變截面斜支柱大模板支撐體系的開發(fā)及應用

上海電力建筑工程公司 上海 200437

1 工程概述

平山電廠一期工程項目1#、2#冷卻塔斜支柱為矩形的變截面，下大上小，底面為2 600 mm×1 500 mm，頂面為1 200 mm×1 500 mm，高10.84 m，在空間上傾斜，斜長11.31 m，中心線傾角為73.311°，混凝土為C50。該工程項目1#、2#冷卻塔斜支柱共32×2=64根。

2 變截面斜支柱模具的研發(fā)

2.1 工程難點分析

1）柱子截面尺寸大，而且為變截面，模板和支撐均需要從基礎(chǔ)頂面開始，高支模對支撐體系的形變和穩(wěn)定性難以精確把握。

2）斜支柱現(xiàn)澆混凝土的自由落差需控制，柱子需要連續(xù)澆筑以確保無施工冷縫，且需選用分段合模，對模具在施工中能快速、精準地拼接制作要求高。

3）柱子空間傾斜，對支撐體系要求有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，以承受豎向荷載和水平荷載的要求。

4）雙曲線冷卻塔斜支柱空間分布寬，需要的模具和支撐體系多，模具和支撐體系的增多必然帶來工作量、成本、安全風險的增大。

因此，需要研發(fā)一種機械化程度高、可整體移動和周轉(zhuǎn)使用的工具[1-3]。

2.2 設(shè)計的思路

冷卻塔的斜支柱截面有人字形、變截面矩形以及X形等不同的形式，在此之前針對承建的人字形冷卻塔項目開發(fā)了一套人字柱模具支撐小車系統(tǒng)（圖1），而該工程斜支柱的截面為變截面的方形，有共性，也有異性，但變截面矩形柱截面更大，矩形截面模板比圓形截面的更不利，針對這一不同特點對該體系進行了改進。

1）將底部小車取消，改為底部大梁。該措施可以提高支撐體系的穩(wěn)定性，可減小小車的撓度，從而控制柱的自由落差，提高成品質(zhì)量。

2）在下模板后增加空間桁架。由于方形截面的模板比圓形截面的模板受力差，故在下模板后增加支撐桁架來提高支撐架的強度和剛度。

3）在支撐架上增加了懸挑平臺及圍護。由于冷卻塔斜支柱的截面尺寸大，施工中要進行模板支設(shè)及混凝土養(yǎng)護，為保證施工質(zhì)量及施工安全，施工平臺是不可或缺的（圖2）。

圖1 人字柱小車模具

圖2 一字柱、底模及支撐體系示意

3 施工工藝及關(guān)鍵技術(shù)

3.1 施工工藝流程

定位放線→軌道地梁就位→模板下橫梁就位→斜支撐就位→底模及桁架就位→底部調(diào)節(jié)框安裝→鋼筋籠就位→側(cè)模、頂模安裝及澆筑混凝土→模板拆除

3.2 關(guān)鍵施工技術(shù)

3.2.1 底模及桁架就位

底模及桁架離地后，逐漸松鏈條葫蘆，使模板桁架達到安裝角度（78°左右），拉尾繩使桁架底部先就位，穿好底部兩連接銷軸，調(diào)節(jié)桁架角度穿上部銷軸[4-6]。

3.2.2 側(cè)模、頂模安裝及澆筑混凝土

1）一側(cè)側(cè)模安裝。焊接完成后，拆除鋼筋頂部擱置點，如鋼筋有傾斜扭曲，可拉設(shè)鋼筋籠纜風繩以調(diào)節(jié)鋼筋位置，并安裝未拉設(shè)纜風繩一側(cè)的側(cè)模板。側(cè)模與底模的連接螺栓為M16，側(cè)模就位時先穿定位銷軸，隨后穿連接螺栓并擰牢。

2）另一側(cè)側(cè)模安裝。使用腳手管撐住已安裝一側(cè)側(cè)模板，解除對側(cè)相應位置纜風繩，安裝對側(cè)位置側(cè)模。

3）第1節(jié)頂模安裝。安裝第1節(jié)頂模時，如螺栓孔無法對孔，采用調(diào)節(jié)側(cè)模上臨時支撐，穿好模板定位銷軸后，解除臨時支撐，連接完成全部連接螺栓，通過線錘調(diào)節(jié)側(cè)模垂直度，頂模朝兩側(cè)拉設(shè)纜風繩，固定側(cè)模角度，穿第1節(jié)模板對拉螺栓。在第3節(jié)頂模位置底端及頂端安裝鋼筋卡扣，控制模板內(nèi)側(cè)間距，第2節(jié)頂模位置穿外側(cè)1排對拉螺桿，第3節(jié)頂模位置穿最底下的1根對拉螺桿，拉緊對拉螺桿，以便施工連續(xù)性及方便施工人員在鋼筋籠中穿行。

4）第1節(jié)混凝土澆筑。安裝澆筑平臺及澆筑料斗，施工人員站在鋼筋籠定位箍上振搗混凝土，不允許站在對拉螺桿上。

5）第2、3節(jié)頂模安裝及澆筑混凝土。第1節(jié)混凝土澆筑完成后安裝第2節(jié)頂模，在第2節(jié)頂模安裝側(cè)向纜風繩，用吊線錘調(diào)節(jié)側(cè)模垂直度，由于混凝土澆筑時側(cè)向晃動較大，每次澆筑混凝土前都需檢查頂模側(cè)向纜風繩。第3節(jié)頂模在第2節(jié)混凝土澆筑完成后進行安裝，模板安裝到位后安裝模板上預埋螺桿定位錐及連接螺栓（圖3、圖4）。

圖3 第1節(jié)混凝土澆筑

圖4 第2、3節(jié)混凝土澆筑

3.2.3 模板拆除

1）頂模及側(cè)模拆除。混凝土強度達到1.2 MPa時，開始拆除對拉螺桿、頂模、側(cè)模。其拆除順序為：拆除頂模牛腿定位螺栓→頂模與底模的對拉螺桿拆除→頂模分節(jié)拆除→側(cè)模對拉螺桿拆除→側(cè)模拆除。根據(jù)頂模拆除后混凝土表面情況，來決定側(cè)模是否立即拆除。

2）底模拆除。混凝土強度達到15 MPa時，開始拆除底模。其拆除順序為：安裝頂面牛腿→拆除底模預埋螺桿定位螺栓→底模退模→Ⅰ柱包裹塑料薄膜→安裝內(nèi)側(cè)牛腿→整體吊裝。拆除軌道梁上預埋錐，將模板體系整體吊裝到下一個施工位置。

4 相較傳統(tǒng)腳手架的優(yōu)勢

1）施工質(zhì)量易于控制，可通過斜撐角度實現(xiàn)預起拱。

2）體系易于周轉(zhuǎn)，整體吊裝移位，所占空間少，實現(xiàn)了機械化施工和綠色施工。

3）施工柱子平均一天一根，工效比腳手架施工工藝有顯著提高，費用節(jié)省多。

4）該體系在鋼結(jié)構(gòu)廠加工好后使用，只需要拆裝1次，可整體吊裝移位，效率高、速度快、耗費人工少。

5 結(jié)語

該系統(tǒng)已在淮北平山電廠一期工程項目1#冷卻塔中成功應用，并取得了顯著的成效。成品外觀及質(zhì)量得到了業(yè)主和監(jiān)理的一致好評。

工程實踐證明：該體系以其安全性能高、搭拆方便，易周轉(zhuǎn)、用工量少、所占空間少、外形美觀等特點，克服了傳統(tǒng)腳手架的施工難題，進一步推動無排架施工方法在現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工中的應用，對于施工工期緊張的項目尤為適用，不僅為本工程贏得了可觀的經(jīng)濟效益，亦為類似結(jié)構(gòu)支撐體系的設(shè)計與施工提供了對照和參考[7]。