可調式鋼管砂箱組合臨時支撐體系技術研究

錢 鋒

（上海建工七建集團有限公司，上海市 200050）

0 引言

后澆帶是工程上常見的施工縫留設形式，但對于深基坑、超高層建筑，由于其留設時間跨度極大，將會造成極大的材料浪費及管控風險。中國海運大廈地下四層，地上十八層。由于后澆帶必須待結構封頂后60 d才能封閉。項目面臨了120 m長度后澆帶，留設8個樓層，設置時間達300 d的情況。將帶來巨大的臨時材料投入和安全質量管控風險。研究一種可以適應各種項目建設的定型化、可調式的后澆帶單邊支撐早拆模體系，并確保其拆除便捷，將會為類似項目的建設帶來重大的借鑒意義。

圖1 后澆帶平面位置圖

1 工程概況

中國海運大廈工程建筑面積73 022 m2，項目地下四層，由十八層主樓和四層裙房組成。項目基坑為矩形形式，共設置2條后澆帶，其中東西向長度120 m，南北向長度70 m，其中東西向后澆帶為沉降后澆帶，必須于結構封頂后60 d進行封閉。南北向為溫度后澆帶，于兩側混凝土澆筑后60 d封閉。因此工程面臨著120 m長度后澆帶，留設8層（高度36 m），留設時間300 d的情況，將帶來巨大的后澆帶支撐留置費用，見圖1。

2 后澆帶支撐設置體系優缺點分析

2.1 鋼管腳手架體系

（1）優點

a.不需要另外搭設獨立支撐體系。

b.施工材料較為常規，容易進料。

圖2 鋼管形式后澆支撐留設圖（單位：cm）

c.容被勞動力接受和采用。

d.支設較快。

（2）缺點

a.將產生大量的租賃費用。

b.工人搭設隨意，強度和穩定性難以保證。

c.容易在支設排架的時候，將后澆帶支撐和排架支撐混搭，導致后期誤拆、混拆現象。

d.若誤拆后澆帶鋼管支撐，再次進行支設無法達到頂撐的目的，后澆帶位置梁板可能已經產生局部下垂現象。

2.2 型鋼或格構柱支撐

（1）優點

a.采用型鋼、格構柱形式材料用量較少。

b.結構形式比較穩定，支撐效果較好。

（2）缺點

a.需要進行提前下料，收到加工周期和運輸條件制約。

b.支設較為困難，需要機械配合，施工速度慢。

c.由于結構封頂后方可拆除后澆帶，大型機械無法進樓層，給型鋼或格構柱支撐拆除帶來難度。

d.由于樓層高度不一，材料再次周轉難度大。

2.3 工具式獨立支撐

（1）優點

a.定型化加工周轉率高，支撐能力可靠。

b.形式簡單，操作方便，容易被工人接受。

c.材料可多次周轉，施工成本較低。

d.節約大量的支撐材料。

（2）缺點：

對于多標高的結構形式，無法進行微調，導致使用范圍受限。

2.4 混凝土臨時構造柱支撐

（1）優點

a.承載能力較好，并且容易施工。

b.避免出現誤拆的情況。

c.適合各種類的結構形式。

d.就地取材，施工成本較低。

（2）缺點

a.后期將帶來巨大的鑿除和運輸費用。

b.與永久結構連接位置處理不當，容易造成質量缺陷。

c.無法進行換撐微調，若支持位置影響材料運輸或地下室車輛通行，則會造成巨大的額外支設費用。

3 關鍵技術措施

建筑施工中，為了防止建筑鋼筋混凝土結構收縮或者沉降不均可能產生的有害裂縫，按照設計、施工要求需在混凝土梁、板等區域設置臨時施工縫。其中溫度后澆帶一般在此區域結構施工后1～2個月內封閉；沉降后澆帶一般在結構封頂45 d后方可進行封閉。

由于結構專業設計中僅考慮整體受力計算，而后澆帶區域內結構處于懸挑狀態，因此需對澆帶區域內結構模板支撐的設計進行專項設計，特別是后澆帶區域在后期施工過程中將面臨較大施工荷載及其他專業施工及時穿插進行的情況。

傳統的后澆帶支撐存在搭設不規范、隨意拆除、材料浪費大、承重力不強等缺點。因此，需要從定型化、輕量化的角度出發，研究一種周轉率高、適應性強、施工便捷、使用可靠的后澆帶支撐體系。

（1）對后澆帶位置進行適當調整，一側盡量靠近柱邊，避免兩側懸挑的情況；

（2）通過選用150 mm直徑的鋼管來滿足懸挑側的荷載強度要求；

（3）利用法蘭接頭及螺栓來連接鋼管；

（4）通過選擇不同模數長度組合的鋼管來滿足實現較大幅度調節支撐高度；

（5）配合砂箱內裝砂體的厚度做到對高度的精細調節，保證此體系能精確支撐在結構實體上。

3.1 對于后澆帶位置的調整

根據混凝土結構技術規程要求，高層建筑地下室不宜設置變形縫。可每隔30～40 m設置貫通頂板、底部及墻板的施工后澆帶。因此，后澆帶的位置是可以存在調整空間的。

考慮后澆帶一側靠近框架柱邊，距離不得大于1 500 mm，而另一側通過鋼管砂箱組合系統進行支撐，見圖3。

圖3 后澆帶位置調整圖

3.2 鋼管長度設計與連接

為滿足不同高度位置的后澆帶支撐，鋼管必須采用模數化的設計和連接深化。設計鋼管長度模數為0.9 m、1.2 m、1.5 m和1.8 m四個模數，基本能夠適應各種高度的條件下的支撐要求。

選擇比鋼管直徑稍大法蘭板與鋼管兩端焊接形成整體構件。法蘭板外緣開6個孔，后期通過螺栓對鋼管法蘭板構件進行連接，形成豎向受力構件，見圖4。

圖4 鋼管連接方式

3.3 砂箱的設計

由于結構梁板的變化，因此支撐區域的凈高變化極大，僅通過鋼管的長度調整無法滿足支設要求，而利用砂箱系統，則很好地解決了梁底支撐高度的微調問題。

砂箱里裝有精選的工程砂，砂箱底部設計有漏砂孔。通過砂箱中工程砂的厚度，來對支撐鋼管的整體高度進行微調。當需要拆除支架時，只要把砂箱中的砂子放出，支撐鋼管就被緩慢的下落。從根本上解決支撐高度微調問題，同時便于鋼管支撐的拆除和回收利用，見圖5。填充高度，填充后壓實。

圖5 鋼制管砂箱組合支撐三維圖

（3）待施工此支撐區域主、次梁模板時，在梁底模板開200 mm×200 mm預留洞，通過預留口將鋼管自梁板平臺向下垂直放入砂箱內。

（4）梁底部預留洞孔上部用2層快易收口網進行封堵，施工過程需保證快易收口網放置在鋼管法蘭構件的法蘭板上且與梁底保護層下部平行。

（5）澆筑完梁、板混凝土后，待結構混凝土達到設計強度可拆除后澆帶模板支撐，無需回頂。

（6）后澆帶混凝土達到設計要求后，拆除模板支架，同時打開砂箱出料口封堵，掏出工程砂，拆除此支撐體系，回收后運轉至下一施工現場待用。

施工現場照片見圖6。

圖6 施工現場

3.4 施工方法

（1）根據后澆帶區域支撐主、次梁的底標高選擇不同長度模數的鋼管來大幅度調節支撐高度尺寸，保證預留小于300 mm高度由底部砂箱進行精確調節，鋼管法蘭構件通過六個螺栓連接。

（2）選擇后澆帶區域需要支撐的主、次梁位置，在施工前在其下部投影位置放置砂箱，通過砂箱底部膨脹螺栓固定。根據梁底計算高度，選擇鋼管、砂箱組合的高度，精確計算出砂箱內石英砂的

4 結語

對于后澆帶的支撐體系進行優化，采用可調式鋼管砂箱組合體系，避免了大面積的模板、木方、鋼管等材料的留設時間，同時其具有的高強度、高穩定、易拆除等的特點保證了后澆帶部位的結構質量。而其本身的工具化、定型化特點又能提高材料周轉率，體現了建設工程工業化、集成化的理念。是具有良好經濟效益和社會效益的一種后澆帶支撐體系，值得推廣和借鑒。