垂直开挖基坑单边支撑体系施工技术

张子强

中铁十四局集团第五工程有限公司

摘要：本文主要结合重庆西站二期综合交通枢纽地铁车站东侧垂直开挖边坡部分的侧墙采用的单侧模支撑体系，通过单侧模施工工艺流程及施工过程的论述及单边模的设计计算，对单边模施工进行详细讲解，为高大模板单边支撑体系在类似工程中的应用提供有益的借鉴。

关键词：垂直开挖 单侧模 支撑体系 施工技术

1. 工程概况

重庆地铁5号线与环线在重庆西站设置有两条线共用的双岛四线车站重庆西地铁站，车站站台长265m，宽15m，车站总长约443.92m，宽约50m，其位于拟建重庆西站综合交通枢纽二期工程的负三层，沿南北向全长贯通，地铁站房层高为9.44～11.65m不等，车站与明挖区间建筑面积约23605平方米。车站及区间部分均为明挖法施工，除与西侧一期枢纽间基坑采用放坡开挖外，其余基坑侧面均为垂直开挖边坡。车站侧墙厚度1000mm，净高为9～11m，在车站中板梁底以下设置水平施工缝，分二次完成侧墙高度方向混凝土的浇筑。因车站侧墙为垂直开挖面，且为地下结构，有一级防水要求，无法采用对拉螺杆进行模板加固，因此侧墙采用单边模支撑体系。侧墙分块长度约40米/块，受部分侧墙地段为曲线及塔吊吊装力的影响，单边模三角支撑架竖向分为两节，横向每块宽度1.5米。

2. 单边模施工工艺流程

单边模板具有一次性浇筑混凝土高、浇筑产生的侧向推力大、模板刚度要求高、支撑及加固困难等特点，因此必须重视单边模的设计与施工，加强施工过程中的精细控制，方能保证墙体成型质量。其具体施工工艺流程如下:

基坑开挖并验收→基面处理→防水层铺设→钢筋绑扎→单边模板支立→混凝土浇筑→拆模及养护。

3. 单边模的设计与检算

3.1单边模设计

根
据本项目情况，单边模板采用三角支撑架、面板、压梁组合型式，面板采用厚度为4mm的钢板，横肋为50角钢，间距250mm，竖肋6×50扁钢，间距300mm;三角支撑架采用双18#+12#槽钢,布置为1.5m节2道，间距750mm。压梁采用双肢槽钢用预埋的φ25精扎螺纹钢固定，来平衡模板浇筑侧压力产生的水平推力。钢模板宽度设定为1.5m，面板厚为δ=6mm，横肋为∠50×5角钢，间距250mm，竖肋50×6mm扁钢，间距300mm;支架采用双18#+12#槽钢,布置为1.5m节2道，间距750mm。支架底部采用预埋φ25精扎螺纹钢通过双槽钢压梁固定，以平衡模板浇筑的侧压力产生的水平向外的推力。

3.2单边模检算

根据模板参数和荷载，采用有限元midas civil）进行建模，对模板和三角支架分别进行计算。

（1）模板计算模型如下图

模板计算模型及荷载分布图（单位：KN/m）

计算结果如下：

σ_max=181Mpa<[σ]=215Mpa,满足要求

横竖肋组合应力图（单位：Mpa）

（2）支架检算

支架采用][18+[12槽钢组焊接而成，将作用于模板上的荷载转化为线荷载： q₄^, =0.75×q ₁=0.75×46N/mm² =34.5N/mm

有效压力高度h=46.5/26=1.8m

支架计算模型及荷载分布图（单位：KN/m）

计算结果如下：

σ
_max=88Mpa< [σ]=215Mpa满足要求

5. 单边模施工

1. 基面处理

由于开挖过程中大型机械设备的使用，垂直开挖的侧墙坡面平整度很难达到铺贴防水卷材凹凸点间1/20的平整度要求（设计要求平整度应满足D/L≤1/20，D：相邻两凸面间的最大深度，L：相邻两凸面间的最小距离）。因此在开挖完成后，需要对表面基层进行处理，对于凸出的欠挖部位采用凿除处理，对于凹陷的超挖部位采用砂浆或砖胎模（超出过大时使用）进行修补，以使整体侧墙基面能够满足防水卷材的铺贴要求，基面处理完成经监理检查验收后，即可进行防水卷材铺贴。

2. 防水卷材铺设

垂直侧墙防水卷材设计为2.0mm厚的高分子预铺卷材P类，由于侧墙为垂直基面，因此卷材铺设采用干挂法。铺贴前，应先将侧墙阴阳角用砂浆做成圆弧或45^o坡角，同时在转角处按照设计要求设置宽度不小于500mm的加强层，以保证卷材在阴阳角处平顺过渡，不出现卷材在阴阳角处铺贴脱空进而可能在浇筑混凝土时导致卷材撕裂，引起漏水，确保全面达到防水效果。

卷材铺贴顺序按照由高向低、由起始端向一端或两侧对称外展，卷材搭接处宽度应不小于70mm，由于地铁车站为地下结构，因此，卷材上下搭接部位要使下层覆盖上层。干挂预铺卷材采用钉挂方式，对钉挂点采用止水垫片，同时为防止钉挂点渗漏水，对钉挂点使用卷材进行封堵加强处理。

3. 钢筋绑扎

钢筋绑扎要严格按照施工技术规范和图纸设计要求进行施工，钢筋绑扎时用自制卡槽对主筋间距进行控制，水平筋施工前要划线进行绑扎，采用双扎丝采用“八字法”呈梅花形绑扎，钢筋框架钢筋绑扎时设置必要的架立钢筋（或钢管）保证钢筋框架稳定。钢筋安装好后，在钢筋与模板之间设置垫块，垫块按照不少于4块/㎡的要求梅花形布设，布设间距均匀一致 ，钢筋保护层厚度应符合设计和规范要求。

4. 模板支立与加固

钢筋绑扎完成验收合格后，开始进行单边模板的支立。模板支立前先清理好场地及预埋的精轧螺纹钢，准备好精轧螺纹钢连接器、千斤顶和扳手等工具，安装前先涂刷好脱模剂。单边模采用三角支撑架，支撑架前后均设有可调节螺栓及支撑件，便于模板安装时的精确调整。模板宽度为1.5m，支撑架间距为0.75m，考虑运输条件及现场吊装能力限制，支撑架延高度方向分成两截，安装前先将支撑架拼成整体，再使用吊车进行吊放安装。由于单边模重心靠向面板一侧，在安装时模板下放到位后，在三角架底架后进行支顶，以使模板底边紧贴与筏板基础同时浇筑的侧墙小矮墙，之后利用其前后端设置的调整装置调节模板高度及垂直度，由于混凝土侧墙厚度达1.0米，浇筑时其对模板产生的侧压力较大，为保证浇筑后线型平顺，模板安装时其垂直度应向内侧倾斜3～5mm，满足要求后再使用压梁利用精轧螺纹钢对支撑架进行锁紧和固定，然后进行第二块模板支撑架的拼装，以此类推，完成拟浇筑长度范围全部模板安装。由于单边模高度约7米，宽仅1.5米，单块柔性较大，侧墙按约40米长分块浇筑，模板全部拼装完成后，为增加整体刚度，在三角支撑架背部，通过使用ø48钢管将全部支撑架连接，并加设剪力撑，使单边模整体刚度得到极大加强。

5. 混凝土浇筑

模板拼装完成经监理检查验收完毕后即可进行混凝土浇筑施工，浇筑采用泵送混凝土，水平分层浇筑，插入式振捣棒振捣，布料时层厚不超50cm，同时控制坍落度在180～200mm间，为防止落差过大造成混凝土离析，设置放料串筒至距墙底约2米高位置处。由于单边模主要承力构造是通过预埋精轧螺纹提供的水平拉力抵消浇筑混凝土时对模板产生的外向推力，因此浇筑时必须加强对模板加固及变形情况的检查，发现变形较大或加固时，应暂停浇筑，查明情况后再缓慢浇筑。车站侧墙混凝土作为自防水体系中最重要的一环，必须保证混凝土的密实性，因此要加强混凝土振捣，防止出现振捣不实或过振现象。

6. 模板拆除与养护

混凝土浇筑完成后，根据同条件试件强度情况，满足2.5MPa以上即可松模板螺丝，以利于模板脱模。再经6～8小时，即可拆除模板。拆除背架钢管，按照安装时的相反顺序依次拆除单边模并调离至下一施工段。模板拆除后及时洒水进行养护。

6. 单边支撑体系优劣

采用单边模施工的优势一是模板单侧加固，所需加固用材料或临时措施投入相对双面支撑体系少；二是无对拉螺杆，模板拆除比较容易且拆除后表面整体效果好。

采
用单边模施工的劣势一是模板刚度要求较大，模板单位面积用钢量增加；二是单边模周转使用率低，模板投入后摊销量增大。

7. 结束语

通过重庆西站综合交通枢纽地下结构单边支撑体系的运用，解决了垂直开挖基坑侧墙的施工，取得了较好的结构外观效果，获得了重庆市轨道办及业主的认可。该模板体系的实践应用，对今后垂直开挖的边坡类结构施工，特别是有防水要求的地下结构物，有较好的借鉴意义。

• 参考文献：

1、《钢筋混凝土单边支模方案在地下室外墙施工中应用》 董亚钦 山西建筑2012年6月

2、《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011

3、《重庆西站综合交通枢纽二期施工图》 中铁二院