高危邊坡上搭設超高大模板支撐體系施工技術研究

李波 楊廣海

中建四局第三建筑工程有限公司

摘要：隨著我國建筑業不斷發展，大跨度、大空間、大層高、高性能的鋼筋砼結構得到廣泛應用，同時帶動了建筑施工技術以及施工水平不斷提高，因受施工場地限制或有特殊造型或使用等要求的建筑物也時有遇見，如我司承建的一個項目的架空停車場工程，位于高差達20余米的市政邊坡上，為了確保施工過程的安全，對其立桿支撐基礎、架體抗傾覆和抗滑移等因素進行綜合研究，以實現“施工簡便、安全有效、經濟合理”的目標要求。

關鍵詞：高危邊坡；超高大模板支撐體系；施工技術研究

1、工程概況

該工程架空停車場位于項目南側原市政邊坡，坡體因長期受風雨侵蝕，巖層風化較嚴重，局部覆蓋有爬藤植被，局部巖層縫隙20～35mm，坡度約45～75度不等，最大高差約20余米。

該架空停車場沿邊坡總長258米，結構最寬處約29.4米，結構形式為框架梁板結構。豎向支撐體系為共用基礎的豎向柱和斜向柱（柱截面為800*800和1000*1000兩種，柱頂分別承受A、B軸主梁荷載），柱基礎位于邊坡坡腳，坡頂為結構條形基礎，上部最大梁截面為600*1600（最大凈跨度為11.0m），最大梁跨度為18.9m（梁截面為450*1500），結構支撐體系最大高度約22米，因此施工難度非常大。

2、高危邊坡上搭設超高大模板支撐體系施工技術研究

該施工技術主要包括四項內容：支撐體系基礎施工技術，架體抗傾覆施工技術，架體抗滑移施工技術，上部大截面結構二次施工技術。

1）支撐體系基礎施工技術

高危邊坡上搭設超高大滿堂支撐體系基礎施工技術研究是本工程的重點難點內容之一，也是本工程需要突破的技術瓶頸，是能否順利完成本工程施工任務的關鍵點。

本工程地處風化較嚴重的市政邊坡上，且邊坡坡度較大，在搭設結構施工時的滿堂支撐體系時沒有可利用的立桿支撐面，因邊坡坡體風化嚴重，在施加上部結構施工荷載時可能造成坡體巖層滑移或坍塌，因此需要進行坡體巖層加固。在進行“高危邊坡上搭設超高大滿堂支撐體系基礎施工技術”研究時，需要結合上述兩個因數進行綜合考慮，有利于對本工程的進度、質量、施工安全及工程成本進行控制。

在本工程實施前，相關技術人員根據工程結構形式、現場邊坡巖層情況及邊坡坡度等進行綜合考慮，對結構施工涉及的滿堂腳手架支撐體系立桿基礎進行了綜合研究，在理論上分別提出了“在邊坡坡腳增加擋土墻”“搭設鋼平臺”“對邊坡進行支護，利用支護結構作為滿堂架立桿的基礎”“邊坡巖石開挖”四個立桿支撐基礎施工方案。

經相關專業技術人員及巖土專家和土建專家綜合進度、安全、成本等因素進行分析評估，該工程超高大模板支撐體系基礎采用邊坡支護和滿堂架立桿基礎施工相結合的施工方案較經濟合理，即：進行邊坡支護設計時在主次梁的投影部位布置支護格構梁，將常規的矩形格夠梁施工成階梯型格夠梁，利用邊坡支護的格構梁水平面作為梁下支撐體系的立桿基礎，將支護的錨桿或錨索錨固在格構梁內，在設置格構梁時需注意將結構梁的投影中線需與格夠梁的中線重合。

2）架體抗傾覆施工技術

高大模板支撐體系研究，除了基礎承載能力研究外主要就是研究架體的抗傾覆能力，該內容的研究直接關系到整個支撐體系能否有效地將上部結構荷載及施工荷載傳遞至基礎，該項研究是確保整個支撐體系安全有效的一個重要因素，也是確保本工程能夠順利實施的重要保障。

在進行該項技術研究前，研究小組組對普通滿堂支撐體系進行受力分析及研究，發現支撐體系受力后首先是體系頂端出現位移，造成偏心受壓，隨著變形逐步加大，進而引起整個支撐體系失穩而傾覆，造成安全事故，因此研究小組考慮將上部結構梁分兩次施工，利用梁下部先澆筑的砼形成田字型框架結構，將支撐體系頂部固定，控制支撐體系頂部位移，減小受力后的偏心受壓變形，以此提高支撐體系抗傾覆能力。

由于本工程位于市政邊坡上，其支撐體系非常規的矩形，而是自身極不穩定的倒三角形，為了增加支撐體系的抗傾覆能力，研究小組通過研究，要求在實施階梯型支撐基礎時，在基礎砼中預埋HPB300級直徑為20厘的圓鋼拉環，用直徑為14mm的鋼絲繩將整個支撐體系向邊坡方向張拉，鋼絲繩用繩卡栓系在支撐體系的最外排主節點處，用花籃螺桿系掛在預埋環上，預埋環一端低于主節點，控制鋼絲繩角度在10-15度為宜，鋼絲繩水平間距4米，豎向間距6米，張拉力以鋼絲繩最大撓度100～200mm為宜。采用上述兩項抗傾覆措施后，可有效地大幅度提高整個支撐體系的抗傾覆能力，增加工程實施過程的安全性。

3）架體抗滑移施工技術

普通高大模板支撐體系通常是搭設在場地較平整或較規則的支撐面上，因本工程位于坡度較大的市政邊坡上，因此在研究“高危邊坡上搭設超高大滿堂支撐體系施工技術”時還需要研究架體底部的抗滑移能力。

根據前面分析可知，本工程實施體量較大，在確保實施過程安全的前提下，為了加快施工進度、減小施工難度、節約工程施工成本，實施方案要求在上部結構梁投影位置布置階梯型支護格夠梁，在格夠梁水平面上搭設結構梁的支撐體系，可滿足梁下支撐體系的受力要求，而結構板下支撐體系立桿沒有可用的支撐面，因此只能支撐在邊坡噴錨的砼面層上。

在搭設立桿時用人工鑿打的方式將砼面層開鑿一個小平面用于支撐立桿，這樣容易造成立桿底部失穩產生滑移而發生安全事故。為了提高整個架體的抗滑移性能，研究小組通過研究發現，在立桿底部設置水平向的橫向和縱向水平桿不能達到支撐體系抗滑移的要求，立桿在受力后其底部存在沿坡體面向下的滑動趨勢，因此研究小組要求在支撐體系立桿底端沿坡體表面增設一根鎖腳桿，所有鎖腳桿采用對接或搭接沿坡面連通，形成整體受力，控制其受力后的滑動，達到整個支撐體系穩定可靠的目的。

4）上部大截面結構二次施工技術

本工程最大梁截面為600*1600，每延米結構自重達0.6*1.6*27=25.92KN/M，經計算可得下部支撐體系立桿間距僅0.35m，對實施操作帶來非常大的困難，如將該截面梁砼分兩次施工，可有效減輕結構自重，下部立桿經計算，其間距可適當放大，不但便于施工操作，而且減少了架料的投入，節約了工程施工成本。

對于梁板等受力構件而言，在混凝土二次澆筑的結合面上，會產生拉、壓、剪等復雜應力。但通過綜合分析，可確定對混凝土結構交結面影響較大的主要是剪應力。兩次澆筑的材料間能否有效的共同工作取決于結合面上的剪應力能否有效的進行傳遞。結合面上的剪應力主要由混凝土自身的抗剪強度和橫貫結合面的鋼筋抗拉強度共同承擔。

中國建筑科學研究院建議按如下公式驗算結合面的抗剪承載力：

（1）

式中r為結合面剪應力設計值；V為截面剪力設計值；I為截面慣性矩；S為截面的面積矩；b為截面寬度

（2）

考慮了梁上恒荷載和活荷載的最不利組合，經計算求得施工縫截面上的剪應力最大值-截面上混凝土抗剪和箍筋抗剪的合力為5.094N/mm2大于施工縫截面上的剪應力2.735N/mm2，因此施工縫處的剪力能有效傳遞，可保證分別澆筑的混凝土能共同工作.

經工程理論分析及實際驗算，本工程計劃將600*1600大截面梁分兩層澆筑砼，施工縫預留在距梁底800mm處，滿足結構受力要求，結構安全可靠。

3、總結

通過對“高危邊坡上搭設超高大模板支撐體系施工技術”的研究，我們可以有效地對施工過程中的安全因素進行掌握和控制，在確保施工作業安全的同時還減少了工程中的周轉材料投入，選擇適合本工程實際情況的施工方案，從而節約了工程成本，產生了較大的經濟效益，為后續類似工程提供了參考借鑒作用。