防水砼隧道边墙模板设计

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：

摘要：通过该隧道边墙模板设计方案，达到了迎水墙板不得采用穿墙对拉螺栓加固模板的防水要求。施工中安拆方便，效果良好。

关键词：防水、对拉螺栓、工字钢、边墙模板设计

工程概况

中铁七局集团第一工程有限公司承建的郑东新区北三环隧道及地面道路工程第三标段位于郑州市郑东新区龙湖区南部，为龙湖区的一条东西向城市快速路，规划红线宽80米。其向西在中州大道处接现有北三环，向东延伸至京港澳高速以东。主要包括北三环隧道主体，桩号K2+940～K3+730，全长790米。与北三环隧道交叉的龙源十三街隧道主体（桩号K1+650～K1+760），位于北三环隧道下面垂直穿过，全长110米。两段隧道共长900米。本场地地下水位埋深3.2～7.6m（高程78.5m～81.87m），属第四系潜水。地下水位年变幅1.0～2.0m，近5年最高水位埋深2.0m左右（相对高程83.0m左右），历史最高水位埋深0m。隧道主体长年处于地下水位线以下，采用明挖法进行隧道施工，开挖深度最浅为5.8m，最深处24.5m。基坑开挖前已通过综合降水法将地下水位降至高程65m处，降水总高度达到17m左右，满足施工需要。

隧道施工完成后，停止降水，隧道主体将常年浸泡在水。防水等级要求较高，根据《郑东新区龙湖区如意东路-龙源十三街隧道施工图设计》的防水要求：“迎水面墙板不得采用穿墙对拉螺栓加固模板的技术”，以求达到防水要求。为了保证防水效果以及模板的稳定性，经过认真计算和思考，采用如下方法可达到不布设对拉穿墙螺栓而能起到加固边墙模板的施工方法。

二、具体方案：

隧道边墙模板外观效果图

隧道外模板横断面图

外模支立示意图

外墙固定I28工字钢预埋件的位置以及尺寸

侧墙模板的安装

侧墙钢筋绑扎完成后，彻底清理施工缝、并将混凝土表面用电铲凿毛，冲洗干净，然后涂刷两道水泥基渗透结晶，随后进行侧墙立模施工，凿毛工程中禁止扰动止水带。

侧模安装施工顺序：钢筋绑扎吊装侧墙模板横、竖靠带安装支撑系统经验收合格浇筑侧墙、顶板混凝土

外墙：由于本工程有严格防水要求，侧墙模板为双边支模，不得采用穿墙螺杆，而采用以上图示方法，按外靠内撑法支立，达到了保证侧壁的几何尺寸，符合设计要求。

三、模板计算书

1、荷载及稳定性计算

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，当浇注高度达到某一临界时，侧压力就不再增加，此时的侧压力即为新浇注混凝土的最大侧压力。侧压力达到最大值的浇注高度称为混凝土的有效压头。

采用内部振捣器，新浇砼作用于模板的最大侧压力采用以下计算公式：

F1=0.22γt0β1β2V1/2（见建筑施工手册 P514页 8-6公式）

F1-新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（kN/m2）；

γ-混凝土的重力密度，一般按25（kN/m3）；

t0-新浇混凝土的初凝时间（h）,可用t=200/（T+15）计算；

T -混凝土的温度，按15℃取值；

V -混凝土的浇灌速度，按0.5m/h取值；

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（m）；

β1-外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0；掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2；

β2-混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于30mm时，取0.85；50-90mm时，取1.0；110-150mm时，取1.15。

则：F1=0.22γt0β1β2V1/2

=0.22×25×1.2×1.15×0.50.5×200/（15+15）

=35.78kN/m2

公式二（见施工手册第514页8-7公式）：F1=γH=25×7.98=199.5KN/m2。

二者取小值。

模板侧压力F1=35.78kN/m2

混凝土侧压力计算分布图

2、模板侧压力

F1=35.78kN/m2

有效压头高度：h= F1/γ=35.78/25=1.43m

考虑倾倒混凝土时，采用混凝土泵车导管，倾倒混凝土对侧模板产生的水平荷载标准值取F2=2KN/m2。（见桥梁施工工程师手册第7章）

模板最大总侧压力为F总=k1F1+k2F2,式中权重系数k1取1.2,k2取1.4;

F总=35.78×1.2+2×1.4=45.74kN/m2

计算荷载

采用的I28工字钢长度为10.6米，有效用作长度为8.5米。工字钢间距为0.6m。有效q=27.444 kN/m2

钢材的容许应力【】=160Mpa，弹性模量E=2*

最大弯矩为

模板支立完成以后进行校模，调整垂直度偏差至规范允许范围之内，按一定的间距对脚手架支撑系统进行水平和垂直面内剪刀撑加固，确保模板及支架系统的稳定性。外墙模板采用28号工字钢竖楞，间距600毫米一根，下部采用预先埋好的螺栓，用10号槽钢背靠背置放于28号工字钢外侧，然后用螺栓基本拧紧固定。工字钢上部用与下部同样的方法固定，并采用Φ25钢筋在顶板钢筋上部横向通拉。由计算书可知工字钢的扰度为2.3cm，为了增加工字钢刚度，另在工字钢中间部分增加双排脚手架，加多根水平撑顶紧工字钢，两端用φ25钢筋拉紧，形成桁架。如外模板支立示意图所示，可有效减少中间模板变形。

本隧道边墙模板设计适用于明挖深基坑，隧道主体高度10m之内，防水要求严格，模板加固不得使用穿墙对拉杆的大体积混凝土隧道。此设计的模板稳定性和刚度完全满足施工和设计防水要求，且拆装方便。在施工中经过实际验证，已经安全浇筑隧道主体15节，计450m，隧道外墙平整度，垂直度良好。回填土和停止降水后，隧道主体没有出现渗漏现象，防水要求达到了设计要求。隧道施工质量和防水效果得到业主和监理单位的好评。

参考文献：

[1]《路桥施工计算手册》 人民交通出版社 2010年版

[2]《简明施工计算手册》 中国建筑工业出版社1989年版