21m跨糧倉原位現澆無梁薄殼拱形屋面板模板支撐體系及混凝土施工技術探析

黃良瑞

摘 要：在本糧倉項目工程中，由于糧倉屋面板屬于原位現澆大跨度二次拋物線線性變化薄殼結構，因而對屋面板的支模體系和澆注方法提出了更高的要求，針對此，本項目屋蓋下部支撐體系主要采用滿堂鋼管腳手架支撐，屋蓋上弦板支撐體系采用殼面定制大模板+支撐系統散支散拆的支撐體系方案，混凝土則采用現場攪拌現場澆筑施工，以滿足工程項目需求。

關鍵詞：施工技術；拱形屋面板；大跨度；支模體系；混凝土澆筑

中圖分類號：TU755 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）08-0129-02

1 工程介紹

廣西柳州黃村國家糧食儲備庫改造項目由3棟糧庫共10個平房倉構成，糧庫總面積10985.73m2，倉房屋蓋采用鋼筋混凝土無梁薄殼拱型屋面板屋蓋，屋蓋跨度為21m。倉房屋蓋由多榀拱板組成，每榀拱板長21.48m、寬1.48m、高2.1m。拱板上弦板厚50mm、下弦板厚40mm，拱板中部設9塊橫向預制隔板。

2 工程存在的施工難點

（1）糧倉屋蓋位于地面以上7.8m處進行支模澆筑，屋蓋下部支持體系搭設的寬度為20.5m，為高大模板支撐體系。糧倉殼拱形屋面板的上弦板設計為二次拋物線型，對屋面的成型質量有較高要求。拱板板體較薄，對支撐面在施工過程中的平整度也有較高的要求。

（2）為便于流水施工，降低模板制作費用，拱板上弦板支撐體系除能保證模板質量、強度及剛度，還需能多次周轉使用并便于拆卸及安裝。

（3）拱架結構復雜，每榀拱架上弦板及下弦板需一次性澆筑完成，混凝土澆筑施工難度較高。

3 支模體系設計和施工

3.1 拱形屋面板下部支撐體系方案的設計

（1）模板：采用915mm×1830mm×15mm厚木膠合板。膠合板鋪設前對已鋪設好的木方進行平整度及起拱高度驗收，拱板跨中起拱的高度為全跨的2.5/1000，對不符合要求的用木楔進行調整釘牢。膠合板鋪設時接縫要嚴密、平整，接縫高低差控制在lmm內，板面平整度控制在4 mm內，板與下面的木方釘牢，板縫用膠帶紙粘貼。

（2）小梁：選用60mm×80mm方木。小梁間距：300mm。

（3）支撐系統：立桿、水平桿、剪刀撐均采用（48×3.6mm扣件式鋼管。

立桿縱向、橫向間距經品茗計算軟件計算均為1200mm，水平拉桿步距為1500mm，即可滿足承載上部荷載的要求。方案經專家組論證，考慮到單個倉體拱板下部支撐滿堂腳手架長為53.44m、寬為21m，滿堂腳手架面積較大。為防止施工過程中支持體系發生變形，需提高屋蓋下部支撐體系的剛度。專家組要求將立桿縱向、橫向間距均縮小為1000mm。其余支持體系的技術參數不變。

豎向剪刀撐：支架周邊設置一道豎直剪刀撐；支架內部分別設置縱橫兩向豎直剪刀撐，間距均為每≤4m設一道。每道豎直剪刀撐均為全高全長設置。

水平剪刀撐：封頂桿、掃地桿位置各設1道；封頂桿往下1.5m的危險區域內設置一道加密水平剪刀撐，其余每≤4.5m設一道；每道水平剪刀撐均為全平面設置。

抱柱裝置：為保證糧倉內的氣密性，糧倉采用先砌筑多孔頁巖磚墻體后澆筑圈梁及框架柱的施工工序進行施工，且墻體上禁止開設孔洞，拱板下部支撐體系無法設置抱柱裝置。本工程改用軟拉硬頂的施工方法保證支撐體系的側向穩定性。框架柱在澆筑混凝土前，在需設置軟拉硬頂的水平桿位置預埋2（8mm鋼筋，模板支撐體系搭設時，將設置點的水平桿與框架柱頂牢，并將預留鋼筋與該水平桿焊接牢固，鋼筋與水平桿單面搭接焊接長度不小于10d。軟拉硬頂點緊貼板底設1道，封頂桿往下1.5m的危險區域內加設一道，其余每≤4m設一道。

（4）頂托：立桿頂部采用可調頂托支承，頂托伸出長度≤200mm。

（5）墊板：采用2000×200×50mm硬木板。

3.2 拱板上弦板支撐體系方案的設計

糧倉屋蓋由多榀結構、尺寸相同的拱板組成，拱板的上弦為二次拋物線，施工精度要求較高。經綜合考慮，最終確定采用殼面定制大模板+支撐系統散支散拆方案。定制大模板可以加工成復雜的曲面結構且尺寸固定，利于保證上弦板二次拋物線的成型精度，確保工程質量。支撐系統采用散支散拆方法有利于快速安裝和快速拆卸，提高模板周轉次數，確保工程進度。

（1）拱板上弦定制大模板：拱板的上弦為二次拋物線，施工前應按曲率1：1實地放出大樣。每榀拱板上弦定制大模板按拱板內豎向預制隔板的間隔分為10塊進行制作。定制大模板面板采用915mm×1830mm×15mm厚木膠合板拼接而成，為便于拆模及保證模板在多次周轉使用后仍能保證較好的表面的平整度，木膠合板上部加設一層1mm厚彩鋼板。由于上弦板與預制隔板之間需澆筑100mm高的倒三角形混凝土加強肋，定制大模板的小梁采用35mm* 100mm木枋，小梁沿拱架長向設置，小梁間距為300mm。小梁兩側端部各加設一條35mm*100mm木枋，以提高定型大模板的整體剛度，并作為倒三角形混凝土加強肋的模板。

（2）拱板上弦定制大模板支撐系統：拱板以2榀為一組同時進行現場澆筑，拱板上弦定制大模板下部支撐系統每次搭設的寬度為3m。每塊大模板下設置三條帽木，帽木選用70mm圓木，其間距為900mm。每根帽木下設兩根立桿，立木選用60mm圓木，其間距為1500mm。每根立桿與帽木連接處設兩根斜桿，斜桿選用60mm×80mm方木。墊板采用100×100×40mm預制混凝土墊塊。下料前按上弦曲率大樣圖定出立桿的位置、長度，并結合帽木尺寸進行下料，并將匹配好的支撐材料進行編號定位。拱板的上、下弦側模均用木模制作。

4 糧倉拱形屋面板混凝土施工

4.1 混凝土制拌方式的選擇

結合拱形屋面板現澆混凝土對塌落度要求比較嚴格的特點，又考慮拱板結構復雜，實際施工時需要1.5-2小時，才能澆筑一榀混凝土用量僅為4.62m3的拱板，拱板混凝土采用現場設置的混凝土攪拌站拌制的混凝土，以方便按施工現場的需要量提供混凝土，并可根據施工現場實際情況及時微調混凝土配比。混凝土的場內水平運輸采用小型翻斗車進行，垂直運輸采用輪式汽車吊配合料斗進行吊運。

4.2 拱形屋面板混凝土施工技術要點

（1）拱形屋面板在正式澆注前，應確認模板尺寸是否滿足要求，模板必須平整光滑、表面無漏涂刷隔離劑現象。支撐體系要牢固。確認鋼筋間距、數量和位置等，并檢查相關材料及其擺放位置是否正確。拱板下弦主筋應做調直處理，以保證鋼筋在受力過程中共同作用。

（2）施工時應根據季節變化，適時調整混凝土含水量，控制混凝土的坍落度在10～20mm之間。水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥，中粗河砂，碎石粒徑控制在5～15mm內，混凝土中摻木鈣2‰、早強劑2%、防水劑3%。

（3）混凝土澆筑時應先澆筑下弦混凝土板，再澆筑上弦混凝土板。下弦混凝土澆筑應從軸線位置開始往跨中方向澆筑，隔板處稍延長振搗時間，使其底部混凝土振搗密實。為防止拱架模板側移，上弦板應從兩端低處向中間高處對稱、交替進行布料澆筑。在對拱形屋面板進行混凝土施工時，應保持連續施工，不得留設施工縫。澆筑時先用手提式振動機振搗，再用平板振搗器進行振搗，混凝土表面隨搗隨抹，多次抹面抹光，直至表面收水硬化。控制混凝土振搗時間，操作時應提起振動頭，不得強振預應力筋及模板。振掛板處時要認真操作，防止掛板幾何尺寸變形、線條扭曲、漏漿等。澆搗混凝土時應隨時檢查、修正鋼筋保護層。上下弦拱板交接處用振動器振實后用長柄鐵鏟抹平，混凝土澆筑后立即覆蓋薄膜加厚氈布養護，謹防產生收縮裂縫。

（4）拱板制作時宜采用自然養護，施工時最低溫度不低于5℃，最高溫度不大于40℃。

（5）每臺班澆搗混凝土做試塊2組，1組為拆模提供參考強度。當同條件養護的混凝土試塊混凝土強度達到70%以上時即可拆除上弦混凝土模板，拆模前后要全面檢查構件的外觀質量。

5 結語

本項目工程結合糧倉拱形屋面板特點，屋蓋下部支撐體系采用滿堂鋼管腳手架支撐，屋蓋上弦板支撐體系采用殼面定制大模板+支撐系統散支散拆的支撐體系方案，在保證施工質量的前提下，簡化了支模工序，提高了模板的周轉次數，降低了模板制作費用及損耗。針對拱板原位現澆的工藝等要求，制定了合理的澆注順序，澆注方法等，使拱形屋面板在保證其外觀線條的基礎上，達到國家規定的質量要求。

參考文獻

[1]環軍.先張法預應力拱形屋面預制板在單層散裝儲糧倉頂蓋結構中的應用[J].科技創新與應用，2016，（22）：248.

[2]徐雷.混凝土結構開裂原因分析及預防[J].建筑施工，1999，（6）：59.