xx工程模架专项方案.docx
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xx工程模架专项方案
上海市XXX越江隧道新建工程T1标
模板模架脚手架施工
技
术
安
全
专
项
方
案
编制:
审核:
审定:
上海隧道工程股份有限公司
2009年8月
1、编制说明
1.1、编制依据
序号
资料/规范名称
编号
1
建筑施工手册(第四版)
2
建筑机械使用安全技术规程
JGJ33-2001
3
施工现场临时用电安全技术规范
JGJ46-2005
4
建筑施工安全检查标准
JGJ59-99
5
建筑施工高处作业安全技术规范
JGJ80-91
6
建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范
JGJ130-2001
1.2、编制原则
为确保工程按期、安全、优质完成,基于工程范围内结构型式,按照设计和相关规范要求,编制模板模架脚手架施工安全技术专项方案,作为施工指导文件,据此组织相关工作,有效组织现场施工。
2、工程概况
2.1、工程概述
浦东岸边段基坑围护由深到浅,分别采用地下连续墙、SMW围护桩、搅拌桩重力式挡墙和放坡四种形式,基坑支撑采用钢管支撑、混凝土支撑混合布置形式。
为了使跨度较大的支撑具有良好的稳定性,在坑内打设了立柱桩,用钢立柱和联系梁将各道支撑结合成稳固的支撑体系。
内部结构采用内衬墙和围护墙组成叠合墙,并与结构板及中隔墙构成整体受力体系。
底板下局部设置抗拔桩。
2.2、结构形式
本专项方案针对浦东岸边段(工作井、PD1-PD19共20段结构)盾构机下井施工阶段内部结构需搭设模架施工部位,主要为结构内衬、中隔墙和顶板,并包含其它一般模板模架,脚手架施工。
主要工作内容如下:
(1)工作井内衬(含钢洞圈安装)、中隔墙
(2)PD1-PD11内衬、中隔墙和顶板(PD1设置有板撑,PD1、PD4顶板上预留盾构下井用吊装孔)
(3)PD12-PD19侧墙
(4)其它一般结构
结构断面型式
主体结构设计参数如下:
区域
名称
分段长度
分段面积
等效宽度
结构
m
m2
m
顶板厚度(m)
底板厚度(m)
内衬厚度(m)
隔墙厚度(m)
中板厚度(m)
中板层数
中隔墙道数
工作井
23
1104
48.00
另详
1.7
1
2
另详
另详
1
接头段
2.2
85.96
39.07
1
1.6
0.7
0.5
0.4,0.5
3
2
暗埋段
PD1
53.622
1602.25
37.74
421.60
1
1.5
0.7
2
2
PD2
21
768.87
36.61
1
1.5
0.6
0.4,0.6
2
2
PD3
21
754.50
35.93
1.3
1.4
0.6
0.4
1
2
PD4
21
739.63
35.22
1.2
1.3
0.6
0.4
1
2
PD5
37
1246.79
33.70
1.2
1.3
0.5
0.4
1
2
PD6
27.3
883.24
32.35
1.2
1.2
0.5
1
2
PD7
31.7
988.71
31.19
1.2
1.2
0.5
2
PD8
24
722.43
30.10
1.3
1.3
0.5
0.7
1
PD9
24
702.93
29.29
1.2
1.2
0.5
1
PD10
21
681.03
32.43
1.1
1.1
0.9
1
PD11
26
774.15
29.77
1
1
0.8
0.7
-0.6
1
引道段
PD12
24.33
725.03
29.80
1.1
1.1
PD13
25
740.25
29.61
1
1
PD14
25
735.25
29.41
0.9
0.9
PD15
25
730.25
29.21
0.8
0.8
PD16
25
725.25
29.01
0.7
0.7
PD17
25
720.25
28.81
0.6
0.6
PD18
25
715.25
28.61
0.5
0.5
PD19
25
715.00
28.60
0.5
0.5
1m厚顶板下净空不大于21m,其余顶板下净空不大于9.5m。
另:
PD4-PD8之内布置有高三港桥下部结构,与基坑内部结构一起施工。
3、施工组织及部署
3.1、施工目标
3.1.1、工期目标
2009年10月10日完成高三港桥下部结构;
2009年12月15日浇筑工作井底板;
2010年1月25日完成工作井结构;
2010年2月基本完成结构施工。
3.1.2、质量目标
结构净空满足设计要求,混凝土质量外光内实。
结构线性平顺,无漏浆、跑模现象。
结构面无明显渗漏点。
3.1.3、安全目标
不发生重大脚手排架坍塌事故。
脚手排架工程施工安全达到规范安全检查标准。
防止高空坠落和物体撞击事故发生。
防止触电事故发生。
3.1.4、文明施工创建目标
现场模板、构件堆放整齐。
搭设作业面和人行通道布设规范。
工作面整洁无杂物。
3.1.5、环境保护目标
清理模板、使用脱模剂做好清理工作,不污染环境。
3.2、施工进度计划
根据整体进度要求,在PD5-PD7,工作井分别开设作业面,同时开始施工。
开挖到底板后顺作施工,工作井钢洞圈与井内各道框架梁一起分段拟作安装,详见主体施工组织设计。
适当调配资源,使得整体流程最优。
3.3、人员配置计划
管理人员3名,架子工30人。
3.4、机械设备配置计划
KH-180型吊车两台,用于吊运材料,与其他工作共用。
扭力扳手2只,用于检查架体扣件质量。
木工机具一套(圆盘锯与平刨机),用以局部模板加工。
4、主要施工技术与模架设计
4.1、施工安排与换撑
具体方案按如下原则布置:
1、换撑:
必要部位换撑,确保安全与结构质量。
2、换撑后的三段撑中间段(中隔墙间部位)结合设计结构施工砼结构。
3、为减少内衬墙漏水,增强外观质量,原则上采用对撑。
必要部位采用拉杆形式加强侧模,拉杆上设置止水片。
4、工作井内衬考虑顺作与逆作两种施工方式。
就换撑明确如下:
设计支撑设置如下:
区域
名称
支撑
形式
数量
工作井
混凝土斜撑和围檩
5
接头段
混凝土支撑、围檩和钢支撑
2+5
暗埋段
PD1
落深区
非落深区
顶圈梁、混凝土围檩和支撑,钢支撑
1+4
PD2
PD3
PD4
PD5
顶圈梁和钢支撑
4
PD6
PD7
PD8
3
PD9
PD10
PD11
引道段
PD12
PD13
2
PD14
PD15
PD16
1
PD17
PD18
PD19
支撑上下间距以3.3m左右为主,水平间距2.5m-3m。
换撑具体方式如下:
1、最下道支撑在底板浇筑完成具有一定强度后(参照值为设计值的70%,以同条件试块为准)直接拆除;
2、从下向上第二道支撑考虑直接拆除。
PD6作为第一段施工结构,先予以直接拆除,观察次变量,若不大于3mm,则按此原则操作;若大于该值,在后续施工中统一予以50%下调;
PD5中板施工发挥支撑作用,该道支撑直接拆除。
PD1落深区该道支撑为双拼,施工板撑后直接拆除。
3、从下向上第三道支撑在顶板之下的整排向下换撑,换撑距离(位置下落)按1.5m控制;
4、从下向上第四道支撑在顶板之下的(PD1、PD2)50%下调;
5、PD1最上道钢支撑直接拆除,不予换撑。
6、拆撑与内衬墙施工连续进行,不得有明显时间间隔。
中间段支撑施工于中隔墙之间,构造形式见下图:
保护层厚度3cm,混凝土等级C35,可承受荷载:
17.5*90000+310*3.14*100*8=235.4t〉200t(钢支撑容许荷载)
能够满足要求。
换撑位置预留2根30cm深48mm钢管,插入40mm直径钢筋作为牛腿固定支撑。
换撑轴线偏差控制在2cm之内。
4.2、中隔墙及内衬模架设计
(1)计算依据:
计算按照《建筑施工手册(第四版)》8-6节中内容进行。
中隔墙厚度在工作井中为2m,在后续结构中为0.5m;内衬厚度在工作井中为1m,在后续结构中0.7m到0.5m。
施工按照一次浇筑最大高度H=8m考虑(浇筑高度大于有效压头高度后不对计算产生影响)。
模板模架:
钢模板采用P3015(1500×300mm,δ=2.5mm);钢管为¢48×3.0钢管;对拉螺栓采用M14(初定)。
允许应力为215N/mm2;允许挠度:
钢模板为1.5mm,钢楞为L/500;M14对拉螺栓允许拉力为17.80kN。
弹性模量:
2.06×105N/mm2。
砼参数:
砼自重为γc=24kN/m3,强度为C35,坍落度为120mm,掺加外加剂;采用导管卸料,浇注速度为V=1.8m/h,砼温度为20℃;用插入式振捣器振捣。
初步考虑按照下图方式布设模架(中隔墙采用螺栓对拉,内衬墙拉杆焊接于地下墙主筋上):
初步布局
(2)荷载设计值:
该模板结构归为大体积墙(厚>100mm)的侧面模板,承载能力计算组合
新浇筑混凝土对模板侧面的压力(恒载)和
倾倒混凝土时产生的荷载(活载);验算刚度只取前者。
混凝土侧压力标准值
min(0.22γct0β1β2V1/2,γcH)=55.86kN/m2(有效压头高度h=55.86/24=2.33m)
设计值为1.2×55.86×0.85=56.98kN/m2
倾倒混凝土产生的荷载标准值2kN/m2
设计值为1.4×2×0.85=2.38kN/m2
承载能力计算荷载为F’=56.98+2.38=59.36<60kN/m2,取为60kN/m2
刚度验算荷载为F=56.98<57kN/m2,取为57kN/m2
(3)验算
钢模板验算:
钢模板截面特征:
Ixj=26.97×104mm4,Wxj=5.94×103mm3。
计算简图如下(支座间距l=750mm,悬臂长度m=375mm):
化为均布线荷载:
q’=F’×0.3/1000=18N/mm,
q=F×0.3/1000=17.1N/mm。
M=q’m2/2=18×3752/2=1.26×106N·mm
σ=M/W=213.1N/mm2<215N/mm2(可)
ω=qm(-l3+6m2l+3m3)/24EI=1.78mm>1.5mm,不满足要求,为此对内钢楞进行调整如下(支座间距l=800mm,悬臂长度m=350mm):
重新计算ω=0.92mm<1.5mm(可)
此时对应σ=185.6N/mm2<215N/mm2(可)
(l/m=81/2≈0.354时端弯矩=跨中弯矩。
350/800=0.44,最大弯矩和挠度均发生在悬臂端头)
内钢楞验算:
¢48×3.0钢管截面特征:
I=10.78×104mm4,W=4.49×103mm3。
双拼。
由于悬臂长度与基本跨度之比为300/900=0.333<0.4,故端头挠度比基本跨跨中挠度小,近似按照三跨连续梁计算。
计算简图如下(支座间距l=900mm,悬臂长度m=300mm):
化为均布线荷载:
q’=F’×0.8/1000=48N/mm,
q=F×0.8/1000=45.6N/mm。
M=0.084q’l2=3.27×106N·mm
σ=M/W=364N/mm2>215N/mm2,不满足要求,考虑对支座(外楞)间距进行调整如下(支座间距l=600mm,悬臂长度m=150mm):
重新计算σ=162N/mm2<215N/mm2(可)
ω=0.273ql4/100EI=0.73mm<1.2mm=l/500(可)
对拉螺栓验算
N=F’×内楞间距×外楞间距=60×0.8×0.6=28.8kN>17.80kN,考虑:
方案一:
改用T18对拉螺栓(允许拉力32.08kN)
或者
方案二:
将内楞间距更改为600,此时
N=21.6kN,配套使用M16对拉螺栓(允许拉力24.5kN)或者T16对拉螺栓(允许拉力24.27kN)
拉杆与地下墙主筋连接焊缝长度要求:
焊缝厚度hf取为4mm,焊缝有效厚度he=0.7hf=2.8mm,焊缝长度应为:
lw=N/heffw=28.8×103/(2.8×160)=64.3mm
根据规定,侧焊缝长度不得小于8hf=32mm,焊缝长度采取8cm,或双面4cm。
对撑验算
采用对撑时,按照0.8m×1.2m网格(参见下节顶板模架内容)确定荷载:
P=57×1.2×0.8=55kN
按步距0.8m验算(按一端固定,一端铰支考虑,μ=0.7),¢48×3.0钢管临界力为:
Pcr=π2EI/(μl)2=700kN
抗压承载力为87kN>P
满足要求。
(4)最终方案
最终确定模架方案为方案一(T18对拉螺栓):
在上下方向模板块数为2的偶数倍时,为确保内钢楞悬臂长度不大于计算情况,在底部向上150mm处、450mm处连续设置内钢楞。
或参照顶板模架设置方式,采用对撑支撑侧模。
此时考虑实际情况下的构件质量,加设构造措施如下:
立杆每步腰部加设横撑,横撑实际网格为:
0.6m×0.8m;每次浇筑上端下端均加设拉筋,确保模架强度及刚度。
4.3、顶板模架设计
(1)计算依据
计算按照《建筑施工手册(第四版)》5-3-2节中内容进行。
顶板厚度在接头段、PD1-PD2为1m,PD3、PD8为1.3m,PD4-PD7、PD9为1.2m。
中板厚度0.4m到0.6m不等。
按照顶板厚度确定模架设置。
模板模架:
钢模板采用P3015(1500×300mm,δ=2.5mm);钢管为¢48×3.5钢管;次梁方管70×50(高)×3mm;主梁方管100(高)×50×3mm,双拼;
允许应力为215N/mm2;允许挠度:
钢模板为1.5mm,梁为L/500;
弹性模量:
2.06×105N/mm2。
砼参数:
砼自重为γc=24kN/m3,强度为C35,坍落度为120mm,掺加外加剂;采用导管卸料,浇注速度为V=1.8m/h,砼温度为20℃;用插入式振捣器振捣。
(2)荷载确定
荷载按下表计算:
编号
名称
荷载标准值
单位
分项系数
1
模板自重
1100
N/m2
1.2
2
混凝土容重
24500
N/m3
1.2
3
钢筋荷载
1470
N/m3
1.2
4
施工荷载
2500
N/m2
1.4
5
振捣荷载
2000
N/m2
1.4
算得计算荷载为:
顶板厚度
强度计算荷载
挠度计算荷载
1
m
38784
N/m2
32484
N/m2
1.2
m
45016.8
N/m2
38716.8
N/m2
1.3
m
48133.2
N/m2
41833.2
N/m2
按照步距大于立杆横距(n=3)计算模架支架自重标准值0.038nH0,1m板厚取H0=21m,其余取为9.5m,对应该项荷载分别为:
2400N和1100N。
(3)模架设计
1m板厚杆件设计
按照1m(立杆纵距la)×1m(立杆横距lb)网格布置立杆,1m板厚立杆轴力设计值为:
N’=38.8+2.4×1.2=41.7kN
Rd≥1.2N’=50kN
该值过大,调整立杆间距为0.8m(立杆纵距la)×0.8m(立杆横距lb),重新计算得:
N’=38.8×0.64+2.4×1.2=27.7kN
Rd≥1.2N’=33.3kN
取得μ’h为1.80(对应H0=25m,Rd=33.3kN)
初定h=1.2m
对应“非几何不变杆系结构”(竖框架中斜杆设置少于单元格的1/2,由于内衬及中隔墙约束,这样考虑可以满足工程要求),按μ’=m1m2μ1(横向立杆排数≥5排,按“两步三跨”情况中杆考虑,h/la=1.5,h/lb=1.5,查表得m1=1.151,m2=0.963,μ1=1.365)计算得
μ’=1.513
从而μ’h=1.816
取Rd=29.9kN(对应H0=25m,μ’h=1.92m)
N=27.7kN 该工况模架布局确定为0.8m(立杆纵距)×0.8m(立杆横距)×1.2m(立杆步距) 1.2m板厚杆件设计 按照0.8m(立杆纵距la)×0.8m(立杆横距lb)网格布置立杆,1.2m板厚立杆轴力设计值为: N’=45.02×0.64+1.1×1.2=30.14kN Rd≥1.2N’=36.2kN 取得μ’h为1.62(对应H0=10m,Rd=39.7kN) 初定h=1.2m 同上得 μ’=1.513,μ’h=1.816 取Rd=35.2kN(对应H0=10m,μ’h=1.82m,线性内插) N=30.14kN 该工况模架布局确定为0.8m(立杆纵距)×0.8m(立杆横距)×1.2m(立杆步距) 1.3m板厚杆件设计 按照0.8m(立杆纵距la)×0.8m(立杆横距lb)网格布置立杆,1.3m板厚立杆轴力设计值为: N’=48.2×0.64+1.1×1.2=32.2kN Rd≥1.2N’=38.6kN 取得μ’h为1.62(对应H0=10m,Rd=39.7kN) 初定h=1.2m 同上得 μ’=1.513,μ’h=1.816 取Rd=35.2kN(对应H0=10m,μ’h=1.82m,线性内插) N=32.2kN 该工况模架布局确定为0.8m(立杆纵距)×0.8m(立杆横距)×1.2m(立杆步距) 综上,模架杆件统一布设为0.8m(立杆纵距)×0.8m(立杆横距)×1.2m(立杆步距) 由于市场上难以购得3.5mm壁厚钢管,对3mm壁厚钢管替代3.5mm壁厚钢管情形作一考虑: 钢管壁厚(mm) 惯性模量(mm4) 3 107831 3.5 121867 按压杆临界力公式Pcr=π2EI/(μl)2计算,前者承载力为后者的88.5%, 按该式计算得3mm壁厚钢管承载力为151.3kN(μ按照两端铰支,取为1),抗压承载力为86kN(3.5mm壁厚钢管抗压承载力为100kN) 计算抗压承载力等于失稳承载力时对应立杆步距: 钢管承载力与临界长度 外径 壁厚 截面积 承载力 惯性半径 临界长度 μ=0.7时临界长度 mm mm mm2 KN mm mm mm 48.00 3.50 489.30 100.31 15.78 1571.67 2245.24 48.00 3.00 424.12 86.94 15.95 1587.95 2268.50 根据工程经验,认定能够满足施工要求。 模板验算 次钢楞按照下图布置(支座间距l=800mm,悬臂长度m=350mm): 钢模板截面特征: Ixj=26.97×104mm4,Wxj=5.94×103mm3。 计算简图如下: 按照最大值板厚1.3m处荷载(取F’=48200N/m2,F=42000N/m2)验算,化为均布线荷载: q’=F’×0.3/1000=14.46N/mm, q=F×0.3/1000=12.6N/mm。 M=q’m2/2=14.46×3502/2=8.86×105N·mm σ=M/W=149.1N/mm2<215N/mm2(可) ω=qm(-l3+6m2l+3m3)/24EI=0.68mm<1.5mm(可) 梁验算 简化为均布荷载,按照三跨连续梁计算,主次梁承载宽度均取为0.8m,计算简图如下: 按照最大值板厚1.3m处荷载(取F’=48200N/m2,F=42000N/m2)验算,化为均布线荷载: q’=F’×0.8/1000=38.56N/mm, q=F×0.8/1000=33.6N/mm。 次梁验算: 次梁方管截面特征: I=32.5×104mm4,W=13×103mm3。 M=0.10q’l2=2.47×106N·mm σ=M/W=190N/mm2<215N/mm2(可) ω=0.677ql4/100EI=1.4mm<1.6mm=l/500(可) 主梁方管截面特征: I=125×104mm4,W=25×103mm3。 均大于次梁,单拼即可。 施工多采用“三六方”作为梁用料,其实际断面尺寸一般为65mm×130mm,材质为落叶松,截面特征: I=1190×104mm4,W=183×103mm3。 弹性模量E=1×104N/m2。 允许应力(抗弯)为17N/mm2。 σ=M/W=13.5N/mm2<17N/mm2(可) ω=0.677ql4/100EI=0.783mm<1.6mm=l/500(可) 构造措施: 纵横向5m左右设置一排剪刀撑,剪刀撑设置需符合相关规范要求。 (4)最终方案 模架布设见下图(以PD1为例): 杆顶杆底 注: 顶板下斜角受力杆件必须可靠支撑于架体节点。 PD4-PD8之间桥台梁及桥墩梁由于高度过大,均分为上下两次浇筑,梁高3.2m,每次浇筑1.6m,沿梁立杆双拼,或采取平面网格取为0.4m×0.4m方式。 4.4、扣件验算 直角扣件在扭紧力矩为40-65Nm时,单扣件在12kN的荷载下,双扣件在20kN的荷载下会滑动,相应设计荷载分别取为8kN和16kN。 、计算双扣件情形允许施工的板厚: 考虑实际情况,对使用双扣件代替螺旋顶撑情况进行验算。 编号 名称 荷载标准值 单位 分项系数 荷载设计值 单位 单立杆对应荷载 单位 1 模板自重 1.1 kN/m2 1.2 1.32 kN/m2 0.8448 kN 2 混凝土容重 24.5 kN/m3 1.2 29.4 kN/m3 18.816 kN 3 钢筋荷载 1.47 kN/m3 1.2 1.764 kN/m3 1.12896 kN 4 施工荷载 2.5 kN/m2 1.4 3.5 kN/m2 2.24 kN 5 振捣荷载 2 kN/m2 1.4 2.8 kN/m2 1.792 kN 双扣件容许施工板厚 0.67 m 满足施工中板要求。 、对扣件承载临时行人板荷载验算如下: 行人板为0.5m宽。 单扣件承受荷载: 2.5kN/m2×1.4×0.8m×0.5m/2=0.7kN<8kN 安全。 4.5、构件用量 对25m长,35m宽,10m高结构施工模板及模架需求量进行统计,供施工参考: 序号 项目 数量 单位 备注 1 模板 1950 块 总量 2 梁材料(钢管或方木) 2200 m 3 钢管 22800 m 4 顶托、底托 1900 只 5
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