广佛线施工11标菊树站高支模施工及安全专项方案.docx

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广佛线施工11标菊树站高支模施工及安全专项方案

珠江三角洲城际快速轨道交通

高支模施工与安全专项方案

广州至佛山段施工11标段

编制人：

审核人

中铁十六局集团

广佛线施工11标项目经理部

2008年2月

高支模施工及安全专项方案

一、工程概况

广佛线施工11标菊树站属于地下两层标准式车站，其中负一层层高4.85~4.95m，负二层层高4.9m，属高支模施工；横断面图如下：

二、编制依据

本工程实施性施工组织设计及安全专项方案主要依据招标文件、承包合同、施工设计图、地质勘察资料等，在充分考虑我公司现有的技术水平、施工管理水平和机械配套能力的基础上，围绕着确保安全、保证质量、保证工期、降低造价的目标来编制。

编制下述文件的主要依据为：

1、珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段项目施工11标菊树站土建工程招标文件、承包合同、施工设计图；

2、我公司现有人员的施工管理水平、技术水平、科研水平、机械设备配套能力以及资金投入能力；

3、扣件材质必须符合《钢管脚手架扣件》（GB15831）规定；

4、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130）；

5、《建筑施工手册》（第四版）。

6、《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-2002）

7、《建筑施工高空作业安全技术规程》（JGJ33-91）

三、模板体系设计

3．1楼面板

模板支架搭设高度为4.7米，搭设尺寸为：

立杆的纵距b=0.90米，立杆的横距l=0.90米，立杆的步距h=1.20米。

采用的钢管类型为

48×3.5mm。

扣件连接方式:

双扣件，扣件抗滑承载力系数:

1.00。

满堂脚手架按要求设置剪刀撑的斜杆，剪刀撑的斜杆与水平面的交角宜在450~600之间，剪刀撑的旋转扣件固定在与之相交的立杆上，旋转扣件中心至主节点的距离为150mm。

梁顶托拟采用100×100mm木方，后经计算选用120*120mm木方，具体计算过程如下：

图楼板支撑架立面简图

图楼板支撑架立杆稳定性荷载计算单元

3.1.1模板面板计算

面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。

模板面板的按照三跨连续梁计算。

静荷载标准值q1=25.000×0.900×0.900+0.350×0.900=20.565kN/m

活荷载标准值q2=（2.000+1.400）×0.900=3.060kN/m

面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=90.00×1.80×1.80/6=48.60cm3；

I=90.00×1.80×1.80×1.80/12=43.74cm4；

（1）抗弯强度计算

f=M/W<[f]

其中f——面板的抗弯强度计算值（N/mm2）；

　M——面板的最大弯距（N.mm）；

　W——面板的净截面抵抗矩；

[f]——面板的抗弯强度设计值，取15.00N/mm2；

M=0.100ql2

其中q——荷载设计值（kN/m）；

经计算得到M=0.100×（1.2×20.565+1.4×3.060）×0.300×0.300=0.261kN.m

经计算得到面板抗弯强度计算值f=0.261×1000×1000/48600=5.363N/mm2

面板的抗弯强度验算f<[f],满足要求!

（2）抗剪计算[可以不计算]

T=3Q/2bh<[T]

其中最大剪力Q=0.600×（1.2×20.565+1.4×3.060）×0.300=5.213kN

　　截面抗剪强度计算值T=3×5213.0/（2×900.000×18.000）=0.483N/mm2

　　截面抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2

抗剪强度验算T<[T]，满足要求!

（3）挠度计算

v=0.677ql4/100EI<[v]=l/250

面板最大挠度计算值v=0.677×20.565×3004/（100×6000×437400）=0.430mm

面板的最大挠度小于300.0/250,满足要求!

3.1.2、支撑木方的计算

木方按照均布荷载下连续梁计算。

1）.荷载的计算

（1）钢筋混凝土板自重（kN/m）：

q11=25.000×0.900×0.300=6.750kN/m

（2）模板的自重线荷载（kN/m）：

q12=0.350×0.300=0.105kN/m

（3）活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载（kN/m）：

经计算得到，活荷载标准值q2=（1.400+2.000）×0.300=1.020kN/m

静荷载q1=1.2×6.750+1.2×0.105=8.226kN/m

活荷载q2=1.4×1.020=1.428kN/m

2）.木方的计算

按照三跨连续梁计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:

均布荷载q=8.689/0.900=9.654kN/m

最大弯矩M=0.1ql2=0.1×9.65×0.90×0.90=0.782kN.m

最大剪力Q=0.6×0.900×9.654=5.213kN

最大支座力N=1.1×0.900×9.654=9.557kN

木方的截面力学参数为

本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=10.00×10.00×10.00/6=166.67cm3；

I=10.00×10.00×10.00×10.00/12=833.33cm4；

（1）木方抗弯强度计算

抗弯计算强度f=0.782×106/166666.7=4.69N/mm2

木方的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!

（2）木方抗剪计算[可以不计算]

最大剪力的计算公式如下:

Q=0.6ql

截面抗剪强度必须满足:

T=3Q/2bh<[T]

截面抗剪强度计算值T=3×5213/（2×100×100）=0.782N/mm2

截面抗剪强度设计值[T]=1.30N/mm2

木方的抗剪强度计算满足要求!

（3）木方挠度计算

最大变形v=0.677×6.855×900.04/（100×9500.00×8333333.5）=0.385mm

木方的最大挠度小于900.0/250,满足要求!

3.1.3、托梁的计算

托梁按照集中与均布荷载下多跨连续梁计算。

集中荷载取木方的支座力P=9.557kN

均布荷载取托梁的自重q=0.096kN/m。

托梁计算简图

托梁弯矩图（kN.m）

托梁变形图（mm）

托梁剪力图（kN）

经过计算得到最大弯矩M=2.731kN.m

经过计算得到最大支座F=31.794kN

经过计算得到最大变形V=1.9mm

顶托梁的截面力学参数为

本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=10.00×10.00×10.00/6=166.67cm3；

I=10.00×10.00×10.00×10.00/12=833.33cm4；

（1）顶托梁抗弯强度计算

抗弯计算强度f=2.731×106/166666.7=16.39N/mm2

顶托梁的计算强度大于13.0N/mm2,不满足要求!

（2）顶托梁挠度计算

最大变形v=1.9mm

顶托梁的最大挠度小于900.0/250,满足要求!

顶托梁采用120*120的方木计算如下：

W=12.00×12.00×12.00/6=288cm3；

I=12.00×12.00×12.00×12.00/12=1728cm4；

（1）顶托梁抗弯强度计算

抗弯计算强度f=2.731×106/288000=9.48N/mm2

顶托梁的计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!

（2）顶托梁挠度计算

最大变形v=1.9mm,满足要求！

所以，顶托梁采用120*120方木。

3.1.4、扣件抗滑移的计算

纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算（规范5.2.5）:

R≤Rc

其中Rc——扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN；

　　R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

上部荷载没有通过纵向或横向水平杆传给立杆，无需计算。

3.1.5、立杆的稳定性计算荷载标准值

作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。

1）.静荷载标准值包括以下内容：

（1）脚手架钢管的自重（kN）：

NG1=0.149×4.700=0.700kN

钢管的自重计算参照《扣件式规范》附录A双排架自重标准值，设计人员可根据情况修改。

（2）模板的自重（kN）：

NG2=0.350×0.900×0.900=0.283kN

（3）钢筋混凝土楼板自重（kN）：

NG3=25.000×0.900×0.900×0.900=18.225kN

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=19.208kN。

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=（1.400+2.000）×0.900×0.900=2.754kN

3）.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

N=1.2NG+1.4NQ

=1.2×19.208+1.4×2.754

=26.9052KN

4）.立杆设计允许承载力：

[N]=205×0.489×0.673=67.4kN

N=26.682kN<[N]

承载力满足要求。

3.1.6、立杆的稳定性计算

立杆的稳定性计算公式

其中N——立杆的轴心压力设计值，N=26.91kN；

——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i查表得到；

i——计算立杆的截面回转半径（cm）；i=1.58

A——立杆净截面面积（cm2）；A=4.89

W——立杆净截面抵抗矩（cm3）；W=5.08

——钢管立杆抗压强度计算值（N/mm2）；

[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；

l0——计算长度（m）；

如果完全参照《扣件式规范》不考虑高支撑架，由公式

（1）或

（2）计算

l0=k1uh

（1）

l0=（h+2a）

（2）

k1——计算长度附加系数，按照表1取值为1.167；

u——计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3；u=1.70

a——立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=0.10m；

公式

（1）的计算结果：

=178.64N/mm2，立杆的稳定性计算

<[f],满足要求!

公式

（2）的计算结果：

=81.74N/mm2，立杆的稳定性计算

<[f],满足要求!

如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式（3）计算

l0=k1k2（h+2a）（3）

k2——计算长度附加系数，按照表2取值为1.012；

公式（3）的计算结果：

=98.41N/mm2，立杆的稳定性计算

<[f],满足要求!

3.2纵梁

顶板与中板底部纵梁部分采用立杆的纵距b=0.60米，立杆的横距l=0.60米，立杆的步距h=1.20米，顶托梁采用120×120mm木方，间距200进行局部加强，计算过程如下：

3.2.1模板支撑方木的计算:

方木按照简支梁计算，方木的截面力学参数为

本算例中，方木的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=12.000×12.000×12.000/6=288.00cm3；

I=12.000×12.000×12.000×12.000/12=1728.00cm4；

方木楞计算简图

1.荷载的计算：

（1）钢筋混凝土板自重（kN/m）：

q1=25.000×0.200×1.500=7.500kN/m；

（2）模板的自重线荷载（kN/m）:

q2=0.350×0.200=0.070kN/m；

（3）活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载（kN）：

p1=（1.000+2.000）×0.600×0.200=0.360kN；

2.强度计算:

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:

均布荷载q=1.2×（7.500+0.070）=9.084kN/m；

集中荷载p=1.4×0.360=0.504kN；

最大弯距M=Pl/4+ql2/8=0.504×0.600/4+9.084×0.6002/8=0.484kN.m；

最大支座力N=P/2+ql/2=0.504/2+9.084×0.600/2=2.977kN；

截面应力σ=M/w=0.484×106/288.000×103=1.682N/mm2；

方木的计算强度为1.682小13.0N/mm2,满足要求!

3.抗剪计算：

最大剪力的计算公式如下:

Q=ql/2+P/2

截面抗剪强度必须满足:

T=3Q/2bh<[T]

其中最大剪力:

Q=0.600×9.084/2+0.504/2=2.977kN；

截面抗剪强度计算值T=3×2977.200/（2×120.000×120.000）=0.310N/mm2；

截面抗剪强度设计值[T]=1.300N/mm2；

方木的抗剪强度为0.310小于1.300，满足要求!

4.挠度计算:

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

均布荷载q=q1+q2=7.500+0.070=7.570kN/m；

集中荷载p=0.360kN；

最大变形V=5×7.570×600.0004/（384×9500.000×17280000.00）+

360.000×600.0003/（48×9500.000×17280000.00）=0.088mm；

方木的最大挠度0.088小于600.000/250,满足要求!

3.2.2木方支撑钢管计算:

支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；

集中荷载P取纵向板底支撑传递力，P=9.084×0.600+0.504=5.954kN；

支撑钢管计算简图

支撑钢管计算弯矩图（kN.m）

支撑钢管计算变形图（kN.m）

支撑钢管计算剪力图（kN）

最大弯矩Mmax=0.953kN.m；

最大变形Vmax=0.975mm；

最大支座力Qmax=19.452kN；

截面应力σ=0.953×106/5080.000=187.610N/mm2；

支撑钢管的计算强度小于205.000N/mm2,满足要求!

支撑钢管的最大挠度小于600.000/150与10mm,满足要求!

3.2.3模板支架荷载标准值（轴力）:

作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。

1.静荷载标准值包括以下内容：

（1）脚手架的自重（kN）：

NG1=0.149×4.580=0.682kN；

钢管的自重计算参照《扣件式规范》附录A双排架自重标准值，设计人员可根据情况修改。

（2）模板的自重（kN）：

NG2=0.350×0.600×0.600=0.126kN；

（3）钢筋混凝土楼板自重（kN）：

NG3=25.000×1.500×0.600×0.600=13.500kN；

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=14.308kN；

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=（1.000+2.000）×0.600×0.600=1.080kN；

3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

N=1.2NG+1.4NQ=18.682kN；

3.2.4立杆的稳定性计算:

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=18.682kN；

σ----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=1.58cm；

A----立杆净截面面积（cm2）：

A=4.89cm2；

W----立杆净截面模量（抵抗矩）（cm3）：

W=5.08cm3；

σ--------钢管立杆抗压强度计算值（N/mm2）；

[f]----钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205.000N/mm2；

Lo----计算长度（m）；

如果完全参照《扣件式规范》，由公式

（1）或

（2）计算

lo=k1uh

（1）

lo=（h+2a）

（2）

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=1.700；

a----立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=0.100m；

公式

（1）的计算结果：

立杆计算长度Lo=k1uh=1.155×1.700×1.200=2.356m；

Lo/i=2356.200/15.800=149.000；

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=0.312；

钢管立杆受压强度计算值；σ=18681.554/（0.312×489.000）=122.447N/mm2；

立杆稳定性计算σ=122.447N/mm2小于[f]=205.000满足要求！

公式

（2）的计算结果：

立杆计算长度Lo=h+2a=1.200+0.100×2=1.400m；

Lo/i=1400.000/15.800=89.000；

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=0.667；

钢管立杆受压强度计算值；σ=18681.554/（0.667×489.000）=57.277N/mm2；

立杆稳定性计算σ=57.277N/mm2小于[f]=205.000满足要求！

如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式（3）计算

lo=k1k2（h+2a）（3）

k1--计算长度附加系数按照表1取值1.243；

k2--计算长度附加系数，h+2a=1.400按照表2取值1.004；

公式（3）的计算结果：

立杆计算长度Lo=k1k2（h+2a）=1.243×1.004×（1.200+0.100×2）=1.747m；

Lo/i=1747.161/15.800=111.000；

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=0.509；

钢管立杆受压强度计算值；σ=18681.554/（0.509×489.000）=75.056N/mm2；

立杆稳定性计算σ=75.056N/mm2小于[f]=205.000满足要求！

3.3侧壁

负二层侧壁模板为0.9m×1.5m钢模板，支撑系统为内墙为单侧模板支架，外墙为钢管对撑系统。

负一层由于中板孔洞较多,使用三角背撑比较困难，因此我项目部拟用木模板，采用用双侧立模,拉杆加蝴蝶扣的对拉方式加固。

对拉丝采用φ12钢筋，在出墙体部分加焊止水环片进行防水处理。

混凝土侧压力计算

F=0.22γt0β1β2V1/2

混凝土的重力密度γ：

取25KN/m3

新浇混凝土初凝时间t0=4h

混凝土浇筑速度V：

1.8m/h

外加剂影响修正系数β1：

掺加缓凝剂，取1.2

混凝土修正系数β2，取1.15

新浇混凝土对模板侧面的压力

Fm=0.22γt0β1β2V1/2=0.22×25×4×1.2×1.15×1.8/2=27.32KN/m2

混凝土倾倒冲击荷载F1=2KN/m2

振捣产生的荷载F2=4KN/m2

计算荷载取F=Fm+F1+F2=33.32KN/m2

Fm=γH=25×5=125KN/m2

两者取最小值，故Fm=33.32KN/m2

3.3.1负一层侧墙单侧墙体模板支架的组成

单侧模板支架由埋件系统部分和架体两部分组成，其中

埋件系统包括：

地脚螺栓、内连杆、连接螺母、外连杆、外螺母和横梁。

单侧模板接高示意图

架体部分按高度分为三种规格：

H=3600标准节、H=500加高节、H=1600加高节和H=3200加高节。

3.3.2负二层侧墙单侧模板支架受力计算

设计取值：

外墙最大侧压力33.32KN/m2

砼有效浇筑高度为900mm

墙体高度6000mm。

计算预埋件受力情况

如图（取800mm宽度）所示：

分析支架受力情况：

取o点的力矩为0则：

F1×2700=F2×（5000+1000/3）+F3×2500

=26×（5000+1000/3）+260×2500

F1=273KN

据最大强度理论计算

则预埋件最大拉力：

F总=404KN

F=404×300/800=152KN

强度验算

预埋件为Ⅱ级螺纹钢d=25mm，有效截面积A=314mm2

轴心受拉强度：

σ=F/A=152×103/314

=483N/mm2

符合要求

3.3.3施工流程

钢筋绑扎并验收后→弹外墙边线→安装外墙内侧模板→单侧支架吊装到位→安装单侧支架→安装加强钢管→安装压梁槽钢→安装埋件系统→调节支架垂直度→安装操作平台→紧固检查一次埋件系统→验收合格，弹外墙边线→安装外墙外侧模板→钢管支撑安装→紧固检查→验收合格后浇注侧墙混凝土。

砼浇筑操作示意图

3.3.4负一层侧墙受力计算：

采用18厚1200×2400木胶合夹板作面板，竖木楞间距为0.3m，水平钢管间距最大为500～600上疏下密，每道横肋两根钢管，（外墙止水）螺杆ф12＠600。

胶合板板面强度、挠度验算：

（按三跨以上连续梁计算）

荷载化为线均布荷载:

    q1=F′×0.3/1000=33.32×0.3/1000=9.996N/mm（用于计算承载力）

    q=F ×0.3/1000=27.32×0.3/1000=8.196N/mm

     抗弯强度验算：

     M