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高大模板支架在地铁车站施工中的实际应用
作者：王福众
来源：《城市建设理论研究》2013年第13期
摘要：本文根据地铁车站结构的实际施工，对高大模板体系进行模板支架的设计计算，并对计算结果和施工安全保证措施进行总结。 关键词：模板支架、设计、合理、安全
中图分类号：TU755.2文献标识码： A 文章编号： 引言：
随着国内轨道交通工程技术的飞速发展，工程进度的不断加快，地铁车站结构施工中在模板支架下混凝土主体结构尚未达到设计强度要求时通常就进行上层主体结构施工，下面我们依据具体案例研究。 1、工程概述
工程名称：无锡市地铁1号线土建工程18标段湖滨路站
湖滨路车站有效站台外包总长度191.6m（净长190m），外包总宽18.7m（净宽
17.3m）。车站主体围护结构为800mm厚地下连续墙，端头井处墙深31m，标准段墙深28m，槽段接头采用焊接工字钢，地下墙使用强度等级为C35的水下混凝土。附属围护结构为SMW桩，车站采用明挖法施工。车站场地自然地面标高为+4.05，端头井开挖深度为18.3m，标准段开挖深度16.5m。基坑内第一道支撑采用700mm×900mm混凝土支撑，第二、三、四道支撑采用Φ609×16mm钢管支撑支护。
1）、混凝土结构尺寸及混凝土等级：
车站顶板厚800mm，中板厚400mm，底板厚900mm，内衬墙标准段厚700mm、端头井厚800mm，底板垫层厚200mm，底板纵梁1000mm×2700mm，中板纵梁1200mm×800mm，顶板纵梁2200mm×900mm，梁的最大跨度为10m。
顶板、顶梁、内衬墙采用C35抗裂防水混凝土，柱采用C40混凝土，中板、中板梁、底板、底梁及内衬墙均采用C35混凝土，抗渗等级不小于P8，底板下素混凝土垫层采用C20早强混凝土。
2）、钢筋保护层
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主筋净保护层厚度：顶板上排、内衬墙外侧、底板下排：50mm，顶板下排、内衬墙内侧、底板上排：40mm，柱、中板、站台板：30mm，分布筋、箍筋和构造筋不小于20mm。 3）、主要受力体系由侧墙、立柱、梁和板组成结构尺寸如下表： 主体结构内部结构主要尺寸 4）、主体结构横剖面图 2、相关力学计算
（一）模板支架立杆荷载标准值(轴力): 作用于模板支架的荷载包括静荷载和活荷载。 1.静荷载标准值包括以下内容： (1)脚手架的自重(kN)： NG1 = 0.158×4.75 = 0.751 kN；
钢管的自重计算参照《扣件式规范》附录A。 (2)模板的自重(kN)：
NG2 = 0.35×0.6×0.9 = 0.1 kN； (3)钢筋混凝土楼板自重(kN)： NG3 = 25×0.8×0.6×0.9 = 10.8 kN；
经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3 = 11.74 kN； 2.活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载。 经计算得到，活荷载标准值 NQ = (2.5+2 ) ×0.6×0.9 = 2.43 kN； 3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算 N = 1.2NG + 1.4NQ = 17.49 kN； （二）立杆的稳定性计算:
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立杆的稳定性计算公式:
其中N ---- 立杆的轴心压力设计值(kN) ：N = 17.49 kN； φ---- 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 查表得到； i ---- 计算立杆的截面回转半径(cm) ：i = 1.58 cm； A ---- 立杆净截面面积(cm2)：A = 4. cm2； W ---- 立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3)：W=5.08 cm3； σ-------- 钢管立杆最大应力计算值 (N/mm2)； [f]---- 钢管立杆抗压强度设计值 ：[f] =205 N/mm2； L0---- 计算长度 (m)；
如果完全参照《扣件式规范》，按下式计算 l0 = h+2a
k1---- 计算长度附加系数，取值为1.155；
u ---- 计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3；u = 1.7； a ---- 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a = 0.3 m； 上式的计算结果：
立杆计算长度 L0 = h+2a = 1.2+0.3×2 = 1.8 m； L0/i = 1800 / 15.8 = 114 ；
由长细比 Lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ= 0.4 ； 钢管立杆的最大应力计算值 ；σ=174.97/（0.4×4） = 73.143 N/mm2；
钢管立杆的最大应力计算值 σ= 73.143 N/mm2 小于 钢管立杆的抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm2，满足要求！ 3、施工方法
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为了在施工过程中加固模板和满足承载力的要求，拟采用碗扣式钢管支架作为模板加固的主要支撑和承重支架，扣件式钢管作为辅助支撑和承重支架。
考虑到施工安全及可操作性同时兼顾经济方便，采用碗扣式钢管脚手架与扣件式钢管脚手架及可调顶托相结合的模板支撑体系。根据以往地铁车站的施工经验，钢管的立杆中板支撑间距为600×900mm，顶板为支撑为600×900mm，步距为1200mm，钢管扣件式脚手架加密配顶托加固侧墙模板。并在立杆和横杆的两端设置顶（底）托和剪刀撑，以确保支架结构的稳定。立杆的底托可以增大脚手架的承载面积，顶托上面铺放70×140mm方木作为主受力梁，在托梁（70×140mm方木）上铺设50×100mm方木，方木间距300mm 、400mm作为分配梁来承受顶面混凝土的荷载。横杆两端的顶托用来支撑模板的竖向靠带，并承受混凝土浇注过程中对模板的侧压力。
（一）碗扣件式钢管支架的搭设
1、钢管采用外径Ф48 mm钢管，钢管壁厚3.5 mm，不得采用锈蚀、裂纹和弯曲的钢管。 2、立杆除顶步外必须采用对接。相邻立杆的对接扣件不得设置在同一步内。剪刀撑和其他杆件可采用搭接，搭接长度不少于100㎝，并不少于2只扣件紧固。 3、水平杆搭接长度不应小于1m，应等距离设置3个旋转扣件固定。 4、树立杆、安放扫地杆
根据脚手架立杆的设计位置放线后，即可安放立杆垫座，并树立杆。脚手架底层的立杆应选用2.4米和1.8米两种不同长度的立杆互相交错参差布置，使立杆的上端不在同一平面内，接头错开，到架子顶部时再分别采用1.2米、1.8米、2.4米三种长度的立杆接长。在树立杆时，应及时设置扫地杆，将所树立杆连成一整体，以保证架子整体的稳定。