1 工程概况

　　埃及新行政首都CBD项目位于开罗东部50km处(见图1)，该项目一期共20个单体建筑，包括办公楼、酒店和住宅等，建筑高度54～385.8m，采用塔楼+裙房的建筑设计方案。由于项目占地58万m²，平面范围内地质条件存在大幅度变化，因此根据不同结构高度及塔楼所在位置地质特点，采用不同基础形式，包括桩-筏基础及筏板基础，筏板平均厚度为2.2～5m。

　　在项目施工过程中，根据不同筏板厚度、场地条件和浇筑需求，分析以下侧模支设方案:(1)方案1

　　混凝土导墙(见图2a);(2)方案2装配式三角桁架单侧支撑(见图2b);(3)方案3钢管架支撑(见图2c);(4)方案4超长对拉螺栓(见图2d)。方案1造价较高，适用于厚度>5m的筏板工程;方案3对场地条件和配重块等具有一定限制，不适用于缓放坡开挖条件下的筏板工程;方案4对螺栓长度有限制，应防止沿螺栓长度方向发生较大变形;方案2适用性最强，因此本工程采用该方案。

　　

　　图1 埃及新行政首都CBD项目  

　　 

　　2 支撑系统构造与特点

　　单侧模板支撑系统构造、主要配件如图3,4所示，采用18mm厚覆膜木胶合板，主梁采用双[10，次梁采用H20木工字梁，主次梁通过专门锁具进行连接，斜撑采用可调斜撑，预埋地锚螺栓采用进口16螺栓。在筏板底边缘内侧设置抗倾覆基础，既可作为预埋地锚螺栓锚固区域，又可防止单侧模板支撑系统整体倾覆，整体系统具有以下特点。

　　

　　图2 CBD项目筏板模板支撑系统  

　　 

　　

　　图3 单侧模板支撑系统  

　　 

　　

　　图4 单侧模板支撑系统主要配件  

　　 

　　1)预制程度高，现场组装便捷，模板、主梁和次梁可在加工场地组装，形成大模板后运至现场，与底框、角梁、预埋螺栓等在预定位置组装完成后即可开始调试。

　　2)耐久性好，绿色环保，主构件全部采用钢结构或木工字梁，可实现多次周转。

　　3)通用性好，适用性高，次梁、主梁、斜撑、底框、角梁等全为通用构件，可适用不同高度的构件浇筑。

　　4)残值高，经济效益明显，主要构配件全部采用先采购再回购的模式，回购价约为采购价的30%，经周转使用后，系统整体经济效益较好。

　　3 支撑系统受力验算

　　单侧模板支撑系统计算模型如图5所示，应进行模板、支撑系统荷载及效应计算，强度、刚度、稳定性验算，抗倾覆验算，抗滑移验算，底部抗倾覆、抗滑移基础设计与验算。

　　

　　图5 计算模型  

　　 

　　3.1 荷载及效应计算

　　该系统主要承受混凝土侧向压力和施工荷载。取纵向1m为计算单元。本工程采用半自密实混凝土，初凝时间为11～13h，扩展度要求≥650mm，实测值为680～780mm，新浇混凝土侧压力标准值f_ck=72k N/m²，混凝土下料产生的水平荷载标准值q_2k=2k N/m²，荷载设计值f=88.9k N/m²。经计算，弯矩、轴力和支座反力如图6所示。

　　

　　图6 内力计算 

　　 

　　3.2 强度、刚度、稳定性验算

　　包括模板、次梁、主梁抗弯、抗剪强度与变形验算，水平底框抗拉强度与变形验算，可调节斜撑杆抗压强度和稳定性验算，可调节斜撑杆与主梁连接销栓强度验算，预埋地锚螺栓强度、锚固长度验算。上述验算全部属于常规验算，限于篇幅，不再示例。值得注意的是，省略了主梁局部稳定性和整体稳定性验算，主要考虑主梁槽钢自身构造可有效降低局部失稳，且槽钢间隔一定距离通过缀板连接，受压翼缘与次梁采用专门锁具连接，可防止受压翼缘失稳，此外，在大部分荷载工况下，槽钢为受拉构件，可见其发生局部失稳和整体失稳的概率较低，因此省略稳定性验算。

　　3.3 抗倾覆验算

　　根据支座反力可知，模板系统在水平荷载作用下产生向上的拔力，会发生整体倾覆，破坏模式如图7所示，需进行抗倾覆设计。

　　

　　图7 倾覆破坏模式 

　　 

　　1)效应计算

　　竖向分力:f_y=90k N/m。

　　2)抗力计算

　　新浇混凝土压重:g_1k=180k N/m。

　　抗倾覆基础自重:g_2k=30.0k N/m。

　　总抗力:g=0.9×(g_1k+g_2k)=189k N/m。

　　f_y<g，满足抗倾覆要求。

　　3.4 抗滑移验算

　　本工程基础下全部采用级配砾石换填，摩擦系数取0.5。

　　1)效应计算

　　水平分力:f_x=137.1k N。

　　2)抗力计算

　　新浇混凝土压重:g_1k'=180k N/m。

　　抗滑移基础自重:g_2k'=41.3k N/m。

　　摩擦力设计值:f_μ=155.7k N/m。

　　f_x<f_μ，满足抗滑移要求。

　　3.5 抗倾覆、抗滑移基础设计与验算

　　抗倾覆基础承担水平拉力f_x，简化为轴拉构件设计，每延米需配置钢筋截面面积为:

　　

　　 

　　配置10@200,A_s=393mm²>A_s,min，满足要求。同时，纵向配置8@250构造钢筋。

　　4 支撑系统施工

　　4.1 工艺流程

　　单侧模板支撑系统施工工艺流程如图8所示。

　　

　　图8 施工工艺流程  

　　 

　　4.2 抗倾覆基础施工

　　抗倾覆基础位于筏板内边缘下部，是保证模板稳定性的重要部件。由于其并非永久结构，施工质量经常被忽视。施工过程中抗倾覆基础基坑开挖、垫层施工、钢筋绑扎、预埋地锚螺栓需做好过程控制，基坑开挖尺寸、钢筋笼尺寸、地锚螺栓位置、倾斜角度、伸入基础的长度均为控制重点。

　　4.3 垫层、防水层与防水保护层施工

　　垫层和抗倾覆基础施工完成充分干燥后，进行防水层和防水保护层施工。防水保护层施工前，在筏板外边线处设置5mm厚聚氯乙烯泡沫板，在筏板外侧防水保护层上设置1道塑料薄膜，经验收合格后，浇筑防水保护层混凝土(见图9)。

　　

　　图9 防水保护层  

　　 

　　筏板混凝土浇筑完成，外侧防水层施工前，清除外侧防水保护层，将预留的防水层上翻粘贴在筏板外侧。

　　4.4 板块拼装

　　为加快施工进度，模板采用场地外组装、场地内拼装的方式。场外将胶合板面板、次梁、主梁等通过专门锁具组装成5m×3m的组块(见图10)。当完成筏板钢筋笼绑扎且具有支模条件时，将组块运至筏板周边，利用起重设备吊至安装位置，然后安装斜撑杆。组块全部安装完成后，安装底部纵向拉梁，加固地锚螺栓。最后，通过调节斜撑杆调整模板垂直度，形成符合规范、监理要求的模板支撑体系(见图11)。

　　

　　图1 0 组块  

　　 

　　

　　图1 1 施工完成的模板支撑体系  

　　 

　　5 施工效果分析

　　单侧模板支撑系统采购价114.2万元，使用完成后，厂家按30%的价格进行回购，使用成本为79.9万元，且该系统在3个标段周转使用，单个标段成本约26.6万元，较混凝土挡墙节约45%的费用。

　　根据当地定额和流水段划分，D01标段楼导墙施工工期约49d，而单侧模板支撑系统施工仅需20d，最终节约20d工期。

　　6 结语

　　以埃及新行政首都CBD项目为例，介绍装配式三角桁架单侧模板支撑系统构造和设计方法。该系统利用抗倾覆基础及覆盖在上部的新浇混凝土，形成抗倾覆、抗滑移自稳定系统。在模板设计过程中，应注意以下几点。

　　1)该系统抗倾覆是否自稳定，与抗倾覆基础尺寸有关，当尺寸小于临界值时，模板系统将发生倾覆，此时可增大基础，或采用其他措施，如在模板外侧增加配重等来保证系统整体抗倾覆稳定性。

　　2)该系统抗滑移是否自稳定，与下设抗滑移基础尺寸有关。当尺寸小于临界值时，模板系统将发生整体滑移，此时可增大基础或采取其他措施，如增加配筋长度并将其插入垫层，以增大混凝土压重计算宽度，保证系统整体抗滑移稳定性。

　　3)抗倾覆验算和抗滑移验算时采用的新浇混凝土压重宽度取值不同，设计时应予以考虑。

　　4)地锚螺栓埋设角度宜通过设计确定，以螺栓不受剪切为最佳角度。由于系统为预制，通常情况下无法满足最佳角度要求，此时应将螺栓拉应力和剪应力折算为主应力进行强度复核。

　　5)摩擦系数取为0.5，计算时未考虑地基土侧压力，作为安全储备，保证实际工程安全可靠。

　　6)实际工程应用表明，装配式三角桁架单侧模板支撑系统具有预制程度高、可周转次数多、对不同高度支模适用性好等特点，且经济效益好，绿色环保，具有推广应用价值。