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自行式三角桁架体系单侧模施工

发表时间：2021/6/15 来源：《基层建设》2021年第6期作者：魏成俊

[导读] 摘要：以成都轨道交通9号线一期工程4标簇桥站侧墙施工为例，阐述了地下车站三角桁架体系单侧模施工关键技术。

        中铁十局集团第一工程有限公司山东省济南市 250031
        摘要：以成都轨道交通9号线一期工程4标簇桥站侧墙施工为例，阐述了地下车站三角桁架体系单侧模施工关键技术。实践证明，自行式三角桁架体系单侧模施工技术大大缩短了主体结构施工时间，有效的节约了工期，节省了大量的人力投入，保证了主体车站封顶节点的兑现，为单位赢得了信誉。
        关键词：地铁车站；三角桁架体系；单侧模施工；
        引言
        目前大多数地铁车站工程均为地下框架结构，车站侧墙为全外包防水且与车站基坑围护结构密贴，因此车站侧墙均采用单侧模板施工。常规地铁车站均采用满堂支架体系，全断面穿插对撑钢管作为加固侧墙单侧模的施工工艺，该支架体系存在大量周转料及人工的投入、施工效率低，侧墙模板加固以及脚手架搭设质量受人为因素影响较大。
        中铁十局集团有限公司成立科研小组，为提高车站侧墙施工效率与模板厂家共同研究，在三角桁架体系单侧模施工的基础上增加了自动走行系统和横移系统，解决了大型钢模安拆不便、周转效率低的问题，并形成自行式三角桁架体系单侧模施工工法。
        一、工程概况
        成都轨道交通9号线一期土建4标簇桥站位于武侯大道与簇锦北路交叉口，沿簇锦北路呈南北方向布置，车站为12米岛式车站，采用单柱双跨地下二层现浇框架结构。车站总长度621m，标准段宽21.1m，车站主体基坑深度约18.75m。以明挖法施工为主，大里程端头局部采用盖挖法施工。车站沿线两侧有多处居民楼小区，车站顶部基坑周边无施工场地，特殊地段主体结构紧临居民小区。簇桥站主体结构工期要求十分紧张，本车站全长621m分为三个主体结构工作面同时进行，为确保工序衔接紧凑，采用6套自行式三角桁架体系单侧模模板台车同时进行施工，此工法大大节约施工时间、缩短工期。
        二、自行式三角桁架体系单侧模施工技术
        1、工艺原理
        自行式三角桁架模板体系由钢模、预埋件、三角桁架、走行系统、横移系统五部分组成，其中走行系统包括主横梁、电驱动轮、轨道；横移系统包括分离式槽道、液压系统。
        走行系统是将钢模和三角桁架整体落在主横梁上由电驱动轮在轨道上驮行，实现整体式纵向移动。横移系统是将钢模和三角桁架整体落在主横梁的分离式槽道上，利用液压千斤顶的伸缩带动整个体系横向移动，实现模板的安装加固和拆除。
        利用预埋构件固定大钢模底部位置并承受部分侧墙混凝土的荷载，剩余侧墙混凝土的荷载通过三角桁架传递至底托。侧墙混凝土具备拆模条件后，先拆除预埋件，利用横移系统拆模，利用走行系统纵移，实现循环作业。
        2、施工技术
        2.1安装走行和横移系统
        （1）走行系统中的主横梁由2根空心槽道（宽100mm，高200mm，宽、高的尺寸必须大于160工字钢的标准尺寸）的型钢构件采用肋板连接形成。主横梁上方靠近中部配置横移系统中的千斤顶尾端固定耳，主横梁下方两端配置电驱动轮与主横梁上下采用螺栓连接，侧面设置电驱动轮配带的发电机。走行系统中的主横梁和横移系统中的千斤顶按照每12米节段布置2组。横移系统中的底梁（160工字钢）从走行系统中的主横梁空心槽道中穿入，千斤顶前端固定在桁架体系的斜杆上，千斤顶设置平移油缸行程为400mm，工作行程即模板桁架可移动行程300mm，预留100mm。走行和横移系统拼装时先将走行系统的主横梁与电驱动轮组装完成，再将横移系统中的底梁穿入主横梁的空心槽道内，最后采用起重设备从地面垂直转运至施工部位。

        （2）为防止安装完成的走行系统的电驱动轮在安装桁架底梁时来回移动，在两端避开行走的位置用枕木或者型钢搭建一个平台，为确保平台搭设的稳定性，在桁架底梁四个角部位总共搭设四个，平台的搭设确保高度一致且需将电驱动轮悬空基础面即可，再将桁架底梁穿入走行主横梁内放置于平台上面，通过检查对角线的方法调整桁架底梁使其平行，两边点焊支撑与地面撑紧，防止横向的位移；采用相同的方式设置临时支撑，防止纵向的位移。
        2.2 三角桁架安装
        三角桁架体系采用组合式三角支架，其中双向主梁（纵向）由双拼][250槽钢组成，次梁及斜撑部分为双拼][160槽钢。各桁架构件采用起重设备从地面垂直转运至作业面，拼装顺序按照整体自下而上，先安装双向主梁及主梁底托，再安装与底托对应设置等距离的次梁，各构件间均采用螺栓连接。根据施工需求将三角桁架架体分三层组装，分别为标准一层、标准二层和调整层。安装过程需采用铅垂线及时对成型的架体进行垂直度校正。在安装完整个桁架部分之后，安装好卡轨器防止溜坡。然后对所有的连接螺栓进行紧固，在紧固过程中，应遵循先上后下、对称紧固的原则进行。
        2.3钢模拼装
        侧墙模板采用厚度为5mm、1.22m*2.44m大钢模组合拼装成型，模板间采用孔口为Φ15，连接螺栓为M16*Z50mm螺栓连接，竖向次楞采用[10槽钢，间距为300mm，横向主楞采用][12槽钢，间距为750mm。
        为避免已安装成型的桁架架体在安装模板时重量不平衡产生倾斜倒塌，在拼装前先需要在非模板侧的底纵梁上加载配重，配重为预制C25混凝土块，配重尺寸为0.8m*0.8m*0.8m，每个配重约1t，按照1.5m范围内设置1个。大块钢模板按照拼装顺序依次采用起重设备吊运至拼装点，并在相应作业面位置进行自下而上逐一拼装。模板吊装完毕后，对模板之间的整体直线度、垂直度、缝隙错台分别进行调整，满足要求后再将所有的连接螺栓及上部台架的连接螺栓加力拧紧。
        2.4模板体系加固
        ①启动走行系统的发电机牵引系统，将整体钢模和三角桁架利用电驱动轮在轨道上驮行至已验收合格的侧墙钢筋作业面范围。
        ②启动横移系统的液压系统，将整体钢模和三角桁架利用千斤顶的顶伸带动整个体系横向移动至侧模底部密贴已浇筑的局部30cm侧墙面。注意利用该工艺浇筑整体侧墙，在浇筑底板或中板的混凝土时需提前浇筑局部侧墙30cm，保证钢模板最下节能够有效接茬，并能匹配模板桁架的底梁高度。
        ③预埋件系统加固（预埋件受力要求混凝土强度达到80%）
        为保证单侧支架整体受力稳定性，预埋件受力要求底板或中板混凝土强度达到80%后方可对螺杆进行加力拧紧。
        ④预埋件系统加固完成后，将桁架模板侧下纵梁处的支座底托全部打开伸出至基础面使其全部受力，再将非模板侧的下纵梁处支座底托全部打开伸出至基础面使其全部受力，为确保能够承受后续浇筑侧墙混凝土的荷载，支座底托必须使用通长的纵向钢管将底托连成一个整体确保稳定性。
        2.5侧墙混凝土浇筑
        在三角桁架的顶部铺设一层4cm的木板（双拼）作为混凝土浇筑的工作平台，并安装护栏，以起到安全保护作用。模板体系加固经监理验收合格后，方可混凝土浇筑，混凝土浇筑严格按照专项施工方案规定的顺序进行分层浇筑，浇筑时应放慢混凝土的浇筑速度。
        2.6轨道铺设
        对照模板厂家设计图的设计轨距及位置将轨道铺设好，轨道采用43轨。每节轨道之间用轨道螺栓连接好，每节轨排采用左右各5个膨胀螺栓等距离将固定在地基上，铺设轨道采用人工进行。轨面要平顺，不能有错台；轨距为设计尺寸，允许偏差±5mm；轨面高度允许偏差±5。
        2.7横移拆模
        ①预埋件系统解除，先将固定地脚螺栓与桁架横梁的D25蝶形扣件拆除，再将整体桁架支座底托收缩使其不受力。
        ②启动横移系统的液压系统，将整体钢模和三角桁架同步利用液压千斤顶的收缩带动整个体系横向移动，收缩的行程控制在工作行程300mm以内，使模板脱离成型混凝土面。
        2.8纵移走行
        启动走行系统的牵引系统，将整体钢模和三角桁架利用电驱动轮在轨道上驼行至已下一段验收合格的侧墙钢筋作业面范围。为确保纵移过程中整体桁架的稳定性，纵移速度控制在4m/min，过程中检查配重稳固情况，纵移完成后，在电驱动轮两侧的轨道上安装铁靴防止溜车。
        2.9模板横移至工作面
        启动横移系统的液压系统，将整体钢模和三角桁架利用千斤顶的顶伸带动整个体系横向移动至侧模底部密贴已浇筑的局部30cm侧墙面，再重复循环以上工序作业。
        三、结语
        1、成都轨道交通9号线一期土建4标簇桥站侧墙采用自行式三角桁架体系单侧模模板台车施工，基本能够按照3天一个周期循环施工完成侧墙混凝土浇筑，4天可完成一块中板（或顶板），模板台车可以做到无缝衔接施工，确保施工工期节点兑现。
        2、从经济方面来讲，自行式三角桁架体系单侧模施工比其它侧墙施工方案相比，具有明显的节约工期和节省人力投入的优势。虽然模板台车一次性投入费用较大，但从长远考虑后期收益明显。
        3、本工法施工设备简单、操作便捷，整体稳定性好，安全性得到了很大提高，在整个施工过程中安全风险小，能够确保混凝土外观质量可控，节省工期，提高施工功效，虽然一次性投入费用较大，但后期收益明显，提高现场文明施工水平，符合绿色施工和节能环保要求，可以用于多个地铁车站，综合来说，值得在轨道交通车站推广。
        参考文献：
        [1]JGJ 162-2008.建筑施工模板安全技术规范[S].2008
        [2]GB 50017-2003.钢结构设计规范[S].2003
        [3]地铁站侧墙台车及配套钢模力学计算与分析[J].吴渝，祝军权.四川建材.2017（08）
        [4]基于移动模架的蒙华铁路40m简支箱梁施工工艺[J].赫宏伟.铁道建筑.2020（01）
        [5]地铁工程的大跨度保护模架体系设计与应用[J].梁军，梁昊庆.建筑施工.2017（12）