一种适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模体系及其支模浇捣施工方法

摘要

一种适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模体系，是由槽坑底部垫层、抗浮钢筋、模板和钢管支撑架构成的一个倒四棱台内模；所述槽坑底部垫层位于槽坑底部，抗浮钢筋预埋在槽坑底部并与槽坑底部垫层浇注连成一体；钢管支撑架由纵横向水平钢管、竖向钢管和加固剪刀撑钢管组成，钢管之间采用扣件式钢管搭设成倒四棱台的形状，钢管支撑架与抗浮钢筋相连接，模板为倒梯形，安装在钢管支撑架形成的四个倒梯形斜面外侧，底边固定在槽坑底部垫层上，在槽坑底部垫层上、围绕模板外侧有一混凝土砌块构成的加固圈；将该支模体系用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模浇捣施工方法改变了传统大型深槽坑陡坡面垫层的施工方式，施工方法科学、总体施工进度快、质量好。

说明书

技术领域

本发明涉及一种地下室结构垫层施工方法以及支模体系，特别是一种适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模体系及支模浇捣施工方法。

背景技术

地下室结构垫层是重要的建筑施工环节，其施工质量的好坏对建筑结构和后续的地下室底板防水施工影响巨大。

在传统施工中，由于垫层混凝土的流动性和缺少阻拦，为了保证槽坑壁的垫层在施工时，不会因为重力作用下的混凝土流动下滑而造成垫层的厚度不均和混凝土的浇捣困难，通常需将电梯井坑及桩承台坑等大型槽坑的坑壁设置成适合混凝土浇筑的缓坡斜面或采用砌砖胎膜的方式进行。

但是，使用传统施工方法处理较深的大型槽坑陡坡面就会出现以下问题：

问题1：如果为了保证混凝土垫层能够顺利浇捣而放坡过缓，不仅增加了不必要的土石方开挖量，还会导致井坑体积变大，最后使得大型槽坑的结构混凝土浇筑量巨幅增加，造成不必要的经济损失与浪费。

问题2：如果使用砌筑砖胎膜并抹灰的方式进行大型深槽坑陡坡面施工，其施工工序繁琐，施工进度慢，存在高空作业等危险，经济效益较差。

问题3：不适用于岩溶地质情况，在熔岩地质条件的土方开挖时，大型槽坑的坡面处往往会出现坑坑洼洼的不规则岩石面，直接在岩石表面浇筑垫层混凝土的话，成型困难，施工质量难以控制，容易浪费材料及返工。

问题4：陡坡面垫层需分仓浇捣混凝土，振捣不充分，成型质量差，施工速度慢，影响后续防水层施工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种施工时土石方开挖量较少、施工速度快、质量好的“一种适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模体系及其支模浇捣施工方法”，以克服传统施工方法的不足之处，解决大型深坑陡面垫层施工难的问题。 

解决上述问题的技术方案是：一种适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模体系，其特征在于，该支模体系是由槽坑底部垫层、抗浮钢筋、模板和钢管支撑架构成的一个倒四棱台内模；所述槽坑底部垫层是位于槽坑底部、用于支撑整个模板体系的一块整平混凝土模板，所述抗浮钢筋预埋在槽坑底部并与槽坑底部垫层浇注连成一体；所述钢管支撑架由纵横向水平钢管、竖向钢管和加固剪刀撑钢管组成，钢管之间采用扣件式钢管搭设成倒四棱台的形状，钢管支撑架与抗浮钢筋相连接，所述模板为倒梯形，安装在钢管支撑架形成的四个倒梯形斜面外侧，底边固定在槽坑底部垫层上。

所述的一种适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模体系的进一步技术方案是：在槽坑底部垫层上、围绕模板外侧有一加固圈，所述的加固圈或是由水泥砌块砌筑构成或是直接浇筑制成。

所述抗浮钢筋采用Φ16以上钢筋弯折成回型。

所述模板采用15mm厚以上胶合板或枋木。

其相关的另一技术方案是：一种适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模浇捣施工方法，它是利用本发明上述的一种适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模体系实现大型深槽坑陡坡面垫层的支模浇捣施工的方法，它包括以下步骤：

A. 槽坑土石方开挖及修整：根据槽坑设计尺寸进行土石方开挖，开挖时需要分层进行开挖，不可一次开挖到底，并及时修整槽坑表面；

B．坑底混凝土垫层及预埋抗浮钢筋施工：按照施工方案，在槽坑底部预埋好用于连接钢管支撑架的抗浮钢筋后，浇捣位于坑底部分的槽坑底部垫层混凝土直至设计标高；抗浮钢筋采用Φ16以上钢筋弯折成回型，与槽坑底部垫层浇注连成一体；

C．放出槽坑上口控制点及下口控制点线：在已经完成浇筑的槽坑底部垫层混凝土垫层面上放出槽坑下口控制线，在槽坑附近的陡坡面上放出槽坑上口控制点，从而完成槽坑陡坡面垫层上下口定位控制；

D．围砌或浇筑加固圈：为了防止槽坑陡坡面混凝土浇捣时，下口底部压力过大导致混凝土漏浆，在已完成的槽坑底部垫层混凝土面上围砌一圈混凝土砌块形成加固圈或是浇筑一圈混凝土加固圈，加固圈位置位于之后安装的模板外侧； 

E. 搭设钢管支撑架：在完成土石方开挖的深坑内部根据深槽坑的设计尺寸、形状搭设钢管支撑架，钢管支撑架由纵横向水平钢管、竖向钢管和加固剪刀撑钢管组成，钢管之间采用扣件式钢管搭设成倒四棱台的形状。

F. 铺设模板及加固：完成钢管支撑架搭设后即进行槽坑的四个倒梯形斜面的模板安装，安装时模板选用15mm厚以上胶合板和枋木进行，并做好加固措施；

G.浇捣斜面垫层混凝土: 对处于槽坑陡坡面和倒四棱台内模的模板之间待浇捣的槽坑陡坡面垫层部分进行混凝土浇捣施工，混凝土浇捣施工需要分层浇筑，并严格做好混凝土振捣与养护；

H. 拆除支模体系：待浇捣的槽坑陡坡面垫层部分的混凝土达到拆模强度的时候即可进行整个支模体系的拆除。

所述的一种适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模浇捣施工方法的另一技术方案是：当深槽坑陡坡面不太大时，也可以省略步骤D,即：不用设置加固圈，在实施步骤C后直接进行步骤E的施工。

与现有技术相比，本发明之“一种适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模体系及其支模浇捣施工方法”具有以下有益效果：

1、能大大减少土石方的开挖量、减少人力物力浪费，经济效益好：

由于采用本发明一种适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模体系，因此，可以按设计尺寸完成深坑的土石方开挖、修整，并在完成槽坑底部垫层施工后再进行深坑内的钢管支撑架搭设；因此，克服了“为了保证混凝土垫层能够顺利浇捣而放坡过缓，增加了不必要的土石方开挖量”的问题。

2、改变了传统大型深槽坑陡坡面垫层的施工方式，施工质量好：

由于采用本发明一种适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模体系，因此，无需分仓浇筑，可一次浇捣成型，降低了施工难度，加快施工进度。

3、能保证设计者对槽坑的设计意图，确保槽坑的陡坡面甚至直壁的设计完整呈现，保证能够顺利进行混凝土浇捣施工。

本发明一种适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模体系在槽坑底部预埋抗浮钢筋，该钢筋与槽坑底部垫层1浇注连成一体；从而保证钢管支撑架在槽坑陡坡面垫层混凝土浇捣时不会浮起或移位；该支模体系在在槽坑底部垫层面外周围砌一圈混凝土砌块31构成的加固圈3，能防止混凝土浇捣时模板底部压力过大出现漏浆的问题；保证能够顺利进行混凝土浇捣施工。

4、施工方法科学、总体施工进度快，过程安全，完成后的垫层尺寸误差小、表面平整、密实、厚度控制优良，成品质量好：

由于本发明采用支设模板的方式进行垫层施工，钢管支撑架搭设前需在槽坑陡坡面上放出尺寸控制线，并严格按照设计需要尺寸进行钢管架的搭设和模板的安装及加固，因此，总体施工进度快，过程安全，完成后的槽坑陡坡面垫层尺寸误差小、表面平整、密实、厚度控制优良，成品质量好。

由于具有以上特点以及有益效果，本发明之“一种适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模体系及其支模浇捣施工方法”适用范围广，能广泛应用于各类槽坑及垫层，特别适用于大型深槽坑或岩溶地质条件下的陡坡面的混凝土垫层及毛石混凝土垫层的施工。

下面结合附图和实施例对本发明之一种适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模体系及其支模浇捣施工方法的技术特征作进一步说明。

附图说明

图1：本发明“适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模体系”的平面图；

图2：本发明“适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模体系”的纵剖面图；

图3：本发明“适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模体系”的槽坑底部局部大样图；

图4：本发明“适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模体系”的整体受力示意图图；

图5：本发明“适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模体系”的局部内力分析示意图。

图1-图3中：

1-槽坑底部垫层，2-抗浮钢筋，3-混凝土砌块；

4-槽坑陡坡面，5-模板；

6-斜坡面垫层；7-钢管支撑架；71-纵横向水平钢管；

72-竖向钢管，73-加固剪刀撑钢管；

图4-图5中:

N-作用于模板5面上的混凝土侧压力,F₁-N分解到水平方向的水平作用力，F₂-N分解到竖直方向的竖向向上作用力，F₃-抗浮钢筋提供的下拉力；F₄ -钢管提供的竖向支撑力，F₅-钢管提供的水平支撑力，G-整个支模体系所受重力。

具体实施方式

实施例一：

一种适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模体系，如图1、图2所示，该支模体系是由槽坑底部垫层1、抗浮钢筋2、模板5和钢管支撑架7构成的一个倒四棱台内模；所述槽坑底部垫层1是位于槽坑底部、用于支撑整个模板体系的一块整平混凝土模板，所述抗浮钢筋2预埋在槽坑底部并与槽坑底部垫层1浇注连成一体；所述钢管支撑架7由纵、横向水平钢管71、竖向钢管72和加固剪刀撑钢管73组成，钢管之间采用扣件式钢管搭设成倒四棱台的形状，钢管支撑架7与抗浮钢筋2相连接，所述模板5为倒梯形，安装在钢管支撑架7形成的四个倒梯形斜面外侧，底边固定在槽坑底部垫层1上，在槽坑底部垫层1上、围绕模板5外侧有一混凝土砌块31构成的加固圈3。

所述抗浮钢筋2采用Φ16以上钢筋弯折成回型。

所述模板5采用15mm厚以上胶合板或枋木。

本发明之适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模体系的设计原理是：

根据深坑的设计尺寸、形状，通过在完成土石方开挖的深坑内部搭设钢管支架与模板，形成一个倒四棱台内模，从而保证深坑陡壁斜坡面的垫层混凝土能够一次性浇捣成型。

其中，本发明之适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模体系需要经过内力计算与设计，根据槽坑坡度、高度、大小、形式，计算出斜坡面混凝土浇捣时的侧压力，从而确定支模体系钢管的纵横间距、步距及加固剪刀撑的设置,上述计算方法是公知技术，此处不再赘述。

受力原理、分析：

本发明之适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模体系的钢管支撑架7由纵横向水平钢管71、竖向钢管72及加固剪刀撑钢管73组成，钢管之间采用扣件式钢管搭设成倒四棱台的形状，整个支模体系根据槽坑的形状搭设成型。

其中，纵横向水平钢管71承担模板5传来的水平方向作用力，竖向钢管72承担模板5及钢管支撑架体7所受到的竖直方向作用力，而加固剪刀撑73连结水平和竖直钢管，使架体形成稳定的三角结构，增加架体的整体性。

支模体系的整体受力如图4所示：

其中，N为作用于模板5面上的混凝土侧压力，F₁、F₂分别为混凝土侧压力N分解到水平和竖直方向的水平作用力和竖向向上作用力，G为整个支模体系重力，F₃为抗浮钢筋提供的下拉力。

取出左半边部分做受力分析，如图5所示：

    其中，F₄为钢管提供的竖向支撑力，F₅为钢管提供的水平支撑力。

图中，钢管提供的水平支撑力F₅与N的水平分力F₁平衡；重力G、下拉力F₃、竖向支撑力F₄三个力形成向下合力，与N的竖向向上作用力F₂平衡。

这样，整个支模体系达到内力平衡，从而确保整个支模体系的可靠性。

实施例二：

一种适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模浇捣施工方法，它是利用实施例一所述的一种适用于大型深槽坑陡坡面垫层的支模体系实现大型深槽坑陡坡面垫层的支模浇捣施工的方法，它包括以下步骤：

A.槽坑土石方开挖及修整：根据槽坑设计尺寸进行土石方开挖，开挖时需要分层进行开挖，不可一次开挖到底，并及时修整槽坑表面；

B．坑底混凝土垫层及预埋抗浮钢筋施工：按照施工方案，在槽坑底部预埋好用于连接钢管支撑架7的抗浮钢筋2后，浇捣位于坑底部分的槽坑底部垫层1混凝土直至设计标高；抗浮钢筋2采用Φ16以上钢筋弯折成回型，与槽坑底部垫层1浇注连成一体；

C．放出槽坑上口控制点及下口控制点线：在已经完成浇筑的槽坑底部垫层1混凝土垫层面上放出槽坑下口控制线，在槽坑附近的陡坡面上放出槽坑上口控制点，从而完成槽坑陡坡面垫层上下口定位控制；

D．混凝土砌块围砌：为了防止槽坑陡坡面4混凝土浇捣时，下口底部压力过大导致混凝土漏浆，在已完成的槽坑底部垫层1混凝土面上围砌一圈混凝土砌块31形成加固圈3，加固圈3砌筑位置位于之后安装的模板5外侧； 

E. 搭设钢管支撑架：在完成土石方开挖的深坑内部根据深槽坑的设计尺寸、形状搭设钢管支撑架，钢管支撑架7由纵横向水平钢管71、竖向钢管72和加固剪刀撑钢管73组成，钢管之间采用扣件式钢管搭设成倒四棱台的形状；并严格按照施工方案进行；搭设时根据需要增设水平及竖向剪刀撑等加固措施，从而确保架体的整体稳定性；

F.铺设模板及加固：完成钢管支撑架搭设后即进行槽坑的四个倒梯形斜面的模板5安装，安装时模板5可选用15mm厚以上胶合板和枋木进行，并做好加固措施；

G.浇捣斜面垫层混凝土: 对处于槽坑陡坡面4和倒四棱台内模的模板5之间待浇捣的槽坑陡坡面垫层部分进行混凝土浇捣施工，混凝土浇捣施工需要分层浇筑，并严格做好混凝土振捣与养护；

H. 拆除支模体系：待浇捣的槽坑陡坡面垫层部分的混凝土达到拆模强度的时候即可进行整个支模体系的拆除。

作为本发明实施例的一种变换，当深槽坑陡坡面不太大时，也可以省略步骤D,即：不用设置加固圈3，在实施步骤C后直接进行步骤E的施工。

作为本发明实施例的又一种变换，所述的加固圈也可以不用水泥砌块砌筑，而直接浇筑一圈混凝土作为加固圈3。