筒体模板及脚手架施工方案4.docx
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筒体模板及脚手架施工方案4
1、编制依据
1）重庆CBD总部供冷供热工程施工设计施工图；
2）《钢管脚手架、模板支架安全选用技术规程》（DB11/T583-2008）；
3）《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）；
4）《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ166—2008）；
5）《钢管脚手架扣件》GB15831-2006；
6）《建筑结构荷载规范》GB50009-2001。
2、工程概况
取水泵房：
地面高程约194m，底面设计最低标高约为150.291m，深度约43.709m，其中土层厚度21.71～23.39m，主要为素填土及少量原生土层，主要为褐色，有粉质粘土混砂泥岩块碎石，局部见少量的块瓦片、混凝土块等建筑垃圾组成。
砂泥岩块碎石及砖瓦片、混凝土块等硬质物含量约占30%～60%，为随意堆填，未经压实处理，呈松散状。
下部强风化厚度1.2～2.5m，为泥岩，紫红色，泥质结构，薄-中厚层状构造，岩体破碎。
强风化泥岩下伏中分化岩层，岩层厚度19.119～19.89m，中风化与强风化过渡段夹杂少量中风化泥岩，下部全为砂岩，砂岩呈灰黄色、麻黄色，中-厚层状构造，矿物成分主要由石英、长石组成，岩体完整。
取水泵房位于取水泵站内，为圆形深井，深度较深，为减少对周边环境的影响，同时基坑采用垂直开挖，为确保基坑边坡的稳定性，土层范围内基坑四周设置挡护桩，挡护桩直径1.5m的圆桩，间距3.312m桩基底部嵌入稳定的中风化层不小于6m，挡护桩平均深度约为28.3m，共计24根；挡护桩中心距筒体中心半径为12.65m。
筒体上口在挡护桩上设置一道厚1.2m，宽1.5m的环形冠梁，筒体开挖内部在挡护桩上设置牛腿及圈梁支撑，圈梁竖向间距4.5m（3.0m）；筒体上部土层范围内挡护桩间采用现浇钢筋混凝土挡板形式支护；下部岩层范围内采用锚喷支护，锚杆采用3Φ32普通砂浆锚杆，锚入破裂面稳定层内6.0m，锚杆间距3.312mX2.5m，岩层表面采用挂网喷射混凝土护面，喷射混凝土厚度0.25m。
筒体开挖以及初期支护完成后，筒体底板厚度采用钢筋混凝土浇筑，浇筑厚度为2.5m。
筒体内侧壁混凝土采用C30钢筋混凝土，抗渗等级P8，衬砌厚度1.5m，初期支护上部圈梁处等空隙均采用同等混凝土回填。
筒体内衬砌至高程184.85，衬砌完后筒体内净空18.0m底板厚度为2.5m。
3、施工顺序
筒体衬砌分为2个层次施工（见图1），首先施工筒体底部混凝土，再做侧壁混凝土施工，由下至上逐步施工。
底部混凝土分层浇筑完成，侧壁混凝土按照1.5m的高度分层向上浇筑
图1筒体主体结构施工流程图
筒体二衬结构侧墙拟采用1500（高）×2000mm（弧长）钢模板+满堂扣件式钢管脚手架体系。
环形接头处根据周长要求适当减短点弧长，以便拆模。
钢模板面板厚6mm。
4、模板及脚手架支撑体系
4.1底板模板支撑体系
底板为圆弧形底部，圆弧形底部完成后，将浇筑至H155.303，形成取水泵房底部。
底部边缘底板厚度为2500mm，筒体中心处底板结构高为4912mm,根据施工要求，在浇筑筒体底板时要同时施做500mm的筒体边墙（小边墙），模板用焊接在底板上的钢筋做支撑，且采用对拉杆将模板拉设。
如图2所示。
图2底板以上500mm井身边墙模板图大样图
4.2侧墙模板支撑体系
图3筒体脚手架及模板支撑体系图
（1）面板选择
井身边墙采用1500×2000mm弧形钢模板，面板厚度为6mm。
（2）背楞选择
紧靠模板安装100×100水平木背楞和100×100竖向木背楞，如图3所示。
在模板安装的同时，筒体内搭设1000×1000×1000mm满堂脚手架，为便于H184.85处平台梁板施工，梁下脚手架按照纵横间距500mm搭设。
在便于支撑的同时方便施工作业。
5、模板及支撑体系检算
5.1边墙模板检验计算
边墙模板计算载荷主要有：
新浇混凝土对模板侧面的载荷（永久荷载）、倾倒时产生的荷载和振捣混凝土时产生的荷载（可变荷载）。
（1）新浇混凝土对模板侧面的载荷
浇筑混凝土最大侧压力计算公式为：
F=0.22γc
β1β2V1/2
F=γcH
取二者较小值。
参数：
-新浇混凝土对模板的最大侧压力（KN/m2）荷载标准值；
γc–混凝土的重力密度（KN/m3），取24KN/m3；
-新筑混凝土的初凝时间（h），根据现场情况，取6小时；
-混凝土的浇筑速度（m/h）；取2.0m/h；
β1-外加剂影响系数，取1.2；
β2-混凝土塌落度影响修正系数，取1.15；
-混凝土侧压力计算位置入至新浇筑混凝土顶面的总高度（m），在二衬断面分层中，最高浇筑一层为3m（每模按照1.5m高度设计浇筑，考虑三套模板，第一套模板未拆除前，立设第二套模板，浇筑第二层，以此类推，故浇筑高度按照3m考虑）；
由此得：
F=0.22×24×6×1.2×1.15×21/2=61.8KN/m2。
F=24×3=72KN/m2
取二者中的较小值，即F=61.8KN/m2。
（2）倾倒时产生的荷载
倾倒混凝土产生的水平荷载作用在有效压头范围内，根据工程特点，浇筑时采用导管，水平荷载取2.0KN/m2。
（3）振捣混凝土时产生的荷载
振捣混凝土时产生的荷载作用在有效压头高度之内，取4.0KN/m2。
（4）荷载组合
永久载分项系数取1.2,可变荷载分项系数取1.4。
钢模板及支架设计荷载值乘以0.95进行折减。
模板侧向荷载设计值为：
F=（61.8×1.2+2×1.4）×0.95=73.1KN/m2
（5）结构检算
模板为1500×2000mm布置，横肋即为支点，间距600mm，将单块模板按近视水平布置设置，将每块模板简化为更小单元进行计算，当作为单向板考虑时，因此将单块模板简化为二跨等跨连续梁，面板区格中三面固结、一面简支，作用在梁上的均布线荷载为：
其计算简图如图4所示:
图4模板计算简图
①强度验算：
选用面板区格中三面固结、一面简支的最不利受力情况进行计算。
模板设计图：
一个单元格有lx=333mm,ly=375mm
Lx/ly=333/375=0.9。
查表得：
K0x=-0.0663,K0y=-0.0563,Kx=0.0289,Ky=0.0138,Kf=0.00196。
其中K0x、K0y、Kx、Ky为内力计算系数。
当取1mm宽板条作为计算单元，荷载q为：
q=0.0731×1=0.073N/mm
求支座弯矩：
M0x=K0x*q*（lx）2=-0.0663×0.073×（333）2=-536.69N·mm
M0y=K0y*q*（ly）2=-0.0563×0.073×（375）2=-577.95N·mm
面板的截面系数：
W=bh2/6=1×52/6=4.17mm3
则应力为：
δmax=Mmax/W=577.95/4.17=138.6Mpa<215Mpa
可满足要求。
求跨中弯矩：
Mx=Kx*q*（lx）2=0.0289×0.073×（333）2=233.94N·mm
My=Ky*q*（ly）2=0.0138×0.073×（375）2=141.67N·mm
钢板的泊松比v=0.3，故需换算为：
M（v）x=Mx+vMy=233.94+0.3×141.67=276.44N·mm
M（v）y=vMx+My=0.3×233.94+141.67=211.85N·mm
应力为：
δmax=Mmax/W=276.44/4.17=66.29Mpa<215Mpa
可满足要求。
②扰度验算
Bo=Eh3/（12（1-v2））=（2.1×105×53）/（12（1-0.32））=24.04×105N·mm
ωmax=Kf*q*l4/Bo=0.00196×0.073×（333）4/24.04×105=0.73mm
ωmax≤[ω]=333/400=0.83mm
可满足要求。
（6）横肋计算
图5横肋计算简图
横肋支承在竖向大肋上，可作为支承在竖向大肋上连续梁计算，如图所示，其跨距等于竖向大肋间距。
横肋上的荷载：
q=F.h1=0.073×375=27.4N·mm
[8的截面系数的截面系数W=25.3×103mm3,惯性矩I=101.3×104mm4。
将横肋简化为带悬臂三等跨连续梁，查表可得
最大弯矩Mmax=0.09×27.4×3332=2.73×105N·mm
①强度验算
δmax=Mmax/W=2.73×105/25.3×103=28.8Mpa<215Mpa
可满足要求。
②扰度验算
悬臂部分扰度
ω=（ql4）/（8EI）=（27.4×3334）/（8×2.1×105×101.3×104）=0.198mm
ω≤[ω]=333/500=0.666mm
满足要求。
跨中部分扰度
ω=（ql4）·（5-24λ2）/（384EI）=（27.4×3334）·（5-24×12）/（384×2.1×105×101.3×104）=-0.078mm
ω≤[ω]=333/500=0.666mm
满足要求。
（6）竖肋计算
图6竖肋计算简图
大模板主要承受混凝土的侧压力，3米高模板穿4道拉杆为支承点，按300+800+400+400+800+300mm分布。
选用扁钢—70×5，W=12.24×103mm3，I=42.87×104mm4。
竖肋下部荷载
q1=F·l=0.073×0.25×3000=54.75N/mm
竖肋为一端带悬臂的三跨连续梁，查表可得：
最大弯矩：
Mmax=0.07×54.75×8002=24.5×105N·mm
①强度验算
δmax=Mmax/W=24.5×105/12.24×103=200Mpa<215Mpa
可满足要求。
②扰度验算
最大扰度
ωmax=（ql4）·（5-24λ2）/（384EI）=（54.75×8004）·（5-24×（300/800）2）/（384×2.1×105×42.87×104）=1.054mm
ω≤[ω]=800/500=1.6mm
可满足要求。
组合的扰度为：
面板+横肋组合：
ω=0.73+0.198=0.928mm
面板+竖肋组合：
ω=0.73+1.054=1.784mm
故模板满足施工要求。
5.2墙脚手架检算
5.2.1侧墙脚手架横杆检算，
钢管截面特性
外径
（mm）
壁厚
（mm）
面积
（cm2）
截面惯性矩
（cm4）
截面模量
（cm3）
回转半径
（cm）
48
3.5
4.89
12.19
5.08
1.58
脚手架采用φ48*3.5钢管，A=489.31mm2，I=12.19×104mm4，W=5.08×103mm3，i=15.78mm。
脚手架布设为1000×1000×1000。
浇筑混凝土时模板产生的最大侧压力
=73.1KN/m2，脚手架单根横杆承受荷载为N=73.1×1.0×1.0=73.1KN。
强度验算：
N/A=73.1×103/489.31=149.4<
=205N/mm2
稳定验算：
中
为钢管的计算长度，验算时按取
=1.0m根据
=1000/15.78=63，查规范
=0.863。
所以
N/
A=73.1×103/0.863×489.31=173<
=205N/mm2
扣件式满堂脚手架抗风验算
由于该扣件式满堂脚手架位于深基坑内且四周被筒体包围所以风荷载对该脚手架影响较小甚至没影响，因此不进行该扣件式满堂脚手架抗风验算。
经过验算，侧墙模板支撑体系满足要求。
5.2.2梁板支撑系统检算
上图为取水泵房H184.85处平台梁板平面示意图，是施工过程中，考虑到同时和低水位管道同时施工，在低水位管道处正上方一直预留一个2m×4m的通道，在施工侧壁混凝土时，可在通道处加设横杆，施工完毕可将横杆去掉以保证低位水管的管节吊装和出碴。
平台板厚250（其中涉及板厚有150mm.200mm，此处均按250mm进行计算考虑），层高29.547m计算，平台梁宽为700，高1600，跨度取16.368m，板底模采用φ48×3.5mm钢管（实测平均壁厚达到3.2mm，为保证支撑架的安全性，允许承载力按0.85的折减系数）支承竹胶合板。
楼板底立杆纵距、横距取la=lb=1.0m（考虑直接支承在肋梁上），梁底立杆横距lb1=0.5m，立杆纵距la1=0.5m，模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度a=100mm，顶层横杆上铺枋木以增大接触面，竹胶合板厚17mm。
如图所示
5.2.2.1、支架计算所需的荷载参数
⑴、板底一纵、横距内（取计算单元）模板支架自重：
立杆：
（29.547-0.10-0.267）×0.0384=1.12KN
横杆：
1.0×4×0.0384=0.1536KN
纵杆：
1.0×4×0.0384=0.1536KN
直角扣件（支架顶主节点处按增加一扣件考虑）：
4×13.2×10-3=0.0528KN
对接扣件：
（18.4×10-3/16.368）×1.0×4=0.0045KN
2×4.33×1.0×0.0384
sin600×4.33ctg600
剪刀撑（每隔四排垂直两个方向设剪刀撑，计算支架自重时，考虑含剪刀撑计算单元，剪刀撑斜杆与水平的倾角近似取为α=600，）
1.0
4.33ctg600
=0.1=0.1382KN
旋转扣件：
8×14.6×10-3×=0.042KN
合计：
1.6647KN
⑵、平台梁底一纵一横距内（取计算单元）模板支架自重：
立杆：
（29.547-1.6-0.10-0.267）×0.0384=1.0591KN
横杆：
4×0.50×0.0384=0.0768KN
纵杆：
4×0.50×0.0384=0.0768N
直角扣件（梁底主节点处按增加一扣件考虑）：
4×13.2×10-3=0.0528KN
对接扣件：
（18.4×10-3/16.368）×0.5×4=0.0023KN
合计：
1.2678KN
⑶、永久荷载标准值
板底模板支架自重标准值：
1.6647KN
梁底模板支架自重标准值：
1.2678KN
板竹胶合板自重标准值：
0.3KN/m2
板钢筋自重标准值（每立方米钢筋砼）：
1.42KN/m3
梁钢筋自重标准值（每立方米钢筋砼）：
2.5KN/m3
新浇筑砼自重标准值：
24KN/m3
⑷、可变荷载标准值
施工人员及设备荷载标准值：
1.0KN/m2
振捣砼时产生的荷载标准值：
2.0KN/m2
5.2.2.2、验算砼楼板模板支架
计算简图如下：
⑴、大横杆验算：
砼楼板下大横杆按二跨连续梁计算（计算变形按三跨连续梁计算）
作用大横杆永久线荷载标准值
qk1=0.3×1.0+1.42×1.0×0.25+24×1.0×0.25=6.655KN/m
作用大横杆永久线荷载设计值
q1=1.2qk1=1.2×6.655=7.986KN/m
作用大横杆可变荷载标准值
qk2=1×1.0+2×1.0=3KN/m
作用大横杆永可变荷载设计值
q2=1.4qk2=1.4×3=4.2KN/m
作用大横杆线荷载设计值
q=q1+q2=7.986+4.2=12.186KN/m
大横杆受最大弯距
qlb2=×12.186×1.02=1.5233KN.m
1
8
1
8
M=
抗弯强度：
1.5233×106
2×5.08×103
M
W
σ===149.93N/mm2＜f=205×0.85=174.25N/mm2
满足要求。
lb4
100EI
按三跨连续梁计算的挠度：
9004（0.677×6.655+0.99×3）
100×2.06×105×12.19×104
ν=（0.677qk1+0.99qk2）
16368
1000
===1.953mm
＜×0.85=16.368×0.85=13.91mm
满足要求
⑵、扣件的抗滑承载力计算：
大模板传给立杆最大竖向力设计值
R=1.25qlb=1.25×12.186×1.0=15.2325＞RC=8KN
不满足要求，必须采用双扣件。
⑶、砼板模板支架立杆计算
支架立杆的轴向设计值为大横杆传给立杆最大竖向力与板底模板支架自重产生的轴向力设计值之和。
即：
N=R+1.6647×1.2=15.2325+1.6647×1.0=17.2301KN
模板支架立杆的设计长度：
l=h+2a=1.0+2×0.1=1.2m
取长度系数μ=1.5
取κ=1，＜［
］=210
取κ=1.155，
查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录C表C得φ=0.656由规范公式5.3.1-1验算支架立杆稳定性
≤f=205×0.85=174.25N/mm2
5.2.2.3、验算平台梁模板支架
⑴、荷载计算：
梁底模板自重标准值：
0.3×1.0=0.3KN/m
梁钢筋自重标准值：
2.5×1.0×1.6=4.0KN/m
新浇筑砼自重标准值：
24×0.7×1.6=26.88KN/m
振捣砼时产生的荷载标准值为2×1=2KN/m
合计：
恒载标准值为Gk=0.3+4.0+26.88=31.18/KN/m
活载标准值为Qk=2KN/m
⑵、横向水平杆计算
砼梁模板下按二跨连续梁计算，考虑最不利布置，计算简图如下
横向水平杆间距l1=0.5m。
。
作用横向水平杆线荷载（恒载）标准值
qk1=Gkl1/l3=31.18×0.5/1.0=15.59KN/m
作用横向水平杆线荷载（活载）标准值
qk2=Qkl1/l3=2×0.5/1.0=1KN/m
作用横向水平杆线荷载（恒载）设计值
q1=1.2qk1=1.2×15.59=18.709KN/m
作用横向水平杆线荷载（活载）设计值
q2=1.4qk2=1.4×1=1.4KN/m
作用横向水平杆线荷载设计值
q=q1+q2=18.708+1.4=20.108KN/m
0.125×20.108×5002
5.08×103
0.125ql22
W
Mmax
W
最大弯曲正应力
σmax=======
=123.70N/mm2＜f=205×0.85=174.25N/mm2
2×0.617×20.108×500
489
2Vmax
A
2×0.617ql2
A
最大剪应力为
τmax====
l24
100EI
=25.37N/mm2＜fv=120×0.85=102N/mm2,fv为钢材抗剪强度。
5004
100×2.06×105×12.19×104
挠度υmax=（0.677qk1+0.99qk2）
l2
250×
=（0.677×15.59+0.99×1）×
=0.287mm＜×0.85=2×0.85mm=1.7mm。
以上计算表明搭设满足要求。
⑶、扣件计算
横向水平杆通过扣件传给立杆竖向力设计值
RA=（0.5q1+0.5q2）l2=（0.5×18.709+0.5×1.4）×0.5
=5.0273KN＜RC=8KN（为直角扣件、旋转扣件单件抗滑承载力设计值）。
计算满足要求。
⑷、脚手架立杆计算
横向水平杆及立杆间距均为0.5m，即计算单元为0.5m范围，计算单元内立杆自重NG=0.4589KN。
φ48钢管回转半径i=1.58cm，计算长度系数μ=1.6
取κ=1，长细比λ=κμh/i=1.6×120/1.58=122＜［λ］=210
取κ=1.155，长细比λ=κμh/i=1.155×1.6×120/1.58=140
轴心受压构件的稳定系数φ=0.277
计算立杆段轴向力设计值
5.5780×103
0.277×489
N
φA
N=RA+1.2NG=5.0273+1.2×0.4589=5.5780KN
则有===41.18N/mm2＜f=205×0.85=174.25N/mm2
计算满足要求。
6、模板及脚手架施工方法
6.1脚手架施工
6.1.1脚手架搭设
脚手架采用满堂方法搭设，采用立杆的纵距1.0米，立杆的横距1.0米，横杆纵横距均为1.0m，步距为1.0m，梁下脚手架采用纵横间距0.5米的方式进行搭设，搭设高度为29.547m。
脚手架搭设流程：
在底板上弹线、立杆定位→摆放扫地杆→竖立杆并与扫地杆扣紧→装第一道横杆和纵杆并与各立杆扣紧→装第二道横杆和纵杆并与各立杆扣紧→加设临时斜撑杆→逐层安装纵杆、横杆及斜撑→铺设脚手板。
1）立于土地面之上的立杆底部应加设宽度≥200mm、厚度≥50mm的垫木、垫块或其他刚性垫块，每根立杆的支垫面积应符合设计要求且不小于0.15m2。
2）脚手架底部必须设置纵、横向扫地杆。
纵向扫地杆用直角扣件固定在距底板表面不大于200mm处的立杆上，横向扫地杆应用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。
3）立杆垂直度偏差不得大于架高的1／200。
4）立杆接头除在顶层可采用搭接外，其余各接头必须采取对接扣件。
5）立杆上的对接扣件应交错布置，两相邻立杆接头不应设在同步同跨内，两相邻立杆接头在高度方向错开的距离不应小于500mm，各接头中心距主节点的距离不应大于步距的1／3，同一步内不允许有二个接头。
6）横杆长度不宜小于3跨，并不小于6m。
7）横杆对接扣件连接、对接应符合以下要求：
对接接头应交错布置，不应设在同步、同跨内，相邻接头水平距离不应小于500mm。
并应避免设在纵向水平跨的跨中。
8）同一排横杆的水平偏差不得大于1／300。
9）杆件在节点处的端头伸出长度应不小于100mm。
10）脚手板一般应设置在三根以上横杆上，当脚手板长度小于2m时，可采用两根横杆，并应将脚手板两端与其可靠固定，以防倾翻。
脚手板平铺，应铺满铺稳，靠墙一侧离墙面距离不应大于150mm，拐角要交圈，不得有探头板。
11）斜撑应用旋转扣件固定在与之相交的横杆或立杆上，旋转扣件中心线距主节点的距离不应大于150mm。
6.1.2脚手架拆除
脚手架拆除工艺流程为：
拆除可调托架→拆除脚手板→逐层拆纵杆、横杆、斜撑→拆立杆→清除扣件→按规格堆码。
1）拆架前在地上用绳子或铁丝先拉好围栏，施工现场没有监护人，没有安全员，没有责任工程师在场的情况下，不准拆除。
2）架子拆除程序应由上而下，按层按步拆除。
先清理架上杂物，如脚手板上的混凝土、砂浆块、U型卡、活动杆子及材料。
3）拆杆和放杆时必须由2--3人协同操作，拆横杆、纵杆时，应由站在中间的人将杆传递，其余人员接到杆拿稳拿牢后，传杆人员才准松手，严禁往下乱扔脚手料具。
4）拆下来的脚手杆要随拆、随清、随运，分类、分堆、分规格码放整齐，要有防水措施，以防雨后生锈。
扣件要分型号装箱保管。
5）拆下来的钢管要定期重新外刷一道防锈漆，刷一道调合漆，扣件要上油润滑。
6）严禁架子工在夜间进行架子搭拆工作。
未尽事宜工长在安全技术交底中做详细的交底，施工中存在问题的地方应及时与技术部门联系，以便及时纠正。
6.2模板施工
6.2.1模板安装施工
模板安装工艺：
按位置拼装组合模板→连接竖向背楞→连接水平背楞→与脚手架用可调托架连接→调整平整度、弧度、垂直度→检查验收。
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