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摘要：本文主要通过引用某大体积涵箱工程，从而对防水砼大体积箱涵边墙模板的设计方案进行分析与探讨，
关键词：防水砼；大体积箱涵；边墙模板设计
箱涵的结构主要是应用钢筋混凝土，其大体结构是由一个或多个矩形端面构成。防水砼大体积箱涵在生活中比较常见，在箱涵工程中，其边墙模板的设计是最为重要的一个环节，因此对于防水砼大体积箱涵边墙模板的设计，其设计方案不仅需要满足加固模板的要求，更需要达到防水的效果。箱涵的施工通常采用现浇的方式，具体步骤为开挖沟槽、设置底层、垫层混凝土、绑扎钢筋、支模、拆模、回填土。下面将结合具体工程对防水砼大体积箱涵边墙魔板设计进行分析。
一、工程概况
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900米。本场地勘察期间地下水位埋深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，满足施工需要。由于隧道主体位于水位线以下，因此隧道对防水有较高的要求。
二、边墙模板的设计方案
首先绑扎侧墙钢筋，对施工缝进行彻底清理，用电铲凿毛混凝土，并将其冲洗干净，然后对两道水泥级进行涂刷使其渗透结晶，最后进行侧墙立模，凿毛工程中注意避免对止水带造成扰动。侧模具体安装顺序为钢筋绑扎、吊装侧墙模板、横竖靠带、支撑系统安装、验收、浇注、混凝土顶板。为达到严格的防水要求，在外墙施工过程中，不采用穿墙螺杆，支立采用外靠内撑法，必须确保侧壁的几何尺寸符合设计要求。
三、边墙模板设计计算
（一）荷载计算
首先对各类荷载进行计算，具体如表1所示，并计算出边墙模板结构的荷载组合，具体如表2所示。针对边墙模板结构的刚度，对其最大变形值有以下要求，外露模板结构表面不做装修的，其刚度要求是模板构件计算跨度的1/450.隐蔽模板结构便面需要做装修的其要求刚度为构件计算跨度的1/250.支撑结构的弹性挠度或压缩变形度的要求为低于相应机构跨度的1/1000，组合刚模板结构的挠度应在规范要求内。
表1 荷载类别与编号
表2一般模板结构的荷载组合
（二）支撑钢楞计算
钢模板所传递的集中荷载主要由次钢楞承受，其载荷计算方法为均布载荷计算。主钢楞的间距与次钢楞的计算跨度相等。通常情况下是两跨以上的连续钢楞，以不等跨连续梁计算跨度不等的情况。对悬臂端的抗弯强度和挠度同时也进行验算。主钢楞的荷载即为次钢楞所承受的集中荷载，以主钢楞的计算跨度作为拉杆的间距，悬臂梁、简支梁及连续梁均应根据实际情况验算其抗弯强度和挠度。
1、次钢楞的荷载计算，
计算新浇混凝土对模板侧面的压力标准值（F）的计算公式为以下两种：F=0.22γct0β1β2V1/2、F=γcH.具体γc、t0、β1、β2分别为混凝土的重力密度、混凝土的初凝时间、外加剂影响修正系数、混凝土坍落度影响修正系数、混凝土浇注速度。当不掺外加剂时，β1值取1.H为混凝土侧压力计算位置处与新浇混凝土顶面距离高度。根据本次工程的实际情况计算出新浇混凝土对模板侧面压力值为50.48KN/m2，根据相应的计算公式计算出侧压力的设计值。并计算出混凝土倾倒时对垂直面模板产生的荷载值，从而得出侧压力的合计值。根据圆钢管截面抵抗矩、次钢楞连续承受最大弯矩计算出抗弯强度，确保设计值满足强度要求。根据新浇混凝土侧压力的标准荷载F对混凝土挠度进行验算。由于圆钢管的惯性距及弹性模量为已知值，从而确保钢楞的容许挠度满足规定范围。
2、主钢楞验算
主钢楞的荷载计算，其计算方式为次钢楞已含反力与中跨反力值相加，其结果即为次钢楞支座最大反力P，其强度M=1/4PL，L为主钢楞的长度，最后根据其圆管截面抵抗矩进行强度验算，确保其强度满足设计要求。具体计算简图如下图所示
在对边墙模板设计计算完成以后，并且立支完成以后，进行校模，需要将垂直度偏差进行调整，以确保其在正常范围内。为了增加支架系统的稳定性，需要加固脚手架支撑系统，加固方式为垂直和水平面内剪刀撑加固。外墙模板由28号公字钢竖楞，每根钢楞间距为700毫米，在其下部将螺栓预先埋好，在28号工字钢外侧采用10号槽钢背靠背的形式放置，最后采用螺栓固定。工字钢上下部均用同样的方法固定。在顶板钢筋上部横向通拉钢筋。根据计算得出的公字钢的扰度，可适当增加公字钢的刚度，在工字钢中间采用多跟双排脚手架对公字钢进行水平撑顶紧，并在其两端用钢筋拉紧，从而形成桁架。采用这种方式可有效防止中间模板的变形。
在对防水砼大体积箱涵边墙模板进行设计时应主要根据箱涵的高度、水位线等具体进行测算，并根据相关数据进行设计。模板设计的主要环节对模板的负载、混凝土挠度、强度等进行计算，并对模板侧压力进行计算，在进行设计验算时应用的主要参数为混凝土的重力密度、新浇混凝土的初凝时间、混凝土温度、混凝土浇灌速度等，具体的参数值应根据实际施工情况而定。大体积箱涵边墙模板设计的要点即为对设计进行计算，设计计算是确保工程质量的关键，计算的准确性决定了箱涵边墙的防水性能。
结束语
本次工程中箱涵边墙模板的设计采用明挖深基坑，箱涵的高度控制在10m以内，对防水有严格的要求限制。在对防水砼大体积箱涵模板进行固定时是不允许采用穿墙对拉螺栓，此次大体积箱涵模板的设计均很好地满足了防水要求，对其稳定性和刚度均进行了严密的验算，并且经过了施工的实际验证，完全符合实际要求。箱涵的垂直度和外墙平整度均良好，回填土和停止建水后，箱涵主体仍未出现任何渗漏想象，确保了施工的质量。
参考文献：
[1]朱雷，齐德海. 引滦输水混凝土暗涵箱体模板设计验算[J]. 山西建筑，2010，11：365-367.
[2]黄亚梅，张艳馥. 东莞深圳供水改造工程有压箱涵的模板设计[J]. 电力标准化与计量，2001，02：18-20.
[3]黄昌建. 自行式边墙模板台车的研制及在地铁结构工程中的应用[J]. 隧道建设，2012，03：427-432.
[4]穆玉茂，金风清，胡绍磊. 简易模板台车在长距离输水箱涵工程中的应用[J]. 河南水利与南水北调，2012，22：29-31.
论文作者:刘伟杰
论文发表刊物:《基层建设》2015年6期
论文发表时间:2016/9/1
标签：模板论文; 混凝土论文; 荷载论文; 挠度论文; 隧道论文; 体积论文; 结构论文; 《基层建设》2015年6期论文;