奮斗水庫懸挑梁板結構模板支架設計與施工

陳其足，闞興明，曹 羽

(1.中國水利水電第十六工程局有限公司，福建 福州 350001；2.穆棱市鑫源水務投資建設有限責任公司，穆棱 157500；3.穆棱市奮斗水庫項目建設管理處，穆棱 157500)

1 工程概況

奮斗水庫壩式進水口位于14#壩段上游壩外，進水口底板高程為EL357，底板以上分為2個獨立式進水口閘墩，每個閘墩總寬度為 6.4m，兩個閘墩之間距離為5.6m，上下游長度為11m。閘墩頂部由梁、板構成啟閉平臺，板厚20cm,板下懸空，其底高程為EL357，板中有5道梁。

EL385.9高程啟閉平臺左右岸方向長20.4m,上下游方向長12m。該區域梁、板左右跨度5.6m,上下游方向長12m，上下游間設有3條跨度5.6m長梁體，梁高0.8m,梁寬0.5m；1條跨度2.9m長梁體，梁高0.6m，寬0.4m，如圖1所示。

圖1 進水口梁板平面示意圖

2 工程特點

該工程進水口EL385.9啟閉平臺梁、板支撐施工主要有兩處：一處為進水口5.6m寬區域，承受荷載較大；一處為進水口EL385.3-EL385.6斜面支撐區域，承受荷載較小。梁板施工多數采用工藝成熟的滿堂紅腳手架或鋼管柱做為模板支撐系統，但該工程采用落地腳手架存在以下缺點：

1)該工程懸挑結構位于27.9m高空，懸挑高度大，梁板底標高達27.7m，懸挑梁板面積達109.6m2。采用常規腳手架或鋼管柱支撐系統工程量巨大，耗用管材多，搭設拆除時間長，費用高。

2)奮斗水庫位于高寒地區，年有效施工時段不足8個月，工期緊張，采用落地腳手架支撐方案無法滿足施工進度要求。

對此，經過多方案對比論證，采取如下措施：

1)進水口5.6m寬區域預埋22mmHRB400錨筋作為受力點，樓板荷載通過腳手架鋼管傳遞至預埋錨筋。

2)進水口EL385.3-EL385.6斜面支撐利用現場懸臂翻升鋼模，通過腳手架鋼管將懸挑區域部分荷載傳遞至大壩直立面鋼模。

新方案對比落地式滿堂腳手架具有如下優勢：

1)進度上，新方案施工時間為5d，落地式腳手架施工方案需要約15d，能節約工期約10d。

2)根據《房屋裝飾與建筑工程預算定額》，采用落地式滿堂承重腳手架預算為22.38元/m3，工程量約為3700m3，成本為8.28萬元。新方案經計算施工成本約2.2萬元，可取得經濟效益約6萬元。

3 支撐結構設計及計算

3.1 支撐結構設計

進水口EL385.9啟閉平臺梁板5.6m寬區域支撐體系受力最大，其支撐結構如圖2、圖3所示。

圖2 進水口EL385.9啟閉平臺梁板5.6m寬區域支撐體系現場圖

圖3 進水口EL385.9啟閉平臺梁板5.6m寬區域支撐體系圖

進水口EL385.9啟閉平臺梁板上游側下部懸空，而在EL385.3-EL385.9沿上游方向懸挑1.0m,考慮此區域跨度較大且臨近設置有梁L4和L6，在每個閘墩上游側混凝土內分別埋設2道工字鋼，共埋設8道。工字鋼型號為16，埋入閘墩混凝土2m,外露1m。在澆筑至EL382.85,水平放置工字鋼，在工字鋼上方放置2根腳手架鋼管，鋼管與閘墩側面鋼筋焊接。鋼管距閘墩上游邊1-1.3m。工字鋼作為荷載受力點，將上方結構自重、支撐鋼管自重、作業平臺自重傳遞至閘墩混凝土結構，如圖4-5所示。

圖4 啟閉平臺上游側懸挑結構支架設計

圖5 啟閉平臺左右兩側側懸挑結構支架設計

3.2 受力計算

進水口EL385.9啟閉平臺梁板5.6m寬區域支撐體系受力最大，僅對此部位進行受力分析，其計算簡圖如圖6所示，計算單元布置見圖7。

圖6 計算節點布置圖

計算結果顯示，采用Q235材質φ48×3mm腳手架鋼管能滿足構件強度和剛度要求，該網架構件在假定的最不利工況下滿足強度、剛度和穩定性的要求。

圖7 計算單元布置圖

4 模板支撐體系施工

4.1 進水口EL385.9啟閉平臺5.6m寬區域

1)預埋錨筋

進水口EL379.8-EL382.85倉面立模時，在預埋錨筋兩邊側立面從底部起1塊3×1.875m鋼模，其上部位采取木模拼裝。下方鋼模作為木模安裝的作業平臺，在拼裝的木模高度范圍內預埋2排錨筋，每排錨筋上下位置同步。錨筋采用φ22mm鋼筋，錨固深度65cm,外露20cm,間距70cm。外露鋼筋彎折至與垂直面成23°、34°。

2)搭設鋼管架

鋼管架采取φ48×3mm腳手架，立桿及橫桿縱向間距均為70cm,左右岸方向側立桿間距60-130cm。鋼管架斷面每側先安置2根鋼管與預埋錨筋相連，鋼管架體承受荷載通過斷面兩側安置的2根斜向鋼管將力傳遞至錨筋。

鋼管搭設過程中，接頭采用對接扣件連接，其接頭交錯布置，兩根相鄰橫向水平桿的接頭不在同步同跨內，上下兩個相鄰接頭錯開一跨，其錯開的水平距離≥500mm。當水平桿采用搭接時，其搭接長度≥1m，不少于2個旋轉扣件固定，其固定的間距不應少于400mm，相鄰扣件中心至桿端的距離≥150mm。

鋼管支撐架體搭設完畢后，架體左岸側、右岸側及下游側三面作業通道內的腳手板采用方木滿鋪，接縫中設兩根小橫桿，各桿距接縫的距離均≤15cm，避免出現探頭及空擋現象。

腳手板設置在三根橫向水平桿上，并在兩端8cm處用直徑1.2mm的鍍鋅鐵絲箍繞2-3圈固定。當腳手板長度<2m時，可采用兩根小橫桿，并將板兩端與其可靠固定，以防傾翻。

3)鋪設面板

面板采取膠合板，板底鋪墊方木條，方木間距為20cm，方木下方采取水平橫桿與立桿相連，通過預先計算立桿頂部高程從而控制面板鋪設高程。

4.2 進水口EL385.3-EL385.6斜面支撐區域

進水口EL385.3-EL385.9上游側、左岸側及右岸側直立面模板加固支撐利用EL379.8-EL382.8安裝的3×3m懸臂翻升鋼模，鋼模背側桁架寬1m與進水口EL385.3-EL385.9結構懸挑尺寸相同，在鋼模桁架上搭設鋼管架，支撐EL385.3-EL385.6斜向結構。鋼模與鋼管架相連以扣接為主，以焊接為輔。

斜面模板采用木模拼裝，模板下方采取方木抵靠，方木間距為20-30cm，方木與斜面平行。方木下方使用鋼管支撐，水平橫桿平行于壩軸線，水平橫桿與鋼模作業平臺通過豎桿相連。鋼管架承受荷載較小，每個斷面搭設1-2根豎桿支撐斜面模板，1-2根橫桿加固豎桿。支撐斜面模板的豎、橫桿縱向間距為1-1.5m。

斜面鋼管支撐搭設完畢后，沿外側面一圈設置密目式安全網，安全網安裝在立桿內側，采用鐵絲將其與架體牢固扎結，主節點處必須綁扎。腳手板的搭設同上，局部臨空面時保證通道兩側有防護欄桿，欄桿內側掛設密目式安全網。

4.3 支撐拆除

進水口啟閉平臺澆筑完畢后進行正常養護，對進水口啟閉平臺EL385.9表面及側面混凝土強度進行測試，當混凝土強度達到設計強度100%后，梁板底下承重模板方可進行拆除。

進水口EL385.9啟閉平臺5.6m寬板底區域從下游往上游依次進行拆除，預埋錨筋采取手持式切割機進行割除，鋼筋表面鑿除20-30mm, 并采用預縮砂漿或環氧砂漿填補。預埋工字鋼采取汽割，工字鋼表面鑿除30-50mm, 并采用預縮砂漿或環氧砂漿填補。在能保證預埋錨筋和工字鋼全部拆除后有作業平臺，其余部位支撐可以先行拆除。

5 結 語

該工程在懸挑支撐架搭設過程中專門成立安全管理辦公室，檢查督促安全措施的落實，配備2名安全員全程監督，嚴格按照安全規范要求進行施工作業，避免了施工過程中的安全隱患。

混凝土澆筑過程中，按照先里后外、先中間后兩邊、先墻柱后梁板的順序進行施工；懸挑部位施工時將混凝土澆筑在非懸挑部位，再由人工鏟運至懸挑部位，避免混凝土直接傾倒在懸挑部位的梁板上；并派2名專業木工看護支撐系統，密切注意支撐系統的變化并進行監測。

通過以上高效強力的組織、管理和技術措施，安全圓滿地完成了進水口懸挑結構的施工任務。實踐證明，采用該方案不僅提高了施工進度，更節減小了資源投入和資金投入，為企業今后遇到類似的結構提供了借鑒和參考。