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1、“可调圆弧钢模板”设计与应用技术研究 北京中铁隧建筑有限公司 隧研合2006-23“可调圆弧钢模板”设计与应用技术研究北京中铁隧建筑有限公司2006年6月目 录第一部分：工作报告 一、任务来源及主要研究内容 2 二、课题研究的过程 3 三、主要研究成果 4 四、主要经济效益与社会效益 4 五、提交的技术文件 5 六、研究单位及主要研究人员 5第二部分：研究报告一、背景概述 6二、“可调圆弧钢模板”设计 7 1、“可调圆弧钢模板”设计构思 7 2、“可调圆弧钢模板”材料规格研究 7 3、“可调圆弧钢模板”尺寸确定研究 7三、“可调圆弧钢模板”加工 10 1、“可调圆弧钢模板”面板加工 10 2、
2、“可调圆弧钢模板”背肋加工 10 3、“可调圆弧钢模板”可调丝杆加工 10 4、机具设备及劳动力组织情况 11 5、“可调圆弧钢模板”校正 11四、“可调圆弧钢模板”应用技术研究 11 1、“可调圆弧钢模板”调节研究 12 2、“可调圆弧钢模板”支撑体系研究 14 3、“可调圆弧钢模板”施工 14五、工程实际效果20六、结论 21第一部分 工作报告一、任务来源及主要研究内容随着我国建筑领域的快速发展，各种钢模板施工技术也得到了较大的发展，钢模板以加工精密、刚度高、强度大、尺寸精密、板面平整光滑及能拼装成各种几何形状的灵活性、通用性、多次重复使用等优点，得到广泛的应用并不断的发展、完善。给建筑行
3、业提高工程质量、加快工程进度、降低工程成本、创建优质工程，提供了良好的先决条件。 目前我国城市地铁建设不断发展，浅埋暗挖法在城市地铁建设中不断得到应用，城市地铁隧道及大跨度暗挖车站，多为拱弧型断面，而且断面变化频繁。钢模板在地铁结构二次衬砌施工中得到了进一步发展，由定型平面钢模板发展到定型弧形、翼型钢模板。但由于定型弧形、翼型钢模板加工成本一次性投入较大，适用断面形式受限制，工程竣工后模板再次利用率不高。如何解决钢模板能适应各种断面形式、如何合理的选择模板支撑体系，又要提高施工效率、降低施工成本，在国内地下工程施工领域是需要迫切解决的难题。21世纪是大力开发地下空间的世纪，浅埋暗挖法修建技术将
4、得到越来越多的应用。随着国内经济建设的不断发展，地铁建设也进入了高速发展阶段，广州、深圳、上海、北京、南津、沈阳等城市正在进行地铁建设。为了确保在断面变化频繁的地铁结构二衬施工领域的专业优势，扩大市场占有率，降低工程投入，提高二衬结构表观质量，中铁隧道集团有限公司以科研合同的形式委托北京中铁隧建筑有限公司以北京地铁五号线05标崇文门站二衬施工为基础，进行“可调圆弧钢模板”设计与应用技术研究专项课题研究，合同编号为：隧研合2006-23。本项目研究的主要内容及关键技术为：1、主要研究内容 “可调圆弧钢模板”设计研究“可调圆弧钢模板”设计构思“可调圆弧钢模板”材料规格研究“可调圆弧钢模板”尺寸研究
5、“可调圆弧钢模板”加工技术研究“可调圆弧钢模板”面板加工“可调圆弧钢模板”背肋加工“可调圆弧钢模板”可调丝杆加工“可调圆弧钢模板”校正“可调圆弧钢模板”应用技术研究“可调圆弧钢模板”调节技术研究“可调圆弧钢模板”支撑体系施工技术研究“可调圆弧钢模板”施工技术研究2、关键技术“可调圆弧钢模板”加工技术研究“可调圆弧钢模板”调节技术研究“可调圆弧钢模板”支撑体系技术研究“可调圆弧钢模板”施工技术研究二、课题研究的过程本课题的研究工作分为以下三个阶段：资料调研、理论研究、现场验证。1、资料调研在项目研究前期，2004年1月2004年3月课题组采用馆藏图书与计算机上网检索，查阅了大量国内外有关模板施工
6、资料，包括相关规范、施工方面的论文、学术专著，并通过对收集到的资料进行对比分析，制定了本课题的总体研究思路和研究方法，编制了课题的研究方案和实施计划。2、理论研究2004年4月2004年5月主要进行了以下三个方面的理论研究：（1）“可调圆弧钢模板”设计：钢模板尺寸、面板厚度、背肋钢板厚度、丝杆大小；（2）“可调圆弧钢模板”加工。（3）“可调圆弧钢模板”调节及支撑体系施工技术研究3、室内试验与现场验证通过理论计算研究， 2004年6月2004年7月课题组在模板加工厂开始了“可调圆弧钢模板”的加工，并对“可调圆弧钢模板”调节数据进行统计分析，及时进行改进。并将改进后的“可调圆弧钢模板”成批加工，应
7、用于现场实际衬砌施工中。在工程施工中全程监控，进行完善改进，进一步指导施工。最后对施工所得到的大量数据进行统计分析和总结，并与理论分析结果进行对照验证。4、总结与文整2005年4月2005年6月在上述研究取得初步成果的基础上，课题组结合工程施工所获得的大量数据继续进行深入的研究，不断完善和改进各项研究工作。从2006年4月起项目转入了资料整理分析和总结工作，至2006年6月完成全部研究工作。三、主要研究成果1、以定型平板钢模板为基础，在模板背面加设两根可调长短的丝杆，然后将钢模板上与丝杆平行的所有背肋板改装为若干段，并在背肋板段与段加设螺栓孔用螺栓将其连接成整体背肋，形成“可调圆弧钢模板”。2
8、、“可调圆弧钢模板”可根据结构二次衬砌断面调节成对应的圆弧形，适用于土木工程中半径大于1.2m的内衬圆形、多心圆形结构及不同结构断面变化的曲墙衬砌工程，也可用作不同断面变化的直墙及直墙与曲墙结合的衬砌工程。3、“可调圆弧钢模板”配合满堂红脚手架及梳型支撑体系进行二次衬砌施工，安全可靠，施工简便、灵活，混凝土表面圆顺光滑、整体美观。四、研究取得的经济及社会效益1、社会效益该研究成果的适用范围较广，施工简便，可靠性高。“可调圆弧钢模板”很好的解决了断面变化频繁，断面半径变化差异大的施工难题。且“可调圆弧钢模板”替代原有传统施工中的定型钢模板，保证了模板通用性强、组装灵活、重复倒用等优点。并且“可调
9、圆弧钢模板”可用于直墙衬砌，模板大小可根据现场实际情况进行拟定。施工时只需调节丝杆，便能满足现场衬砌断面需要，经过单块模板放样检查，且模板组装后的检查，施工尺寸可靠性得到保障。拓展了钢模板的适应性，推动了钢模板施工在我国的快速发展。在我国筑领域快速发展的今天，对混凝土质量要求越来越高，尤其是混凝土表观质量。“可调圆弧钢模板”配合梳型模及满堂红脚手架进行二衬施工，支撑体系稳定好，安全可靠，模板整体性好。“可调圆弧钢模板”比普通定型钢模板刚度好，模板面积较大，保证了二衬混凝土表面圆顺光滑、整体美观，浇筑的结构断面尺寸准确。该科研成果在北京地铁五号线崇文门车站首次应用取得良好效果，并且相继在北京地铁
10、五号线06标东单站、北京地铁四号线07标宣武门车站、北京地铁十号20标、北京地铁十号线一标等项目中推广使用，且都取得了良好的效果。该科研成果拓展了钢模板的适应性，推动了钢模板施工在我国的快速发展。在未来的城市地铁建设中和其它工程衬砌领域中有很好的推广使用前景。2、经济效益施工速度快、工期效应明显。通过对钢模板的改造，增强了钢模板在结构尺寸变化频繁的工程二衬施工中的适用性。采用“可调圆弧钢模板”配合满堂红脚手架及梳型模进行二衬施工，首先满堂红脚手架可在铺设防水板或绑扎二衬钢筋前方可搭设，节省了搭设脚手架的时间。其次“可调圆弧钢模板”每一组施工长度可达1224m，梳型模安装与“可调圆弧钢模板”架设
11、仅需1620小时，混凝土浇注时间到拆模需36小时，拆模所需时间为812小时，每一施工循环为3天，平均每天施工进度为6m。比计划采用模板台车结合定型钢模板施工进度提前45天完成崇文门车站二衬施工。节约直接费约71.6万元（其中工费46.7万元，机械费16.6万元，现场管理费8.3万元）。施工损耗少，成本低。“可调圆弧钢模板”加工费用一次性投入较采用模板台车节约65%。由于“可调圆弧钢模板” 可以多次倒用，有效的降低了施工成本，施工过程中它只需进行校正保养，使用寿命较长，适用断面基本不受限，采用“可调圆弧钢模板”比采用模板台车成本节约90%，节约费用83.8万元。 五、提交的技术文件1、“可调圆弧
12、钢模板”加工及使用技术研究工作报告2、“可调圆弧钢模板”加工及使用技术研究报告六、参研单位及主要研究人员1、研究单位课题承担单位：北京中铁隧建筑有限公司北京地铁五号线05标项目部2、主要研究人员1.王建成 2.张 云 3.刘晖 4.刁国君 5.王立川 6.赵胜 7.苏强 8.谢城养 9.陈步高 10.张利敏第二部分 研究报告一、概述北京地铁五号线05标段崇文门站与既有地铁一号线崇文门站东端区间立交，并从其下方穿过。该车站结构为双柱三跨岛式暗挖车站，车站为端进式，两端为双层结构，地下一层为站厅层，地下二层为站台层；中间为单层结构，系站台层。有效站台中心里程为K6+960，车站总长度202.9m，
13、总宽度24.2m，站台宽度14m。车站共设置四个出入口，两条换乘通道，两座风道，其中北换乘通道增设了一条紧急疏散通道。车站总平面见图1。崇文门车站主体结构断面分为A、B、C三个断面（A断面为车站中间段，参见图2），三种断面包含11个不同半径的曲形断面；车站附属结构（出入口、风道、换乘图1 崇文门站总平面图通道和人防断面）包含16个断面，共15种半径；所有这些断面不仅断面之间的尺寸不一，而且各种断面半径变化大，其中最大半径为29.1m，最小半径为1.2m，这给施工带来很大困难。如果各种断面曲形断面都采用相应的定型钢模板或模板台车，投入较大，利用率较低，施工进度慢。图2 崇文门车站双层断面结构图在这种情况下，首先应从钢模板设计入手，进行相应的改造，使钢模板的断面形式适应性更强，方便施工，加快施工进度，降低成本，提高二衬混凝土表观质量，必须研究新的钢模板施工工艺与技术。二、“可调圆弧钢模板”设计研究1、“可调圆弧钢模板”设计构思以现有的钢模板为基础，对模板进行改造，使钢模板可进行半径变化。在模板背面加设两根可调长短的丝杆，然后将钢模板上与丝杆平行的所有背肋板改装为若干段，并在背肋板段与段
