地铁车站深基坑碗口式模板及支架安全专项施工方案.docx
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1、XX轨道交通4号线一期工程土建第Y标段模板及支架安全专项施工方案1 概述XX轨道交通4号线一期工程土建第Y标段含两个车站(铁机村站、罗家港站),两个盾构区间(岳家嘴站铁机村站、铁机村站罗家港站),其中岳家嘴站铁机村站区间含一明挖区间。铁岳区间沿中北路延长线道路中央敷设,岳铁明挖段全长302.492m,标准段宽度为14.3m,岳铁明挖段为单层闭合箱形框架结构,主体结构主要尺寸为:顶板800mm1000mm,底板800mm1000mm,标准段侧墙为700mm,局部850mm,轨排井侧墙800mm,底板梁局部下翻梁高度为2200mm。铁机村站位于XX市中北路延长线与铁机路交汇处,按六辆编组车站总长度
2、为194.8m,标准段宽19.7m,端头井宽24.9m。车站设四个客流出入口,两组风亭,车站两侧均为盾构区间。铁机村站现地面标高在25m左右,顶板覆土厚度在3.5m左右,车站采用明挖法施工。铁机村站结构型式为一柱两跨,现浇钢筋混凝土框架结构。主体结构主要尺寸为:顶板厚800mm,中板厚为400mm,端头井底板厚度为1000mm,标准段底板厚度为900mm;顶纵梁尺寸为1200(1000)1800;中纵梁尺寸为1000(800)1000;底纵梁尺寸为1200(1000)2200;侧墙端头井厚度为800mm,标准段为700mm;下一层净空为4.75m,下二层标准段净空为6.01,端头井净空为7.0
3、6m。采用碗扣式满堂支架体系。罗家港站位于XX市武昌区和平村,按六辆编组车站总长度为209.3m,标准段宽19.7m,端头井宽24.9m。车站设四个客流出入口,二环路东侧设置两个出入口,车站两侧均为盾构区间。罗家港站现地面标高在18.621.4m之间,平均为19.8m左右,场平高程为19.5m。车站顶部规划道路路面高程为21.0m,覆土厚度为3m,车站采用明挖法施工。罗家港站结构型式为一柱两跨,现浇钢筋混凝土框架结构。主体结构主要尺寸为:顶板厚900mm,中板厚为500mm,端头井底板厚度为1000mm,标准段底板厚度为900mm;顶纵梁尺寸为1200(1000)1800;中纵梁尺寸为1000
4、(800)1000;底纵梁尺寸为1200(1000)2200;侧墙端头井厚度为800mm,标准段为700mm;下一层净空为4.75m,下二层标准段净空为6.01,端头井净空为6.96m。采用碗扣式满堂支架体系。综合考虑车站的整体长度及现场实际情况,主体结构施工采取流水作业施工,中板、顶板及支架跟随底板施工的进程依次逐段推进。2 编制依据及范围2.1 编制依据:1、XX市轨道交通四号线一期工程铁岳明挖段、铁机村站、罗家港站结构施工图设计;2、地下铁道工程施工及验收规范GB50299-1999(2003年版);3、混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002;4、建筑扣件与钢管脚手架安全
5、技术规范JGJ130-2001(2002年版);5、建筑施工模板安全技术规范JGJ162-2008;6、建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范JGJ166-2008;7、危险性较大的分部分项工程安全管理办法建质200987号。2.1编制范围:岳铁明挖段、铁机村站、罗家港站站主体结构。3 使用材料要求 3.1 模板用料要求1、中柱及中、顶板下翻梁、侧墙模板均采用2440122018木胶合板。2、主楞为10cm10cm木枋,次楞为510cm木枋;3、模板板材表面应平整光滑,具有防水、耐磨、耐酸碱的保护膜,并应有保温性能好、易脱模和可两面使用等特点,并应符合国家现行标准混凝土模板用胶合板ZBB70006的
6、规定。 4、各层板的原材含水率不应大于15%,且同一胶合模板各层原材间的含水率差别不应大于5%。 3.2 支架用料要求1、碗扣式脚手架用钢管应采用符合现行国家标准直缝电焊钢管(GB/T13793-92)或低压流体输送用焊接钢管(GB/T3092)中的Q235A级普通钢管,其材质性能应符合现行国家标准碳素结构钢(GB/T700)的规定。 2、碗扣架用钢管规格为483.5mm,钢管壁厚不得小于3.5+(00. 25)mm。3、上碗扣、可调底座及可调托撑螺母应采用可锻铸铁或铸钢制造,其材料机械性能应符合GB9440中KTH330-08及GB11352中ZG270-500的规定。 4、下碗扣、横杆接头
7、、斜杆接头应采用碳素铸钢制造,其材料机械性能应符合GB11352中ZG230-450的规定。 5、立杆连接处外套管与立杆间隙应小于或等于2mm,外套管长度不得小于160mm,外伸长度不小于110mm。 6、立杆上的上碗扣应能上下串动和灵活转动,不得有卡滞现象;杆件最上端应有防止上碗扣脱落的措施。 7、立杆与立杆连接的连接孔处应能插入12mm连接销。 8、构配件外观质量要求: (1) 钢管应无裂纹、凹陷、锈蚀,不得采用接长钢管; (2) 铸造件表面应光整,不得有砂眼、缩孔、裂纹、浇冒口残余等缺陷,表面粘砂应清除干净。 (3) 冲压件不得有毛刺、裂纹、氧化皮等缺陷; (4) 各焊缝应饱满,焊药清除
8、干净,不得有未焊透、夹砂、咬肉、裂纹等缺陷; (5) 构配件防锈漆涂层均匀、牢固。 (6) 主要构、配件上的生产厂标识应清晰。9、可调底座底板的钢板厚度不小于6mm,可调托撑钢板厚度不得小于5mm; 10、可调底座及可调托撑丝杆与调节螺母啮合长度不得少于6扣,插入立杆内的长度不得小于150mm。4 模板及支架系统设置说明 4.1 车站顶板、中板模板及支架配置说明方案选定根据以往施工经验,结合车站结构的实际尺寸,支架施工方案选定如下:车站主体结构的中板和顶板采用碗扣式满堂支架体系,模板采用1.8cm厚覆膜胶合板。支架基础为施工完的车站结构底板和中板,承载力满足要求,无需另行处理。中板立杆纵向(沿
9、车站)间距90cm、横向间距60cm,横杆步距120cm;顶板立杆纵向间距90cm、横向间距60cm,横杆步距120cm。碗扣支架立杆底部垫钢板底托,顶部加顶托。考虑到支架的整体稳定性,支撑架体四周从底到顶连续设置竖向剪刀撑;中间纵向每4.5m设通长剪刀撑1道,横向每隔4跨布置剪刀撑l道;下二层架体顶端和底部设置水平剪刀撑,剪刀撑为扣件式钢管系统。当支架高度大于4.8m时,支架中部应增设一道水平剪刀撑。为便于高度调节,每根立杆顶部配可调顶托,可调范围45cm。顶托标高调整完毕后,在其上安放1010cm的木枋纵梁,其间距同立杆间距(60cm),纵梁上设置510cm的方木横梁,间距为30cm。安放
10、纵横方木时,应注意纵向方木接头应在立杆顶托中心,横向方木接头应在纵向方木中心位置。横向方木接头位置要和纵向方木接头位置错开,且任何相邻两根横向方木接头不在同一平面上,站台层与站厅层支架基本保证在同一铅垂线上。 现以标准段为例,进行模板和支架统设计及计算,剖面示意图如下:主体结构模板支撑系统示意图4.2侧墙模板及支架配置说明 侧墙模板采用1.8cm厚胶合板,木模板后竖向安放断面为510cm的方木,间距为30cm。横向分配梁采用断面为10cm10cm的方木。侧墙支撑采用与碗扣支架联成一体的通长钢管对口撑(加顶托),间距为60cm,步距60cm,用十字扣件与横向所有立杆可靠相连。端头墙模板支撑采用6
11、m钢管和支架连为一体,支架两横杆中间增设一道通长钢管对口撑端头设置可调支托,间距为60cm60cm,考虑到墙体水平受力对架体稳定性的影响,侧墙与板分开施工时于需设置钢管抛撑,抛撑顶端安置可调支托,抛撑钢管和架体立杆、水平杆可靠连接,间距为120cm120cm。侧墙模板支撑系统示意图4.3 立柱模板及支架配置说明矩形柱的模板由四面侧板、柱箍、支撑组成。柱子四边侧模都采用竖向侧板,则模板横缝较少。为承受混凝土侧压力,侧板外应设置5*10cm木楞作为竖梁,柱箍采用48*3.0双钢管,间距为0.6m。并沿纵向在每层柱箍处设置三道12对拉螺栓,对拉螺栓两侧架设燕尾钩,以加强对拉螺栓的调节能。如下图所示:
12、立柱模板支撑系统示意图4.4 下翻梁模板及支架配置说明铁机村站、罗家港站顶纵梁尺寸为12001800;中纵梁尺寸为10001000,按照最大受力工况设计支架体系,即取顶纵梁为例进行模板和支架的验算。顶板翻梁底模板采用1.8cm胶合板,模板下铺5*10cm的方木作为纵梁,间距为300mm;在支架顶托上设置10*10cm的方木作为横梁,间距为600mm。梁下设置3立杆,立杆间距为600mm。梁侧模板设置双钢管为纵梁,加固体系为对拉螺栓,间距为300。中板翻梁底模板采用1.8cm胶合板,模板下铺5*10cm的方木作为纵梁,间距为350mm;在支架顶托上设置10*10cm的方木作为横梁,间距为700m
13、m。梁下设置2立杆,立杆间距为600mm。顶板梁及中板梁底面支架立杆间距加密,原纵向900mm间距内固定扣件式钢管支架,与碗扣式支架体系连为一体。梁侧模板设置双钢管为纵梁,加固体系为对拉螺栓。模板及支撑体系示意图如下:顶板梁横剖面模板支撑系统示意图中板梁横剖面模板支撑系统示意图梁底模板支架平面示意图5 荷载计算5.1 板的荷载分析及验算5.1.1板的荷载分析:顶板模板示意图为: 按最不利荷载效应考虑,以罗家港站0.9m厚顶板为例进行荷载分析组合。 1、模板:Q1=0.5kN/m2; 2、新浇混凝土自重:Q2=25 kN/m3; 3、施工人员及设备荷载标准值:Q3=2.5kN/m2; 4、浇筑和
14、振捣混凝土时产生的荷载标准值:Q4=2 kN/m2 5、纵横木楞自重:7.5KN/m3,每平方米立杆所承受的方木重量为:Q5=0.0500.107.53+0.10.17.52=0.26KN。(按照3根50*10次楞和2根10*10主楞考虑)竖向荷载效应组合如下:式中 模板及新浇钢筋混凝土自重产生的轴向力总和(忽略支架自重);施工人员及施工设备荷载标准值、振捣混凝土时产生的荷载标准值产生的轴向力总和。产生轴向力总和: 5.1.2 底模强度验算顶板底模采用高强度胶合板,板厚1.8cm。底模背肋为5*10cm方木,间距300mm,故取300宽为模板强度计算单元。模板受力模型见下图: (单位为mm)(
15、1) 模板力学性能: 弹性模量:E=1104 MPa 抗弯强度:m=20MPa 截面抵抗矩:W= bh2= 301.82=16.2cm3惯性矩:I=bh3=301.83= 14.58cm4 截面积:A=30*1.8=54cm2(2) 模板受力计算 底模板均布荷载:Q= 0.9Q2+ Q3+ Q4=27KN/m2 转换为均布线荷载:q=Qb=270.3=8.1KN/m跨内最大弯矩:Mmax= ql2/8=0.1KN.m弯应力为:Vmax=M/W=0.1*103/16.2*10-6=6.2Mpa m=20Mpa满足要求木模板刚度验算:根据模板的受力特点,可将其简化为三等跨均布荷载作用的连续梁进行计
16、算,如下: 通过计算1.8cm厚胶合板满足受力要求。5.1.3 横向方木验算(次楞)本方案采用的木材为东北落叶松,根据建筑施工计算手册查得东北落叶松抗弯强度为m=17Mpa,顺纹抗剪强度为:v=1.6Mpa,弹性模量为E=10103Mpa。根据顶板底模设计方案,横向方木的受力模型如下图:横梁方木受力模型图(单位mm) 则每根方木承受荷载转化为均布线荷载为: q=(Q1+ 0.9Q2+ Q3+ Q4)0.3=8.25KN/m 截面抵抗矩:W= bh2= 5102=83.3cm3惯性矩:I=bh3=5103= 417cm4弯矩:Mmax= ql2=0.371KN.m剪力为:Vmax=ql=0.5*
17、9*0.6=2.475KN (1) 抗弯承载力验算 =0.375*103 /83.34.45MPa0.9f= 15.3 MPa (2) 抗剪承载力验算max=. Vmax/A=0.74Mpa fv= 1.6 Mpa(3) 刚度验算通过以上验算得知,横向采用50100mm东北落叶松方木可以满足要求。5.1.4 纵向方木验算(主楞)纵向采用10*10cm方木,间距为0.6m,每根立杆上布置一根方木。抗弯强度为m=17Mpa,顺纹抗剪强度为:v=1.6Mpa,弹性模量为E=10103Mpa。纵向方木分配梁所受的力为其上横向间距为30cm的5*10cm方木传下的力。根据主楞的受力特点,其受力模型见下图
18、:纵梁方木受力模型图(单位mm)截面抵抗矩:W= bh2= 10102=166.7cm3惯性矩:I=bh3=10103= 833.3cm4纵向方木上平均承受2根横木重量为:0.05*0.1*0.6*7.5*2=0.045KN。横向方木施加在纵向方木的均布荷载为0.10.6=0.075KN/m作用在纵向方木上的均布载为:q=(Q1+ 0.9Q2+ Q3+ Q4)0.6+0.075=16.575KN/m将结构受力模型简化为受均布载的三跨连续梁,受力简图如下:跨内最大弯矩:Mmax= 0.08ql2=0.477KN.m跨内最大剪力为:Vmax=0.4ql=0.4*16.575*0.6=3.978KN
19、 (1) 抗弯承载力验算 =0.52*103 /167.73.1MPa0.9f= 15.3MPa (2) 抗剪承载力验算max=. Vmax/A=0.597Mpafv= 1.6 Mpa(3) 刚度验算通过以上验算得知,纵向梁采用100100mm东北落叶松方木可以满足要求。 5.1.5 支架稳定性验算 支撑系统整体结构分析所得的支撑立杆最大的内力设计值,可按照一般轴心受压构件进行验算。支架采用483.0焊接钢管,鉴于市场上483.0钢管的壁厚基本都在2.7mm,为确保计算的准确性钢管的相关力学特性按照壁厚2.7mm的钢管取值。由于本工程模板支撑系统主要应用基坑内部,故在计算时可不考虑风荷载对系统
20、的影响,及按下式验算: =482.7钢管:A=(482-42.62)4=3.84cm2,i=/4=1.6cm。模板支架立杆的计算长度式中 支架立杆的步距,取1.2m; 本工程钢管为Q235钢,按轴心受压构件查表得稳定系数=0.75=215单肢立杆承载力满足要求。5.2 侧墙模板侧墙采用18mm厚胶合模板,背楞纵向分配梁为5*10cm木枋,竖向背楞为10*10cm木枋间距为600,竖向木枋设置在可调顶托上,顶托竖向间距为600。考虑最不利荷载情况,按照下二层考虑。5.2.1、水平荷载:采用内部振捣器时,新浇筑的混凝土作用于模板的最大侧压力,可按下列二式计算,并取二式中的较小值: 式中 F新浇筑混
21、凝土对模板的最大侧压力(kN/); c混凝土的重力密度(kN/m3),取25 kN/m3; t。新浇筑混凝土的初凝时间(h),取5h; V混凝土的浇灌速度(m/h),取1.5 m/h; H混凝土侧压力计算位置处至新浇筑混凝土顶面的总高度,以端头井下二层衬墙为例,为7m; 1外加剂影响修正系数,不掺时取1.0; 2混凝土坍落度影响修正系数,取1.15。F=cH=25*7=175kN/按较小值取,最大侧压力为38.73 kN/。5.2.2 纵向木枋验算本方案采用的木材为东北落叶松,根据建筑施工计算手册查得东北落叶松抗弯强度为m=17Mpa,顺纹抗剪强度为:v=1.6Mpa,弹性模量为E=10103
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