地铁模板工程安全专项施工方案
大连市地铁一期工程204标段
模 板 施 工 方 案
编 制 :
审 核 :
审 定 :
中铁九局集团有限公司
大连市地铁一期工程204标段项目经理部
2010年4月15日
模板施工方案
一、 工程概况
(一)工程范围
大连地铁一期工程第204合同段包括姚家站、南关岭站、姚家站-南关岭站区间。
(二)设计简介
1 、姚家站
姚家站是大连市地铁2号线一期工程的起始站,位于大连市甘井子区北侧姚家路以南。车站计算站台中心里程为CK1+267.571;起、迄点里程分别为CK1+203.921、CK1+339.921。车站长136m ,建筑面积共计6079平米。车站共设3个出入口。
姚家站为半地下二层结构,其中站台层位于地下,站台宽度为12m 。站台计算长度中心处轨面高程12.118m ,底板顶面高程11.558m 。车站主体结构尺寸为:车站主体长度136m ,宽度20.5m 。车站起点处规划地面标高为15.850m ,终点处规划顶面标高为15.850m.
本车站长136m ,基坑开挖深度约为5m ,基坑开挖宽度为27.5m 。基坑安全等级为三级,最大水平位移允许值控制为0.3%H;由于中风化岩层埋深较浅,且周边基本没有敏感建(构)筑物,基坑支护采用土钉墙+锚喷支护,基坑采用二级放坡开挖,土层采用土钉墙支护,1:0.5放坡,喷混凝土厚150mm ,土钉支护采用Φ25钢筋;岩层采用1:0.1放坡,喷混凝土厚150mm ,岩层锚杆采用Φ25钢筋,L=1.5m梅花形布置。
2、南关岭站
南关岭站设在新建哈大客专新大连站站南广场下方,与国铁新大
平行换乘车站。2号线1、2期站台尺寸120×14m ,4号线站台尺寸120×12m 。车站设置为地下二层,车站中心里程CK2+770.901(2号线1期),车站设计起点里程CK2+393.001(2号线1期),车站设计终点里程CK3+101.801(2号线1期)。受线路条件及广场高差限制,站厅层长约472.5m ,站台层长约708.8m 。由于地铁与国铁站房建设时序不同,地铁结构墙与国铁结构墙预留了2m 的安全距离。地面共设置8个人员出入口5个疏散口,3组风亭,出入口设置考虑客流疏散及人员进出方便要求,风亭暂考虑矮风亭设计,出入口及风亭形式需结合景观设计进行。车站包括站前明挖段长236.3m 、建筑面积约15300平米,车站长250.2m 、建筑面积约40400平米,站后明挖段222.3m 、建筑面积23500平米。车站主体结构宽64.9m ,车站有效站台中心里程处高程3.036m 。
本站主要位于新建火车站广场地下,与国铁火车站、站前广场一体建设。车站范围内现状主要为荒地和厂房,经拆迁后场地条件良好,场区内地下管线稀少。故本站优先选择明挖法施工。
本站距离周边建筑物较远,场地开阔,岩面较高约在地下3~10m 。车站基坑深度差异较大从8m ~19m 。地下水位在地下3~8m 。车站具备放坡开挖条件。基坑支护采用土钉墙+锚喷支护,基坑采用二级放坡开挖,土层采用土钉墙支护,1:0.5放坡,喷混凝土厚150mm ,土钉支护采用Φ25钢筋;岩层采用1:0.1放坡,喷混凝土厚150mm ,岩层锚杆采用Φ25,l=1.5m。车站附属结构结合主体一体实施,支护结构形式与主体结构一致。
本区间设计范围为右线里程CK1+339.921~CK2+393.001,右线长1054.152m ,含长链1.072m 。左线长1073.930m ,含长链20.850m 。设计包括区间路基段、区间明挖段、区间矿山法段、联络通道、泵站、过泉水河围堰倒边、4号线预留工程等土建工程。
区间右线CK1+339.921~CK1+550.104为敞口段,长210.183m ,CK1+550.104~CK1+850为区间明挖段,长299.896m ,CK1+850~CK2+393.001为区间暗挖段,长544.073m (含长链1.072m );区间左线CK1+339.921~CK1+542.983为敞口段,长203.062m ,CK1+542.983~CK1+867.275为区间明挖段,长324.292m ,CK1+867.275~CK2+393.001为区间暗挖段, 长546.576m (含长链20.850m )。区间起点处2号线1期左线与4号线左线并向逐渐分开,并行段长约245m 。其中CK1+500~CK1+700不包括在本次投标内。
区间于CK2+338.632处设置一座联络通道兼泵房,在区间明挖段设置人防段一处和联络通道一处。
本区间自姚家站后向南敷设,下穿在建哈大客专和既有哈大铁路后以300m 半径曲线左转沿既有哈大铁路南侧向西敷设到达南关岭站。
本区间线路出姚家站后,为下穿铁路纵坡取28‰的下坡,在南关岭站站前为下穿泉水河也取28‰向姚家站方向的下坡,两者之间以3.453‰的坡度连接。该区间高差较大,地面高程自5变至13m 。
三、总体筹划
1、 模板及支撑方案
主体结构侧墙采用三角形珩架支顶、地脚螺栓固定,各层板采用满堂红脚手架支撑,侧墙及各层板面板均采用组合木胶板,各层纵横梁梁底采用组合钢模板,中柱采用定型钢木模板,梁板交界、板墙交界部位采用木模配套。
柱模在地面拼装成整体,一次吊装就位。柱模顶比各层板底纵梁(主梁)底面高3cm ,以利于柱梁连接。为防止柱模倾倒,采取支撑和拉结相结合的形式固定,在各层板混凝土浇筑时,注意预埋拉结和抗滑筋。
梁钢模板由Q235钢板制成,面板厚2.5mm ,模板厚55mm ,肋条上设U 形卡环。通过自制U 形架保证梁体断面尺寸,U 形架采用I16工字钢冷弯加工而成,纵向间距1.2m 。梁模下采用双支柱支撑,复
板、梁支撑采用碗扣式脚手架, 顶板支架立杆密度为0.9×0.9m ,纵梁等部位立杆密度加密为0.6×0.6m ,横杆每0.9m 设置一层,并在脚手架系统水平面和铅垂面设置剪刀撑加固,详见以下章节图示。
2、施工段划分
车站和区间部分均以18米为一个施工段,配套模板及支撑,进行流水作业。
四、施工方法
1、侧墙
本方案施工段暂定长度为18m, 两侧墙体同时浇筑共计36m 。 车站结构分为2个截面尺寸,即10.30米、6.61米、其中车站5米和6.61米分为两次浇筑,第一次只需浇筑一米,第二次浇筑时将模板支起 4米和5.6米即可将其余全部浇筑完成。
区间截面尺寸结构5.20米, 浇注程序与车站有所不同. 由于区间部分在结构中间有一层钢管支撑, 所以需要分二次浇注. 浇注底板时先浇注到腋角部位, 第一次浇注侧墙混凝土到第二道支撑位置即顶板下5米处, 待卸下钢管支撑后浇注到顶板下腋角部位完成侧墙浇注.
(1)埋件部分安装砼面为275mm 相互之间的距离为
详情见图纸。
埋件系统及架体示意图见右图,埋件与地面成45度的角度,现场埋件预埋时要求拉通线,保证埋件在同一条直线上,同时,埋件角度必须按45度预埋。
地脚螺栓在预埋前应对螺纹采取保护措施,用塑料布包裹并绑牢,以免施工时砼粘附在丝扣上影响上连接螺母。
因地脚螺栓不能直接与结构主筋点焊,为保证砼浇筑时埋件不跑位或偏移,要求在相应部位增加附加钢筋,地脚螺栓点焊在附加钢筋上,点焊时,请注意不要损坏埋件的有效直径。
(2)模板及单侧支架安装
单侧支架相互之间的距离为800 mm 。支架中部用施工常用的υ48钢管架起具体现场制作,前面用200×100mm 造型木方垫起,因墙体底部有300mm ×700 mm 的倒角,支架吊装到位后支架前端用木块垫起,后端调节支座这里用一个200mm ×300 mm 混凝土墩或型钢垫起,具体附图。
(3)安装流程
钢筋绑扎并验收后→弹外墙边线→合外墙模板→单侧支架吊装到位→安装单侧支架→安装加强钢管(单侧支架斜撑部位的附加钢管,现场自备)→安装压梁槽钢→安装埋件系统→调节支架垂直度→安装上操作平台→再紧固检查一次埋件系统→验收合格后砼浇筑
装时,应轻放轻起,多榀支架堆放在一起时,应在平整场地上相互叠放整齐,以免支架变形。
需由标准节和加高节组装的单侧支架,应预先在材料堆放场地装拼好,然后由塔吊吊至现场。
在直面墙体段,每安装五至六榀单侧支架后,穿插埋件系统的压梁槽钢。
支架安装完后,安装埋件系统。
用主背楞连接件将模板背楞与单侧支架部分连成一个整体。
调节单侧支架后支座,直至模板面板上口向墙内侧倾斜约5mm 因为单侧支架受力后,模板将略向后倾。
最后再紧固并检查一次埋件受力系统,确保砼浇筑时,模板下口不会漏浆。
2、底板模板
底板模板主要为两侧斜角梗肋模板。在两侧斜角梗肋部位专门制
利用υ12钢筋与底板钢筋点焊形成对模板挡、压、托的三种作用,保证模板底脚不上浮不走位。而悬空模板的上部则利用υ16钢筋作用斜撑将侧压传递至底板钢筋骨架上。详见下图:
3、顶板模板安装
侧墙混凝土浇注完毕,达到一定强度后。即可拆支撑,拼装顶板支撑。采用υ48×3.0㎜扣件式钢管脚手架,立杆间排距900×900mm ,水平联杆的竖向排距600mm ,水平联杆兼作内衬墙的模板顶架。脚手架顶与模板之间设上托,上托上木框架由60×90㎜的方木间距600mm 搭设。其中下层为纵向方木,置于钢管顶的顶托之上,其上布置纵向
下图所示:
该处模板安装同样利用υ12
钢筋托、挡模板体系的底脚,模板侧
5、施工缝处模板
施工时需保证侧墙施工缝砼结构面平直,不发生接缝错位。 底板施工缝高出底板300mm 的侧墙部位在安装模板时紧贴钢筋安装,暂不留砼保护层,待砼浇注后模板拆除,将侧边砼凿毛。安装上部侧墙模板时,重新由底部按侧墙线位安装,此时300mm 高侧墙与模板间有40mm 左右的空隙,第二次砼灌注时,砼将沿侧墙流入该空隙
混凝土浇注时使混凝土面低于模板顶部200mm ,并埋设固定螺栓,侧墙混凝土浇注后上部模板不拆除,与上层模板连接,且用固定螺栓将其底部固定。
6、柱模板
车站柱主要有截面700×800mm 的矩型柱。各层柱均一次装模、一次浇筑砼到梁底。柱模板采用胶合板,利用压木及对拉螺栓组合约
侧墙施工缝模板连接示意图
斜拉,确保柱模垂直。此外,为防止柱脚砼出现烂根现象,模板安装后用水泥砂浆将模板脚处封闭。
五、模板及支撑体系计算 1、单侧支架埋件验算书
(1)侧压力计算
混凝土作用于模板的侧压力,根据测定,随混凝土的浇筑高度而增加,当浇筑高度达到某一临界时,侧压力就不再增加,此时的侧压力即位新浇筑混凝土的最大侧压力。侧压力达到最大值的浇筑高度称为混凝土的有效压头。通过理论和实践,可按下列二式计算,并取其最小值:
F =0. 22γc t 0β1β2V 1/2
F =γc H
γc ------混凝土的重力密度(kN/m3)取25 kN/m3 t 0------新浇混凝土的初凝时间(h ), 可按实测确定。当缺乏实验资料时,可采用t =200/(T +15)计算;t =200/(20+15)=5.71
T ------混凝土的温度(°)取20° V ------混凝土的浇灌速度(m/h); 取2m/h
H ------混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度
(m ); 取5.1m
Β1------外加剂影响修正系数,掺外加剂时取1.0; Β2------混凝土塌落度影响系数,当塌落度小于30mm 时,取0.85;50—90mm 时,取1;110—150mm 时,取1.15。取1
F =0. 22γc t 0β1β2V 1/2
=0.22x25x5.71x1.0x1x21/2 =44.41kN/m2 F =γc H
=25x5.1=127.5kN/ m2
取二者中的较小值,F =44.41kN/ m 2作为模板侧压力的标准值,并考虑倾倒混凝土产生的水平载荷标准值4 kN/ m 2,分别取荷载分项系数1.2和1.4,则作用于模板的总荷载设计值为:(折减系数为0.85)
q =44.41x1.2x0.85+4x1.4=50.89kN/ m2
(2)单侧支架主要承受混凝土侧压力,取混凝土最大浇筑高度为5.1 m,侧压力取为F=50.89KN/m2,有效压头高度h=2 m。(见下
(3)支架受力计算
单侧支架按间距800mm 布置。
分析支架受力情况:取o 点的力矩为0,则: 2879×R=F1×(300+3766.6)+F2×1850 R=138.6KN 其中:
F 1=0.5X2X0.8X50.89=40.71KN F 2=3.1X1.0X0.8X50.89=126.2KN 支架侧面的合力为:F 合=F1+F2=166.9KN
再取o 点的力矩为0,则L=[F1×(150+3766.6)
根据力的矢量图得F 合和R 的合力为:(见下图)
(F 总)2= (F 合)2+(R )2=166.92+138.62 F 总=216.91KN
与地面角度为:α=39.7°
由F 总分解成两个互为垂直的力,其中一个与地面成45度,大小为:T45°=215.9KN(cos5.3°=T/F总)
T45°共有8/3个埋件承担,
其中单个埋件最大拉力为:F= T45°/(8/3)=80.96KN (4)埋件强度验算
预埋件为Ⅱ级螺纹钢d=25mm,埋件最小有效截面积为:A=3.14×102=314mm2
轴心受拉应力强度:σ=F/A=80.96×103/314
=257.8MPa
对于弯钩螺栓,其锚固强度的计算,只考虑埋入砼的螺栓表面与砼的粘结力,不考虑螺栓端部的弯钩在砼基础内的锚固作用。
锚固强度:F 锚=πdh τb=3.14x25x550x3.5
其中:
F 锚-锚固力,作用于地脚螺栓上的轴向拔出力(N ) d-地脚螺栓直径(mm )
h-地脚螺栓在砼基础内的锚固深度(mm ) τb-砼与地脚螺栓表面的粘结强度(N/mm2) 2、顶板支撑体系计算
(1)泵送混凝土出料口的冲击力计算
泵送混凝土浇灌时,作用在水平模板上的冲击荷载最大值F max 按下式计算:
F max ≈Q (
Q
+⨯10 D 2
式中Q —单位时间内平均泵送混凝土量(m 3/h ); D —泵送输送管的内径(mm );
h —混凝土输送管出料口距模板面的垂直高度(mm )。 经上式分析得,当Q
(2)模板荷载计算
模板及支架自重标准值取0.95KN/m2; 新浇筑混凝土自重为24KN/m2; 钢筋自重标准值2.6 KN/m2;
施工人员及设备荷载标准值取1.5 KN/m2;
振捣混凝土时产生的荷载标准值对水平模板采取2.0 KN/m2,对
倾倒混凝土时产生的水平荷载按2.0 KN/m2; (3)楼板模板及支架荷载计算 考(
虑
荷
载
效
应
组
合
结
果)
0.95×0.9+24×0.9+2.6×0.9+1.5×1.4+2.0×1.4
×0.95=28.210 KN/m2。
(4)脚手架检算
板梁支架采用¢48×3.5碗扣式脚手架,端头设置可调螺杆,初拟排距、行距、横向支撑间距均为0.9m ,平面及铅垂面设置剪刀撑加固,提高脚手架系统整体性。顶板采用木胶板,模板下采用60×90cm 的方木作为横撑。脚手架验算采用压杆稳定计算方法。
单根压杆的设计荷载 计算参数如下: N —压杆的设计荷载;
K 2—考虑压杆的平直度、锈蚀程度等因素影响的附加系数,取1.9; f y —压杆的设计强度,取170N/mm2; σ—欧拉临界应力; η—0.3(1/100i)2;
L 0—压杆的有效长度,L 0=μL ; i —压杆截面的回转半径;
A n —压杆的净截面面积。 经计算N=38.4KN
脚手架单根压杆承受荷载为:28.210 KN/m2×0.81 m2=22.85KN<38.4KN ,所以脚手架单根压杆稳定。
六、模板安装质量要求
模板工程的施工质量符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》的要求,保证工程结构和构件各部位尺寸及相互位置的正确性。对模板及其支撑结构进行检算,以保证其具有足够的强度、刚度和稳定性,不致发生超规范的变形与下沉。
预埋件和预留洞允许偏差见下表。
现浇结构模板安装允许偏差见下表。
七、模板的拆除
1、模板拆除的顺序和方法
按照配板设计的规定进行,遵循先支后拆,后支先拆,先非承重部位和后承重部位以及自上而下的原则。拆模时,严禁用大锤和撬棍硬砸硬撬。
2、模板拆除时间要求
以同条件养护试件强度试验报告为依据。
侧墙和立柱模板的拆除时间要求为:在混凝土强度不小于
目管理处的相关规定。
各层梁及中楼板模板拆除应在顶板混凝土强度达到设计强度的100%时,才能与顶板模板一起拆除。
3、拆模注意事项
拆模时,操作人员站在安全处,以免发生安全事故。待该段模板全部拆除后,方准将模板、配件、支撑等运出堆放。拆下的模板等配件,严禁抛扔,要有人接传递,按指定点堆放。并做到及时清理、维修和涂刷好脱模剂,以备下一循环使用。
4、模板及支架拆除
拆模准备
施工工具:撬棍、扳手、锤子图纸。
现场设备:塔吊或吊车
外墙砼浇筑完24小时后(砼强度达到设计强度的50%以上),先松动支架后支座,后松动埋件部分。
彻底拆除埋件部分,并分类码放保存好。
吊走单侧支架,模板继续贴靠在墙面上,临时用钢管撑上。
砼浇筑完48小时后,拆模板
用撬棍在模板下边的一端将模板松动,然后沿墙上口将模板推开,确保墙体砼不粘模后,将模板吊离。拆完的模板立靠在堆放架上。
当一段墙体上有角模与直体模板存在时,应先拆直模,后拆角模 砼拆模后应加强保温措施。
松支架→用橇棍在模板下部的一端,将模板松动→将模板吊离墙面。
模板系统维护
模板面板在储存时,要避免暴晒雨淋。切割和钻孔后用防水油漆封边。
施工完一个节段,要及时清理模板表面,并对沉头螺栓处重新涂刷油性腻子。
吊运模板时注意不能碰坏模板,特别是板面。
八、技术、安全保证措施
1、模板安装拆除工人须经过专门技术培训,熟悉本安全技术操作规程。
2、培训合格颁发上岗证才可进行模板安装拆除操作。
3、施工前技术和安全人员应对工人进行安全技术交底。
4、模板安装操作人员必须严格按模板工程设计书和施工方案进行施工,不得随意更换支撑杆件的材质,减小杆件规格尺寸,如发现设计中存在问题或施工中有困难,需向工地技术负责人提出并经模板设计审核人员同意才可更改。
5、模板上的施工荷载不得超过设计规定,模板上堆料均匀,在模板上运输混凝土时必须铺设走道板,走道板须铺设牢固。
6、单侧支架质量大,为确保安全,工人在立支架时应由多人同时进行。
上的跳板须满铺,操作平台的护拦至少设三道。
8、固定在模板上的预埋件、预留孔和预留洞均不得遗漏。
9、支模应按规定的作业程序进行,模板未固定前不得进行下一道工序。严禁在连接件和支撑件上攀登上下,并严禁在上下同一垂直面上装、拆模板。结构复杂的模板,装、拆应严格按照施工组织设计的措施进行。
10、支设悬挑形式的模板时,应有固定的立足点。支设临空构筑物模板时,应搭设支架或脚手架。模板上有预留洞时,应在安装后将洞盖没。混凝土板上拆模后形成的临边或洞口,应进行防护。
11、按规范要求控制砼浇筑速度,分层浇筑。
12、支架模板安装需一定的空间,工程中有内隔墙的地方,如不能保证支架模板的安装空间,可在外墙浇筑完毕后,再绑扎内隔墙钢筋
13、模板拆除必须等到混凝土达到设计强度后方可申请拆模,经验收合格后才可进行拆模。
14、拆模前应清除掉模板上堆放的杂物,在拆除区域设警戒线,张挂安全警戒标志牌,设专人监护,对工人进行技术交底。
15、按照后装先拆,先拆侧模,后拆底模;先拆非承重部分,后拆承重部分的原则逐一拆除。拆模应彻底,严禁留有未拆除的悬空模板。
16、拆模高处作业应配置登高用具或搭设支架,拆模时,操作人
模板、配件、支撑等运出堆放。拆下的模板等配件,严禁抛扔,要有人接传递,按指定点堆放。并做到及时清理、维修和涂刷好脱模剂,以备下一循环使用。