移動腳手架在白馬門河倒虹吸管身段施工中的應用

劉新民,周進前

(中國水利水電第五工程局有限公司第五分局,成都,610225)

1 工程概述

白馬門河渠道倒虹吸位于焦作市中站區西南,北距焦(作)——博(愛)公路約1km,東臨焦武路,進口漸變段起點樁號為總干渠Ⅳ31+399m,出口漸變段終點樁號為總干渠Ⅳ31+735m,建筑物總長336m,其中管身水平投影長200m。白馬門河渠道倒虹吸由進口漸變段、進口檢修閘、管身段、出口控制閘和出口漸變段組成,實行分期施工。一期工程主要進行管身段的開挖、混凝土澆筑和土石方回填;二期主要進行倒虹吸進口漸變段、進口閘室、出口閘室和出口漸變段的開挖、混凝土澆筑和土石方回填。

白馬門河倒虹吸管身段水平投影長200m,由進口斜管段、水平段和出口斜管段共13個倉組成,混凝土3.2萬m3,鋼筋制安2391t。管身橫向為4孔箱形鋼筋混凝土結構,每2孔為一聯,左右對稱布置,單孔過水斷面6.5m×6.7m(寬×高),斜管段坡比為1∶6.5。

倒虹吸工程管身段受地理環境制約,水平管身段設計為4節,斜管段為9節。根據白馬門河倒虹吸施工特點,管身段混凝土垂直入倉方式采用BLJ600-40履帶式混凝土輸送布料機,管身段模板采用組合鋼模板和鋼管腳手架支撐體系。由于白馬門河倒虹吸為工程施工關鍵線路,施工工期緊,在工程施工中,采用兩套組合鋼模板和鋼管腳手架支撐體系。為加快混凝土施工進度,縮短組合鋼模板和承重鋼管腳手架支撐施工工序工期,頂板倒角定做異形模板,腳手架管與頂模通過調節絲杠調節高程,滿堂紅腳手架支撐通過手動葫蘆牽引移動至下一倉位,使每節管身段模板和鋼管腳手架支撐施工縮短,加快混凝土施工進度,節約施工資源投入。

2 倒虹吸工程模板定型和螺栓選型

2.1 模板的定型

為保證混凝土外觀質量,模板制作必須滿足規范要求的平整度,制作偏差按施工技術規范和設計要求控制,并保證模板拼接質量。根據施工部位的結構特點和工程現場實際操作施工要求,決定采用以1500mm×1200mm定型大模板為主,1500mm×600mm、1500mm×300mm以及其他異形相配合的鋼模板、模板面板、筋板、法蘭厚度均為4mm,并配備必要的u型槽鋼(2.75×138),以保證模板的強度及剛度滿足要求,使模板連接支撐牢固,不移位,不變形。

鋼模板由專業生產廠家制作、編號和預拼裝,現場實地拼裝等。

2.2 螺栓的選型

為保證混凝土外觀質量,防止鋼筋受到腐蝕破壞,在倒虹吸永久外露面的施工中,采用φ14mm高強度緊固螺栓作為內墻、外墻的螺栓。該產品有如下特點:(1)采用冷擠壓工藝,螺紋的強度高;(2)大螺距便于操作,錐形防磁便于工地反復操作;(3)錐體拆除后,留下的錐體孔洞用混凝土補實,確保外觀質量,并使墻體內的鋼筋不被腐蝕。

3 頂板模板設計、計算

頂板倉號混凝土最大施工高度為2.25m,頂板厚度為1.35m。白馬門河倒虹吸頂板倉號模板支撐示意見圖1所示。

圖1 頂板支撐示意

經計算,新澆混凝土對模板側面壓力為24.31kN/m2;模板受力荷載組合為F+Q+F1=30.31kN/m2;頂板倉號底模受力荷載組合為:

式中,G1為新澆混凝土自重;G2為鋼筋自重;G3為模板自重;F1為傾倒混凝土時,對模板的垂直荷載。

剛度計算:

所以滿足受力要求。

4 頂板倉承重腳手架設計

底模支撐系統由鋼管承重腳手架+槽鋼梁組成,腳手架之間設剪刀撐,確保承重腳手架整體穩定。根據工程實體機構尺寸,頂板支撐鋼管承重腳手架采用φ48mm鋼管多立桿扣件式鋼管腳手架;水平管身段腳手架采用φ48mm鋼管,單根長為6m;在斜管段,腳手架采用廠家定做的φ48mm鋼管,單根長為6.4m,以減小腳手架接長工程量。

承重鋼管選用φ48mm圓鋼管,壁厚3.5㎜,鋼管長6.0m/6.4m,承受槽鋼傳遞的集中荷載。支撐鋼管間距0.6cm×0.67cm。立桿按照0.6m×0.67m步距2m布置,腳手架之間設剪刀撐,確保承重腳手架整體穩定。在支撐構造中,均勻間隔設置斜桿,同立桿相交處采用旋轉扣件固定牢靠。距離立桿底部10cm設雙向掃地桿,同立桿相交固定牢靠。

為使腳手架能夠移動,腳手架立桿上部設調節絲杠,用于調節頂板內模的水平度,同時利于模板拆除。大橫桿設調節絲杠,調節腳手架支撐體系與側墻之間的距離,方便腳手架后期移動。在絲桿調節時,絲杠頂托與側墻混凝土面之間加設木板,防止絲杠調節時損壞混凝土面。

為減小腳手架移動時與底板混凝土面的摩擦力,在腳手架搭設時,立桿縱向隔排下鋪設兩根腳手架管。兩根架管焊接牢靠,立桿與架管相對固定牢固,不能有相對位移。其余架管在立桿、在腳手架支撐體系移動到位后,用方木塊支墊牢固。

5 頂板倉承重腳手架移動

承重腳手架移動工藝流程:模板卸離→卸離后的檢查→手動葫蘆固定→腳手架的移動→固定→檢查→調節、支模。

5.1 承重模板的卸離

倒虹吸頂板內模為承重模板,單孔跨度6.5m。根據相關技術規范要求,跨度2m～8m的梁、板應在混凝土達到＞70%強度后,才能卸離。在頂板倉號澆筑結束時,取混凝土試塊進行等同施工環境(自然養護)下的養護,7d后進行抗壓試驗,滿足規范要求方可進行卸離頂模作業,確保工程質量。如遇氣溫變化,根據現場混凝土試樣試驗數據,相應延長拆模時間。

當試驗數據判定混凝土強度滿足承載模板卸離要求后,進行頂板內模的卸離,卸離方法為:模板工采用扳手調節立桿絲杠,使模板在自重作用下與混凝土脫開,整體下落在承重腳手架上,并與混凝土面有一定空間。同樣調節承重腳手架橫桿兩端絲桿,使腳手架與側墻混凝土面脫開,形成一定的活動空間。

5.2 承重腳手架移動

通過檢查,當模板及承重腳手架與混凝土面之間完成脫開后,方可進行腳手架的移動施工。腳手架的整體移動,用2個10t手動葫蘆作為牽引設備,使腳手架支撐體系移動到指定位置,避免承重腳手架的反復拆除、搭設,達到節約搭設材料和縮短工期的目的。

根據上述承重腳手架支撐體系設計,為保證腳手架移動施工安全,選用兩個10t手動葫蘆,分別固定在用側墻定位的螺栓上,手動葫蘆掛鉤端與同等高度的橫桿相連接固定。

在手動葫蘆掛固定及與腳手架連接好后,工作人員拆除立桿下的支墊方木,開始同步拉動手動葫蘆,使腳手架支撐體系移動。承重腳手架移到位后,在立桿下加上方木塊支墊,調節水平橫桿及立桿絲杠,保證整個腳手架支撐體系穩固及頂模水平。斜管段應在立桿下加上方木塊支墊穩固后方能將手動葫蘆摘除,防止腳手架支撐體系在重力作用下自由下滑。

5.3 承重腳手架移動注意事項

(1)架子安裝應安排有經驗的熟練工操作,落實好各項防護裝置,并安排專人隨時觀察、監督、指揮。

(2)安裝完畢后,須經安全部門檢查合格方可使用。

(3)在承重腳手架移動前,專人檢查腳手架管及模板是否與側墻及頂板混凝土面脫開,是否還有障礙。

(4)安全員要經常檢查承力托定位螺栓等處的焊縫是否牢固、螺栓是否變形,承重腳手架連接扣件是否松動、滑扣,腳手架垂直度是否超偏等。若發現異常隨時修整。

(5)兩個手動葫蘆的拉動應保持同步,移動過程中應安排專人協調指揮。

(6)在移動到位后,工人應檢查腳手架的垂直度及扣件是否松動,檢查完成后方能進行調節支撐施工。

6 結語

白馬門河倒虹吸工程移動腳手架在管身段的施工技術,主要是根據工程施工條件和工期要求,采用滿堂腳手架支撐體系進行的。優點是能節約腳手架搭設材料和縮短工期,保證混凝土澆筑的連續性,用工少、費用低。缺點是腳手架移動自動化程度低,移動相對耗時長;當腳手架多次移動后,變形大,整體性差,需要調整和加固。