地下室外墙单侧支模
专 项 施 工 方 案
浙江耀华建设集团有限公司
2012年3月
1一、编制依据
1、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)； 2、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)； 3、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
4、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2002)； 5、《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）； 6、建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002） 7、建筑工程施工质量统一标准（GB50300-2001） 8、混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002） 9、明珠国际商务中心地下室基坑围护设计方案
10、本工程地下室设计图纸及图纸会审、设计变更、设计交底、联系单和其他文
件
11、国家及浙江省的有关标准图集
12、国家及浙江省的有关规范、规程和标准
13、杭州市现行的有关文明施工和安全生产相关规定
14、高博恒睿安全计算软件
二、前言工程概况
（一）工程基本情况
杭政储出（2007）46号地块（暂名杭州明珠国际商务中心B6号楼）位于杭州市钱江新城开发区，地块北面为五星路，西面为清江路，南临钱塘江，东接新建建筑物。工程总用地面积4366㎡，总建筑面积25422m2㎡，包括1幢10层小高层和两层（局部三层）地下室，地上建筑面积14595㎡m2，地下建筑面积10827㎡m2，建筑高度49米。由杭州金基房地产开发有限公司投资开发，杭州绿城建设管理有限公司代建，浙江省建筑设计研究院设计，中国建筑西南勘察设计研究院有限公司勘察，浙江中兴工程建设监理有限责任公司监理，浙江耀华建设集团工程有限公司总承包。工程质量、安全由杭州市质量安全监督总站监督。
（二）、工程设计概况
本工程设计使用年限50年，建筑结构安全等级二级，建筑耐火等级一级，结构体系采用框架-核心筒结构，建筑抗震重要性类别为丙类，抗震等级为剪力墙二级，框架三级，设防裂度均为六度。基础采用大直径钻孔灌注桩，围护体系采用钻孔桩排桩加两道钢筋混凝土支撑，三轴水泥搅拌桩止水帷幕，降水采用自流深井坑内坑外全降水，基坑等级为一级基坑。本工程±0.000相当于黄海高程11.400米。
（三）地下室外墙设计情况
B6楼南侧为地下三层,层高至下而上分别为4.20m、4.8m、4.6m，地下室外墙厚度分别为450mm、400mm、350mm；北侧为地下二层,层高至下而上分别为4.2m、4.98m，地下室外墙厚度为450mm、400mm，外墙配筋详见结构图各外墙剖面。
由于地处钱江新城，为最大限度利用土地资源，B6楼地下室外墙边线与用地红线距离较小，其中东侧距红线1.0m，西侧距红线1.4m，南侧距红线2.3m，北侧距红线2.4m（具体详见基坑总平面图）。加上围护体系尺寸影响，地下室外墙外边至围护
桩内侧的理论净尺寸仅0.2m，此空间仅可满足外墙外防水找平及防水层粘贴，无法按照常规方法对外墙进行双面支模并加固施工，所以只能采用室内单侧支模方案。
地下室剖面图三、施工部署
1、施工难点分析
1.1地下室外墙厚度厚，层高较高，混凝土在浇筑过程中产生的侧压力较大，因此模板支撑体系必须有足够的强度、刚度和稳定性；
1.2外墙距围护距离仅0.2m，无法满足双面支模空间要求，只能采用单面支模体系；而外墙外侧防水层又不允许穿透，导致加固体系完全依赖于单面斜撑或对撑，不确定因素较多；
1.3因地处钱塘江边高地下水位区域，地下室外墙抗渗要求较高，外墙水平施工缝一般留置在距底（楼）板面300mm的高度，常规要求外墙宜与梁、板混凝土整体浇筑，如果外墙模板体系失稳将造成梁、板模板体系的坍塌。
1.4地下室施工工期紧张，而外墙总长度共245m，工程量较大，其施工方案的合理与否直接关系到施工进度。
2、支模体系方案选择 2.1方案选择原则:
a、遵循经济、便于就地取材的原则； b、遵循结构体系与临时围护体系分离的原则； c、遵循形成独立受力体系与支撑体系的原则； d、遵循便于施工与质量控制的原则； 2.2方案选择
结构竖向构件的模板体系加固一般依赖于穿透构件的螺杆和围合于构件外围的抱箍来实现。由于本工程地下室外墙外侧距离很小，无法进行双面支模，只能单侧支模。按照常规，单面模板加固可采用对拉螺杆与围护桩竖向钢筋焊接的方法，其效果与普通双面支模体系中的对拉螺杆效果一致。但考虑围护桩与外墙间隔防水层，如凿出桩身钢筋焊接对拉螺杆将破坏防水层，影响防水效果；而且这种对拉螺杆的型式将围护临时结构与主体永久结构刚性连接，随着主体结构的逐步施工，结构荷载增加所形成的结构沉降，以及围护因换撑导致的局部位移、变形等产生的巨大应力将通过对拉螺杆传递，有可能导致外墙螺杆周边混凝土拉动破坏，造成结构安全隐患与渗水问题。将在围护结构换撑过程中由于各种原因造成的围护变形直接导致外墙受力开裂，从而出现渗漏现象。
因此，总结以往施工经验并结合本工程实际，拟采取单面支模结合扣件式钢管支撑体系的施工方案，即外墙内侧支设单面木模，设置单头螺杆、次楞、主楞，侧向压力通过连接墙板主楞与地面地锚的钢管传递至底板或楼面。此方案的主要优点在于：
(1)、外墙结构与围护结构完全脱离，可避免由于相对变形造成结构破坏；
(2)、就地取材，所采用的材料均为当前建筑工程中常用的材料，其材料性能、使用效果均有实践证明；
(3)、施工工艺简单，对施工人员的技术要求一般，施工过程便于检查与验收； 3、扣件式钢管单侧支模体系 3.1系统组成与材料选择
扣件式钢管单侧支模体系由紧固部分、支撑部分与锚固部分组成。紧固部分包括面板、次楞、主楞与单侧螺杆，支撑部分包括竖撑、斜撑与压杆，锚固部分包括地锚杆、连杆、抗浮筋。
紧固部分：面板采用16-18mm厚釉面木模板，次楞选用φ48×3.2钢管，竖向设置@450mm，主楞为双钢管@450mm，横向设置，主楞固定采用单头螺杆，φ12Q235钢筋l=150mm@450。
支撑部分：竖撑、斜撑与连杆均采用φ48×3.2钢管，纵向间距@600mm；竖撑为双钢管，通长设置于横向主楞外侧；斜撑上口与竖撑相交处为丝口顶托，下口与地锚杆连接撑于底板或楼板；负二层部分斜撑利用角撑作为支座，以用来分解作用在楼板上的作用力。可以大大提高楼面的安全性。
锚固部分：底板采用φ48×3.2=550mm（预埋350mm）钢管，楼面采用φ25钢筋l=550mm（预埋350mm），斜杆与地锚杆相交处通过纵向钢管用活动扣件扣紧，并在地锚纵向连杆下部设置与斜撑反向的三角形木榫塞紧下部空隙，斜杆与地（楼）面相交处预留凹槽，确保斜撑直顶在底板或楼板砼上。
4、施工方案与技术措施 4.1地下室外墙施工顺序及工况
（1）地下三层位置外墙浇筑，墙厚为450㎜，浇筑高度4200㎜。
（2）地下二层楼面至自行车库楼板位置外墙浇筑，墙厚400㎜，浇筑高度3450㎜。 （3）自行车库楼面至地下一层楼板（局部为地下室顶板）位置外墙浇筑,墙厚400㎜，浇筑高度1350㎜。
（4）地下一层楼面以上外墙浇筑（局部为单侧支模），墙厚350㎜，浇筑高度5500㎜（单侧支模高度400㎜）
4.2施工流程施工准备——预留预埋——设置单头螺杆、面板拼装——安装次楞、主楞——调整至设计尺寸——安装竖撑、斜撑——安装纵向稳定杆件并加固——支模架搭设——平板铺设——梁板钢筋绑扎——砼浇捣 4.3系统设置控制要点（地下三层）
根据地下室外墙单侧支模施工工况，地下三层的浇筑高度最大，为本工程最不利位置。因此，选择地下三层地下室外墙为本工程样板，建立受力分析模型，其余位置均以此为标准，参照实施。
（1）、预埋预留：地下室底板浇筑前，分别在距外墙2m、3m、4.5m处预埋长度≥0.5m（锚固长度不小于305mm）的短钢管作为地锚支撑点。内转角处按45度角设置预埋点。地锚纵向间距为600mm，底板上的预埋支撑点均采用纵横通长钢管连成整体。外墙翻边内沿纵向预埋Φ14螺杆，间
距同竖撑间距，距翻边0.2m处预埋Φ16钢筋，作为抗浮拉结点备用。下部同时为保证斜撑稳定性，采用Φ48×3.2钢管预埋在距外墙0.5m的底板（楼面）上作为斜拉钢管拉结点。并在底板（楼板）上泛泛边内预埋Φ14螺杆。
（2）、单头螺杆安装：在外墙钢筋绑扎完成并验收后，焊接单头螺杆；单头螺杆采用φ12Q235钢筋l=150mm@450双向，按照外墙位置线吊线焊接，螺杆外露尺寸以满足主楞加固为宜；单头螺杆仅起固定主楞的作用，且不穿透外墙，故无需焊接止水片。外墙翻边止水钢板上口斜向增加一根穿墙螺杆，分别与外墙内外主筋、止水钢板焊接牢固，此螺杆与导墙内预埋的螺杆一起，直接作为竖撑的加固螺杆。
（3）、模板拼装与紧固：模板采用18mm釉面木模板，按照预排的螺杆间距在现场弹线打孔，逐块拼装成整体后，放置竖向次楞，横向主楞，并将单头螺栓用“3”型调节件暂紧固上。
（4）、支撑系统设置：在墙板模板整体拼装完毕并调校到位后立即进行竖撑与斜撑设置。竖撑采用双钢管，尽量靠近次楞与主楞交叉点设置，下部与预埋在导墙内的螺杆连接，作为底部侧压力主要受力点，根部与预埋的抗浮钢筋焊接，作为抗浮支点。斜撑通过活动扣件与竖撑、地锚连接，斜撑与竖撑交点共6点，分别位于距地面900mm、1500mm、2000mm、2500mm、3100mm、3700mm处，其中自下而上第一、二、道斜撑固定于第一排地锚，第三、四、道斜撑固定于第二排地锚，第五、六道斜撑固定于第三排地锚。斜撑与竖撑、斜撑与地锚均采用双扣件连接，同时斜撑必须直撑到地面预留凹槽处，以确保传力效果。地锚纵向连接钢管与斜撑支点下部必须用木塞塞紧，防止由于地锚纵向连接钢管产生挠度导致墙板炸模。
（4）、支撑稳定杆设置：将斜撑通过钢管扣件呈反三角连接，同时在连接结点处设置纵横通长连杆，要求所有斜撑杆单段长度不大于2米，以保证斜撑杆件稳定。
（5）支模架搭设：将外墙板加固完毕后，再进行支模架的搭设，支模架支撑系统采用扣件式钢管模板支模架。立柱、纵横钢管、剪刀撑和扫地杆等材料均为φ48×3.2直缝电焊钢管。扣件由可锻铸铁制作，分为直角扣件、旋转扣件、对接扣件，在螺栓拧紧扭力矩达65N?m时，不得发生破坏。梁、板侧模、底模选用900mm×1800mm×18mm机制九夹板，模板下部龙骨支撑采用50×100×2000mm木方，梁底梁侧方木均垂直于梁截面设置，大梁侧面加固内龙骨采用60×80木方，外龙骨采用φ48×3.0钢管，对拉措施采用直径φ12Q235钢筋。立柱钢管纵横间距、龙骨间距、对拉螺栓间距均由计算确定，扫地杆离地高度均为200mm，纵横水平钢管步距均为1.5米，立柱上端伸出顶部水平杆件均为100mm，纵横剪刀撑及水平剪刀撑的设置间距等详见支模架搭设构造要求。
4.4系统示意图地下室外墙转角位置斜撑支设平面图
四、系统受力计算 （一）计算依据
《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）；
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2002)； 《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)； 《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)； 《钢结构设计规范》(GB50017-2003)； （二）系统受力分析
侧向力传递路线：外墙侧向压力→面板→次楞→主楞→竖撑→斜撑→结构楼（地）面。 （三）主要参数
剪力墙参数：厚度450mm；高度4200mm；
主楞材料：φ48×3.2的双钢管；主楞竖向间距分别为：250,450,450,450,450,600,600,600mm； 次楞材料：φ48×3.2钢管；水平间距为450mm
穿墙螺栓：直径14mm；水平间距为450mm（四）计算书 1、墙模板荷载标准值计算
按《施工手册》，新浇混凝土作用于模板的最大侧压力，按下列公式计算，并取其中的较小值: 其中γ--混凝土的重力密度，取24kN/m3； t--新浇混凝土的初凝时间，取5h； T--混凝土的入模温度，取20℃； V--混凝土的浇筑速度，取0.5m/h； H--模板计算高度，取3.95m； β1--外加剂影响修正系数，取1.2； β2--混凝土坍落度影响修正系数，取1.15。
分别计算得25.76kN/m2、94.8kN/m2，取较小值25.76kN/m2作为计算荷载。 计算中采用新浇混凝土侧压力标准值q1=25.76kN/m2
根据（JGJ162-2008）规范考虑倾倒混凝土对垂直模板侧压力标准值：q2=2kN/m2 有效压头高度h=25.76/24=1.073m
2、墙模面板计算 (1)均布线荷载作用
依据（JGJ162-2008）规范规定，从下列组合值中取最不利值确定： q1=0.9×(1.2×25.76+1.4×2)×(4.2-0.25)=119.846KN/m q1=0.9×(1.35×25.76+1.4×0.7×2)×(4.2-0.25)=130.596KN/m 根据以上两者比较取q=130.596KN/m作为设计值 计算简图 弯矩图(kN.m) 剪力图(kN)
计算得最大弯矩Mmax=1.175kN.m；最大剪力V=23.506KN；最大变形υmax=0.13mm；最大支座力Rmax=43.095N
面板弹性模量E=8000N/mm2
净截面抵抗矩W=395×1.82/6=213.3cm3 截面惯性矩I=395×1.83/12=191.97cm4 (2)强度验算
面板的最大应力计算值σ=M/W=1.175×106/(213.3×103)=5.509N/mm2 f--面板的抗弯强度设计值25N/mm2 面板的抗弯强度满足要求! (3)抗剪验算
截面抗剪强度必须满足下式： τ=3V/(2bh)≤fv
面板受剪应力τ=3×23.506×103/(2×3950×18)=0.496N/mm2 面板抗剪强度设计值[fv]=1.8N/mm2 面板抗剪验算满足要求！ (4)挠度验算
面板的最大挠度计算值:ν=0.13mm；
面板最大容许挠度[ν]=300/250=1.2mm 面板的挠度验算满足要求!
3、次楞计算(1)荷载作用 次楞采用60mm×80mm的木方 截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W=6×82/6=64cm3 I=6×83/12=256cm4
依据（JGJ162-2008）规范规定，从下列组合值中取最不利值确定： q=0.9×(1.2×25.76+1.4×2)×0.3=9.102KN/m q=0.9×(1.35×25.76+1.4×0.7×2)×0.3=9.919KN/m 根据以上两者比较取q=9.919N/m作为设计值 计算简图 弯矩图(kN.m) 剪力图(kN)
计算得最大弯矩M=0.628kN.m；最大剪力V=4.464kN；最大变形υ=0.05mm；最大支座力N=7.963kN (2)强度验算
次楞最大应力σ=0.628×106/64000=9.813N/mm2 次楞的抗弯强度[f]=16.83N/mm2 次楞抗弯强度满足要求! (3)抗剪验算
截面抗剪强度必须满足下式： τ=3V/(2bh)≤fv
次楞受剪应力τ=3×4.464×103/(2×60×80)=1.395N/mm2 次楞抗剪强度设计值[fv]=1.6N/mm2 次楞抗剪验算满足要求！
(4)挠度验算
次楞的最大挠度计算值:ν=0.05mm； 次楞最大容许挠度[ν]=600/400=1.5mm
次楞的挠度验算满足要求!4、主楞计算 (1)荷载作用
主楞承受次楞传递的集中力，取次楞最大支座力7.963kN，按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算 主楞采用φ48×3.2的双钢管 截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W=9.46cm3 I=22.702cm4 计算简图 弯矩图(kN.m) 剪力图(kN)
计算得最大弯矩M=0.418kN.m；最大剪力V=5.175kN；最大变形υ=0.04mm；最大支座力N=9.156kN (2)强度验算
主楞最大应力σ=0.418×106/9460=44.186N/mm2 主楞的抗弯强度[f]=205N/mm2 主楞抗弯强度满足要求! (3)挠度验算
主楞的最大挠度计算值:ν=0.04mm； 主楞最大容许挠度[ν]=300/400=0.75mm 主楞的挠度验算满足要求! 4、穿墙螺栓计算 验算公式如下:
N<[N]=f×A
其中N--穿墙螺栓所受的拉力； A--穿墙螺栓有效面积(mm2)
f--穿墙螺栓的抗拉强度设计值，取178N/mm2 穿墙螺栓型号:M14；查表得：
穿墙螺栓有效直径:11.55mm；穿墙螺栓有效面积:A=104.774mm2 穿墙螺栓所受的最大拉力:N=13.884kN
穿墙螺栓最大容许拉力值:[N]=178×104.774/1000=18.65kN； 穿墙螺栓受力满足要求！
5、竖撑计算
主楞采用φ48×3.2的双钢管，主楞承受次楞传递的集中力，按照集中荷载作用下连续梁计算集中荷载P取次楞的最大支座力13.884kN 截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W=9.46cm3 I=22.702cm4
计算得最大弯矩M=3.562kN.m；最大剪力V=14.402kN；最大变形υ=0.11mm；最大支座力N=16.716kN6、斜撑、压杆验算（1）计算简图
R取最大支座力16.7kN，斜撑按照轴向受压计算。斜杆受到轴力自下而上依次为: N1=18.28KN N2=20.91KN N3=20.14KN N4=21.8KN N5=21.49KN
最大轴力在第四道斜撑上，Nmax=24.75KN,l=3m,α=35，β=42，F2max=21.8KN （2）斜撑强度验算
f=N/φA
钢管φ48×3.2截面回转半径i=15.9mm；长细比λ=L0/i=245.6
轴心受压立杆的稳定系数φ根据λ由（JGJ162-2008）附录D采用，取值0.357 钢管φ48×3.2立杆的截面面积A=450mm2 N/φA=21.49×1000/(0.357×450)=133.77N/mm2 钢材的抗压强度设计值f=205N/mm2 斜杆稳定性满足要求!
因斜撑所受轴力均超过11KN,所以斜撑与竖撑连接全部采用丝口顶托。 （3）压杆计算
压杆与竖撑通过双扣件连接，双扣件抗滑移摩擦阻力按14.01KN考虑，满足要求。 五、地下二层外墙支模控制要点
地下二层外墙支模方案参照地下三层，但地下二层较地下三层存在差异，需进行针对性设计。 1.地下二层设有自行车库夹层，地下室外墙需分两次浇筑，第一次为地下二层楼面至自行车库楼板位置的外墙浇筑，浇筑高度为3.45m，第二次为自行车库楼面至地下一层楼板（局部为地下室顶板）位置外墙浇筑,浇筑高度1.35m。其中，第一次浇筑时，斜撑可与地下二层楼板位置的预埋件连结；在第二次浇筑时，按地下三层设计原则，斜撑应与自行车库楼板位置的预埋件连结，但因自行车库夹层为局部挑空设计，无法统一按此原则设置斜撑。鉴于此，进行以下针对性方案设计：（1）在进行地下二层外墙第一次混凝土浇筑时，在墙顶预埋B12螺杆，作为地下二层第二次外墙浇筑时的墙体底部加固的预埋件；（2）在自行车库局部挑空位置的外墙封模时设置两道斜撑，与地下二层楼板位置的第三排地锚连结；（3）先行施工地下室外墙周边一圈的框架柱，并以此作为外墙钢管对撑的支点。具体做法详见自行车库挑空位置单侧支模支设示意图。
自行车库挑空位置单侧支模支设示意图
2.地下二层、自行车库楼板厚度为250mm、150mm不等，较地下三层1000mm的底板而言，厚度与承载能力相差较大。因此，预埋件的设置方式需进行更改，取消钢管预埋，改为预埋C25的钢筋；在地下二层外墙浇筑时，地下三层核心筒区域外的所有承重架均不得拆除，直至地下二层位置的外墙全部浇筑完毕且达到终凝。地下二层外墙单侧支模要求及核心筒区域外承重架间距及设置要求详见地下二层外墙单侧支模支设示意图。
地下二层外墙单
侧支模支设示意图
六、质量保证措施
1、钢管、扣件均采用符合国家相应规范要求的材料，并经抽样检验合格后方可使用； 2、所有扣件拧紧后应抽样采用专用扭矩扳手检验拧紧力矩不小于55N·m；
3、外墙混凝土浇筑总体分两层浇筑振捣，第一层高度2.5m，第二层2?m,并沿外墙均匀浇筑，每小时浇灌高度控制在0.5m左右，在下层混凝土初凝前开始上层混凝土的浇筑，但振动棒宜插入交界面500mm即可。同时利用泵送软管降低混凝土自由倾落高度，以控制混凝土浇筑对模板的侧压力。混凝土浇筑对施工操作人员先进行预先交底，先对外墙进行混凝土的浇筑，等外墙浇筑完之后再进行平板的浇筑，外墙浇筑过程中有施工管理人员控制砼的浇筑高度，使整个过程有组织、有分工，连续有序的进行，现场浇筑实行责任分区负责。
4、施工顺序安排上，先浇筑内墙与独立柱，为外墙模板体系提供支撑点，增强整体稳定性。 5、为防止因扣件滑移导致炸模，斜撑与竖撑交界处均采用丝口顶托支撑，与楼面交接处预留凹槽或后凿凹坑，确保支撑体系牢固。
6、斜撑杆后加稳定联杆应保证杆件单段长度不大于2米。 地锚部分预埋螺杆、钢筋
反支撑节点斜撑节点
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