)算

      模板拉桿用于連接內(nèi)、外兩組模板,保持內(nèi)、外兩組模板的間距,承受混凝土側(cè)壓力和其它荷載,使模板有足夠的剛度和強(qiáng)度。本工程模板拉桿采用對(duì)拉螺栓,采用3號(hào)圓鋼制作。其計(jì)算公式為:

      F=F側(cè)A

      已知混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力為66.7 KN/m2,a=0.5m,b=0.5m

      拉桿承受的拉力為:F=66700×0.5×0.5=16675N

      查表得:直徑為M14螺栓容許拉力為17800N>16675N,滿足要求。

      2.2承重支模架施工

      (1)當(dāng)?shù)装寤蛑邪屙艔?qiáng)度達(dá)到2.5Mpa時(shí),方可開(kāi)始搭設(shè)腳手架。

      (2)距地面以上15cm設(shè)掃地桿,當(dāng)立桿基礎(chǔ)不在同一高度上時(shí),必須將高處的縱向掃地桿向低處延長(zhǎng)兩跨與立桿固定,高低差不大于1m。

      (3)每搭完一步腳手架后,按如表校正步距、縱距、橫距及立桿的垂直度。

      (4)腳手架四邊與中間每隔三排支架立桿應(yīng)設(shè)置一道橫向剪刀撐,由底到頂連續(xù)設(shè)置。

      (5)腳手架兩端與中間每隔4排立桿從頂層開(kāi)始向下每隔3步設(shè)置一道水平剪刀撐。

      3.施工支模架(外模)設(shè)計(jì)及施工

      3.1施工支模架(外模)設(shè)計(jì)

      洞身明挖段主體結(jié)構(gòu)最高高度為24m,結(jié)構(gòu)外側(cè)的施工腳手架為雙排鋼管腳手架,搭設(shè)高度為26.0m,立桿采用單立管。

      搭設(shè)尺寸為:立桿的縱距1.50m,立桿的橫距1.05m,立桿的步距1.80m。

      采用的鋼管類型為φ48×3.5mm,連墻件采用2步2跨,豎向間距3.60m,水平間距3.00m。

      施工均布荷載為2.0KN/m2,同時(shí)施工2層,腳手板共鋪設(shè)4層。

      在外架內(nèi)設(shè)置一個(gè)之字型斜道,斜道寬度1m,坡度為1∶3。拐角處設(shè)置平臺(tái),寬度1m。斜道的腳手板上每隔250mm-300mm設(shè)置一根防滑木條,木條厚度20-30mm。

      外腳手架采用2000型密目網(wǎng)全封閉,并用乙烯安全繩將網(wǎng)與鋼管綁扎牢固。施工層下方采用安全網(wǎng)及腳手板全封閉。

      3.2施工支模架(外模)施工

      (1)拉線、搭設(shè)立桿,設(shè)置縱橫向掃地桿,掃地桿采用直角扣件固定在距底座上不大于200mm處在立桿上。

      (2)雙排架先立里排立桿,后立外排立桿。每排立桿先立兩頭的,再立中間。立桿上的對(duì)接扣件交錯(cuò)布置。相鄰兩根立桿的接頭不應(yīng)設(shè)置在同一步內(nèi),同步內(nèi)隔根立桿的兩個(gè)相隔接頭在高度上錯(cuò)開(kāi)不小于500mm,各接頭中心至主節(jié)點(diǎn)的距離不大于步距的1/3。

      (3)木腳手板設(shè)置在三根橫向水平桿上。腳手板對(duì)接平鋪時(shí),接頭處必須設(shè)兩橫向水平桿,腳手板外伸長(zhǎng)度為130-150mm,兩塊腳手板外伸長(zhǎng)度和不大于300mm。腳手板搭接鋪設(shè)時(shí),接頭必須在橫向水平桿上,搭接長(zhǎng)度大于200mm,伸出橫向水平桿的長(zhǎng)度不小于100mm。

      4.結(jié)論

      在本工程施工過(guò)程中嚴(yán)格按照本方案進(jìn)行操作,經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工序驗(yàn)收,施工質(zhì)量均符合設(shè)計(jì)及施工驗(yàn)收規(guī)范的要求,安全目標(biāo)符合要求。因此在本工程中采用的內(nèi)外支模架體系能夠滿足盾構(gòu)井主體結(jié)構(gòu)施工的穩(wěn)定性要求。同時(shí)也為類型工程提供了經(jīng)驗(yàn)。

      參考文獻(xiàn)

      [ 1 ] JGJ130-2001, 建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[ S].

      [ 2 ] JGJ 166 - 2008,建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范[ S].

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