市政地下通道二衬施工模板系统及二衬施工方法与流程

本发明涉及市政地下通道的施工，尤其涉及一种市政地下通道二衬施工模板系统及二衬施工方法。

背景技术：

市政地下通道有以下特点：(1)二衬施工时，需拆除初支的内支撑，可能造成初支拱顶沉降超限，则需解决初支拱顶沉降风险。(2)二衬施工时，由于受到初支内支撑的影响，无法采用模板台车，只能采取支架系统，但支架系统满布后，模板加固和混凝土浇筑都不方便，故需解决支架内部的通行问题。(3)二衬施工需等暗挖初支完成后进行，且作业环境为全封闭空间，无法进行材料或构件的垂直吊装，则需解决模板体系的轻量化和可操作性问题。(4)二衬内轮廓由于存在异型线段，如腋角，则需解决二衬混凝土成型后线条流畅的问题。(5)由于二衬模板体系为全封闭空间，故需解决混凝土振捣的问题。(6)二衬混凝土泵送时，由于泵送压力大，故需解决二衬模板变形问题。(7)由于二衬混凝土浇筑时全部封闭，只能预留浇筑孔，则需解决混凝土浇筑时浇筑孔与泵管的可靠性连接问题，且混凝土浇筑完成后，泵管需拆除，则需解决泵管拆除后，浇筑孔封闭的问题。

根据目前同类型工程施工情况，都无法妥善解决以上市政地下通道二衬施工问题。多数市政地下通道二衬施工采取满堂架与木模板体系，但此施工方案有如下施工缺陷：(1)由于采取满堂架体系，故工人对模板进行加固和混凝土浇筑时通行不便。(2)木模板刚度低，容易变形，且木模板之间连接不可靠，容易造成错台。同时，在腋角处木模板接缝处难以拼成设计夹角，容易造成混凝土浇筑成型后线条不流畅。(3)混凝土浇筑时，采用普通混凝土，需在模板面割振捣孔，影响成型后的美观。或者直接振动模板面，造成混凝土振捣不密实。(4)混凝土浇筑时，直接将泵管插入模板浇筑孔中，造成泵管拔除时混凝土流出，导致二衬混凝土浇筑不密实且浪费混凝土。

故针对以上问题和目前施工情况，亟待设计全新侧墙模板体系来妥善解决。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种无需设置满堂架且设置便于通行的门洞的市政地下通道二衬施工模板系统，及可以确保通道空间最大化的同时控制拱顶的沉降变形的二衬施工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种市政地下通道二衬施工模板系统，包括二衬侧墙模板组、二衬顶板模板组、支架以及连接二衬侧墙模板组和二衬顶板模板组的腋角模板组，所述二衬侧墙模板组包括侧墙模板、侧墙背楞，所述二衬顶板模板组包括顶板模板和顶板背楞，所述腋角模板组包括腋角模板和腋角背楞，所述支架包括多根水平杆和多根立杆，所述立杆顶撑在顶板背楞与二衬的二衬底板之间，所述水平杆顶撑在两侧的侧墙背楞之间，所述支架的中部设有门洞。

作为上述技术方案的进一步改进：

过门洞的水平杆在门洞处断开分成两段，所述门洞的上方至少有两根完整的水平杆，下方至少有一根完整的水平杆。

所述顶板背楞与二衬底板之间设有顶部斜撑，所述侧墙背楞与顶板背楞之间设有侧墙上部斜撑，所述侧墙背楞与二衬底板之间设有侧墙下部斜撑，所述腋角背楞与二衬底板之间设有腋角斜撑。

所述顶板背楞上设有第一止推件和第二止推件，所述侧墙背楞上设有第三止推件，所述二衬底板上设有第四止推件和第五止推件，所述顶部斜撑两端垂直的顶撑在第一止推件与第五止推件上，所述侧墙上部斜撑垂直的顶撑在第二止推件和第三止推件之间，所述侧墙下部斜撑垂直的顶撑在第三止推件与第四止推件之间。

所述顶板模板和侧墙模板为标准定型钢模板，所述腋角模板为腋角定制钢模板。

所述顶板模板和侧墙模板上均设有浇筑开关，所述浇筑开关包括固定板、活动板和泵管连接组件，所述固定板固定在顶板模板或侧墙模板上，所述固定板上设有浇筑孔，所述活动板上设有与浇筑孔大小相等的开关孔，所述活动板滑设于固定板的下方，所述泵管连接组件包括导管、球阀和连接管，所述导管固定在活动板上，并与开关孔连通，所述球阀设于导管与连接管之间，所述连接管与泵管连接，且连接管的末端设有朝外的径向凸起。

一种市政地下通道二衬施工方法，预先浇筑二衬底板，所述施工方法包括以下步骤：

S1、采取隔一拆一的方式拆除初支中立柱型钢；

S2、安装二衬侧墙与顶板的钢筋；

S3、搭建上述的模板系统；

S4、浇筑二衬。

作为上述技术方案的进一步改进：

预先浇筑二衬底板时，在二衬底板内预埋第四止推件和第五止推件，所述步骤S3中，搭建模板系统的具体步骤为：

S31、安装二衬侧墙模板组和二衬侧墙模板组上的浇筑开关；

S32、安装水平杆与立杆，同时搭设门洞；

S33、安装腋角模板组、二衬顶板模板组以及二衬顶板模板组上的浇筑开关；

S34、安装第一止推件、第二止推件以及第三止推件，最后安装顶部斜撑、侧墙上部斜撑、侧墙下部斜撑以及腋角斜撑。

所述步骤S4中，浇筑二衬采用自流平混凝土，浇筑二衬的具体步骤为：

S41、二衬侧墙混凝土浇筑：移动侧墙模板上浇筑开关的活动板，使开关孔与固定板的浇筑孔完全对齐，打开球阀，将泵管连接至连接管上，开始泵送，采取两侧对称浇筑，直到混凝土浇筑至浇筑开关位置后，停止泵送，关闭球阀，然后拆除泵管，移动活动板直到开关孔与浇筑孔完全错开，然后打开球阀清除浇筑开关内的残余混凝土；

S42、二衬顶板混凝土浇筑：移动顶板模板上浇筑开关的活动板，使开关孔与固定板的浇筑孔完全对齐，打开球阀，将泵管连接至连接管上，开始泵送，至达到混凝土设计量且混凝土无法泵入时，停止泵送，关闭球阀，然后拆除泵管，移动活动板直到开关孔与浇筑孔完全错开，然后打开球阀清除浇筑开关内的残余混凝土；

S43、待二衬混凝土强度达到设计要求后拆除模板体系。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的市政地下通道二衬施工模板系统，支架采取简易的水平杆和立杆搭设，相比现有技术中的满堂架，可以适用于不同的暗挖初支断面内施工二衬，材料搬运与装拆方便，同时该模板系统的支架内部设置门洞，可以方便二衬模板加固以及二衬混凝土的浇筑，且在施工二衬时不影响通道内的通行、转移材料以及交叉作业。

(2)本发明的市政地下通道二衬施工模板系统，采取标准钢模板、腋角定型钢模板组合体系，能够控制模板的平整度，模板之间连接可靠牢固，腋角成型后线条流畅。

(3)本发明的市政地下通道二衬施工模板系统，支架体系内设置侧墙斜撑、顶板斜撑、腋角斜撑，可以在设置支架门洞和腋角模板的同时确保支架的体系的稳定性。

(4)本发明的市政地下通道二衬施工模板系统采取浇筑开关，能够快速的进行浇筑通道的开启和关闭，能大大提高施工效率，同时二衬混凝土浇筑完成后，在拆除泵管时可以防止二衬混凝土流出，提高二衬混凝土的密实性防止脱空且节约材料，该装置末端设置与混凝土泵管的连接管，可以方便与混凝土泵管连接与拆除。

(5)本发明的市政地下通道二衬施工方法，采取隔一拆一的方式保留初支中立柱型钢，可以在确保洞内空间最大化的同时控制拱顶的沉降变形，浇筑二衬时采取自流平混凝土，可以免除二衬混凝土的振捣，确保二衬混凝土填充密实。

附图说明

图1是本发明二衬施工模板系统的结构示意图。

图2是本发明二衬施工模板系统的各浇筑开关布置示意图。

图3是图1中A处的放大结构示意图。

图4是图1中B处的放大结构示意图。

图5是图1中C处的放大结构示意图。

图6是图2中D处的放大结构示意图。

图7是本发明中固定板的主视图。

图8是本发明中固定板的俯视图。

图9是本发明中活动板的主视图。

图10是本发明中活动板的俯视图。

图11是本发明中浇筑开关打开示意图。

图12是本发明中浇筑开关断开示意图。

图13是本发明中标准钢模板的结构示意图。

图14是本发明二衬施工方法的流程示意图。

图中各标号表示：

1、钢面板；2、背楞；3、螺栓孔；4、次楞；5、主楞；6、顶托；7、底托；100、二衬侧墙模板组；110、侧墙模板；120、侧墙背楞；200、二衬顶板模板组；210、顶板模板；220、顶板背楞；300、支架；310、水平杆；320、立杆；330、顶部斜撑；340、侧墙上部斜撑；350、侧墙下部斜撑；360、腋角斜撑；400、二衬；410、二衬底板；500、门洞；610、第一止推件；620、第二止推件；630、第三止推件；640、第四止推件；650、第五止推件；700、腋角模板组；710、腋角模板；720、腋角背楞；800、浇筑开关；810、固定板；811、浇筑孔；812、T型滑槽；820、活动板；821、开关孔；822、T型滑杆；830、泵管连接组件；831、导管；832、球阀；833、连接管；834、径向凸起；900、初支；910、中立柱型钢。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1至图13所示，本实施例的市政地下通道二衬施工模板系统，包括二衬侧墙模板组100、二衬顶板模板组200、支架300以及连接二衬侧墙模板组100和二衬顶板模板组200的腋角模板组700，二衬侧墙模板组100包括侧墙模板110、侧墙背楞120，二衬顶板模板组200包括顶板模板210和顶板背楞220，支架300包括多根水平杆310和多根立杆320，立杆320顶撑在顶板背楞220与二衬400的二衬底板410之间，水平杆310顶撑在两侧的侧墙背楞120之间，支架300的中部设有门洞500。二衬侧墙模板组100、二衬顶板模板组200与初支900的内表面围成浇筑空间，该浇筑空间浇筑后边为二衬400。支架300用于支撑二衬侧墙模板组和二衬顶板模板组200，通过整齐的水平杆310和立杆320来搭建支架300，在满足二衬侧墙模板组100和二衬顶板模板组200支撑强度的同时，能够在通道的中间形成一个门洞500，方便二衬模板加固以及二衬混凝土的浇筑，且在施工二衬400时不影响通道内的通行、转移材料以及交叉作业。

过门洞500的水平杆310在门洞500处断开分成两段，门洞500的高度不需要从通道的底部延伸至顶部，只要保证人或简便运输车通过即可，门洞500的上方有两根完整的水平杆310，下方有一根完整的水平杆310。门洞500上下方保留完整的水平杆310能够保证支架300的支撑强度以及稳定性。

本实施例中，顶板模板210和侧墙模板110为标准定型钢模板，腋角模板710为腋角定制钢模板。采用标准定型钢模板能够控制模板的平整度，模板之间连接可靠牢固，腋角钢模板为根据二衬顶板腋角的弯折线条制作而成，其目的为控制腋角处混凝土成型后线条的流畅性。

标准钢模板为多种不同尺寸方模，方模由钢面板1与背楞2组成，各方模边缘处的方模背楞设置螺栓孔3，各标钢模板之间通过螺栓连接。常用标准钢模板尺寸为600mm*1500mm和300mm*1500mm，钢面板1厚度3mm，背楞2宽度50mm。腋角钢模板与各标准钢模板的结构一样，尺寸不同，腋角钢模板与腋角钢模板，以及腋角钢模板与各标准钢模板之间通过螺栓连接。常用腋角定制钢模板尺寸为1130mm*1500mm。

本实施例中，顶板背楞220与二衬底板410之间设有顶部斜撑330，侧墙背楞120与顶板背楞220之间设有侧墙上部斜撑340，侧墙背楞120与二衬底板410之间设有侧墙下部斜撑350，同时，腋角背楞720与二衬底板410之间设有腋角斜撑360。各斜撑的设置可以在有门洞500和腋角模板的同时确保支架300的体系的稳定性以及控制模板的变形。

顶板背楞220上设有第一止推件610和第二止推件620，侧墙背楞120上设有第三止推件630，二衬底板410上设有第四止推件640和第五止推件650，顶部斜撑330两端垂直的顶撑在第一止推件610与第五止推件650上，侧墙上部斜撑340垂直的顶撑在第二止推件620和第三止推件630之间，侧墙下部斜撑350垂直的顶撑在第三止推件630与第四止推件640之间。

顶板背楞220、侧墙背楞120和腋角背楞720均由次楞4和主楞5形成，顶板、侧墙和腋角的次楞4为沿通道宽度方向的半环形，主楞5为沿通道长度方向的钢管，主楞5成对设置。

水平杆310和立杆320采用φ48.3*3.6mm的钢管，立杆320的顶部通过可伸缩的顶托6顶在顶板背楞220的主楞5上，水平杆310两端通过顶托6顶在侧墙背楞120的主楞5上，立杆320与水平杆310相交处用扣件连接，所有水平杆310与立杆320间距不超过900mm。门洞500的尺寸为1000mm*1750mm，确保在进行模板加固以及混凝土浇筑时方便人操作。

腋角斜撑360设置的目的为控制腋角模板710的变形，采用φ48.3*3.6mm的钢管。腋角斜撑360间距按立杆320间距布置，与立杆320、水平杆310相交处用扣件连接，腋角斜撑360的顶部设置顶托6。

顶部斜撑330设置的目的为将顶板模板210的竖向力分摊到二衬底板410上，顶部斜撑330采用φ48.3*3.6mm钢管，间距与立杆320一致，顶部斜撑330与立杆320、水平杆310相交处用扣件连接，顶板背楞220上设有第一止推件610，第一止推件610为楔形条，楔形条朝外的两个面为止推面，止推面上设有主楞5，二衬底板410两侧设有第五止推件650，顶部斜撑330上端通过顶托6顶在第一止推件610上的主楞5上，下端顶在第五止推件650上。

侧墙上部斜撑340和侧墙下部斜撑350设置的目的为控制侧墙模板110的变形，因门洞500处的水平杆310已截断，故将侧墙水平力分摊给与二衬顶板和二衬底板410。各斜撑间距按立杆320间距布置，与立杆320、水平杆310相交处用扣件连接。侧墙背楞120中部设置第三止推件630，顶板背楞220上于第一止推件610的两侧设有第二止推件620，二衬底板410上设有第四止推件640，与顶部斜撑330同理，侧墙上部斜撑340上端通过可伸缩的底托7顶在第二止推件620的止推面上，下端通过顶托6顶在第三止推件630的主楞5上，侧墙下部斜撑350的上端通过顶托6顶在第三止推件630的主楞5上，下端通过底托7顶在第四止推件640上，第四止推件640由三角形楔形块和止推杆组成，止推杆采用C25钢筋，止推杆一部分已预埋在二衬底板410中。

本实施例中，顶板模板210和侧墙模板110上均设有浇筑开关800，浇筑开关800包括固定板810、活动板820和泵管连接组件830，顶板模板210和侧墙模板110上设有安装孔，固定板810固定在该安装孔内，固定板810上设有浇筑孔811，活动板820上设有与浇筑孔811大小相等的开关孔821，活动板820滑设于固定板810的下方，泵管连接组件830包括导管831、球阀832和连接管833，导管831固定在活动板820上，并与开关孔821连通，球阀832设于导管831与连接管833之间，连接管833与泵管连接，且连接管833的末端设有朝外的径向凸起834，以便于通过卡箍与混凝土泵管连接。

本实施中，顶板模板210和侧墙模板110上均设有浇筑开关800，其目的为控制二衬混凝土浇筑通道的开启和封闭，确保二衬混凝土填充密实，每仓混凝土单面侧墙中部埋设不少于1个浇筑开关800，每仓混凝土顶板中部埋设不少于1个浇筑开关800。侧墙安装位置需确保高度不大于2m(目的使得混凝土落差不超过2m，防止混凝土下落时骨料分离)。每仓混凝土浇筑长度10m。

该浇筑开关800由三部分组成，第一部分为上端的固定板810，其尺寸为300mm*600mm，厚度10mm。固定板810中间预留浇筑孔811，其圆心位置位于固定板810正中心，孔径100mm，固定板810四周设置背楞2，背楞2宽度50mm，背楞2上预留螺栓孔3，确保与四周标准钢模板进行螺栓连接。固定板810下端面上预留4道T型滑槽812。

第二部分为中部的活动板820，其尺寸为300mm*390mm，厚度10mm。活动板820中部预留开关孔821，其圆心距离最近短边为100mm，孔径100mm。活动板820上端面设置4道T型滑杆822，T型滑杆822嵌入T型滑槽812内部，确保下部活动板820可以沿滑槽方向自由移动，且活动板820滑向一端时，确保可以与固定板810上的浇筑孔811能完全重合，滑向另一端时，确保可以与浇筑孔811能完全错开。固定板810和活动板820均为钢模板。

第三部分为下端的泵管连接组件830，泵管连接组件830包括导管831、球阀832和连接管833，导管831为钢管，导管831孔径与活动板820的开关孔821大小一致且重合，并与活动板820焊接牢固。球阀832设置在导管831与连接管833中间，目的为控制开启和关闭混凝土的浇筑。连接管833用于连接混凝土泵管，其末端设置径向凸起834，确保与混凝土泵管连接处能用环扣紧固。

如图14所示，本实施例的市政地下通道二衬施工方法，预先浇筑二衬底板410，施工方法包括以下步骤：

S1、采取隔一拆一的方式拆除初支900的中立柱型钢910，对于保留的中立柱型钢910在二衬范围内焊接止水钢板；

S2、安装二衬400侧墙与顶板的钢筋，该钢筋为二衬混凝土内部的加强钢筋；

S3、搭建上述的二衬施工模板系统；

S4、浇筑二衬400。

该衬施工方法中采取中立柱型钢910隔一拆一放入方式，可以在确保洞内空间最大化的同时控制拱顶的沉降变形。中立柱型钢910在二衬部分段中间要焊接止水钢板和其他防水加强措施，在二衬侧墙与顶板混凝土等强后再拆除所有中立柱型钢910。

本实施例中，预先浇筑二衬底板410时，在二衬底板410内预埋第四止推件640和第五止推件650，步骤S3中，搭建模板系统的具体步骤为：

(1)安装侧墙模板110和其上的浇筑开关800，同时安装侧墙的次楞4。

(2)安装水平杆320与立杆310，在水平杆320顶撑处设置顶托6，随即安装侧墙主楞5，并与顶托6紧固，同时搭设门洞500。

(3)安装腋角模板710、顶板模板210和顶板模板210上的浇筑开关800，并安装腋角、顶板的次楞4与主楞5。

(4)安装腋角斜撑360和其顶部的顶托6，在立杆310上安装顶托6，所有的顶托6与对应的主楞5紧固。

(5)在侧墙背楞120上安装第三止推件630，将侧墙下部斜撑350两端设置顶托6和底托7，通过顶托6和底托7顶在第三止推件630与第四止推件640之间。

(6)在顶板背楞220上安装第二止推件620，将侧墙上部斜撑340两端设置顶托6和底托7，通过顶托6和底托7顶在第三止推件630与第二止推件620之间。

(7)在顶板背楞220上安装第一止推件610，将顶部斜撑330两端设置顶托6和底托7，通过顶托6和底托7顶在第一止推件610和第五止推件650之间。

本实施例中，步骤S4中，浇筑二衬400采用自流平混凝土，浇筑二衬400的具体步骤为：

(1)二衬侧墙混凝土浇筑：移动侧墙模板110上浇筑开关800的活动板820，使开关孔821与固定板810的浇筑孔811完全对齐，打开球阀832，将泵管连接至连接管833上，开始泵送，采取两侧对称浇筑，直到混凝土浇筑至浇筑开关800位置后，停止泵送，关闭球阀832，然后拆除泵管，移动活动板820直到开关孔821与浇筑孔811完全错开，然后打开球阀832清除浇筑开关800内的残余混凝土；

(2)二衬顶板混凝土浇筑：移动顶板模板210上浇筑开关800的活动板820，使开关孔821与固定板810的浇筑孔811完全对齐，打开球阀832，将泵管连接至连接管833上，开始泵送，至达到混凝土设计量且混凝土无法泵入时，停止泵送，关闭球阀832，然后拆除泵管，移动活动板820直到开关孔821与浇筑孔811完全错开，然后打开球阀832清除浇筑开关800内的残余混凝土；

(3)待二衬混凝土强度达到设计要求后拆除模板体系。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。