預熱器結構大跨度梁底支撐模板裝備的開發

孫小永

在《水泥技術》2020年第4期《水泥預熱器混凝土框剪結構工程設計與施工研究》一文中，筆者對塞內加爾6 000t/d水泥項目的混凝土預熱器結構中跨度達12.6m梁的施工裝備及施工工藝進行了介紹，此種快拆體系最大使用跨度可達n×8m。但作為支撐鋼梁/桁架，需依賴特殊工具輔助拆除，同時，該支撐體系中獨立頂撐[1]安裝及拆除作業較為復雜。針對以上情況，我公司對高大跨度梁底支撐體系進行了二次開發。

1 梁底模支撐系統

此次開發過程中，將高大跨度梁底支撐系統分成模板桁架支撐裝置（根據不同載荷及跨度可采用鋼梁式/桁架式，本次為12.6m跨度，故采用桁架式）、端部支撐及安裝高度調整裝置、自拆除裝置三部分。整體配置見圖1。

圖1 高大跨度梁底支撐整體配置圖

1.1 模板桁架支撐裝置

本預熱器結構工程的層高達12～15m，梁體跨度12.6m，混凝土梁高2.5m，經初步計算，梁底模板選用桁架結構進行支撐。根據施工操作的功能需求，本模板桁架支撐裝置由桁架結構、梁底模板、操作平臺等構成。同時，為滿足拆除便利需求，桁架結構設計為可折疊的操作平臺。模板桁架支撐裝置結構見圖2。

圖2 模板桁架支撐裝置

模板桁架支撐裝置功能及組成如下：

（1）桁架結構：依據上部承受梁體荷載及施工荷載進行設計選型，合理選用桿件。封閉桁架下弦部位，作為工作人員操作折疊平臺的通道，對桁架側壁進行安全防護。

（2）梁底模板：采用鋼模/木梁結構模板，與桁架上弦桿固定，形成一個整體。

（3）操作平臺（可折疊式）：在桁架兩側上弦桿處分別設置可開啟式折疊平臺。欄桿與操作平臺通過連桿機制一體化配置，使平臺開啟后，欄桿可同時打開，處于操作防護狀態。

以上設置實現了梁底模板支撐裝置的整裝整拆，提升了施工效率和周轉效率。同時，其完全替代了高大跨度腳手架支撐架搭設工作，既免除了腳手架搭設帶來的大量人工、材料的耗費，又規避了高空作業帶來的不安全因素。

1.2 端部支撐及安裝高度調整裝置

端部支撐及安裝高度調整裝置主要由支撐千斤頂和支撐牛腿兩部分構成，該裝置將模板桁架支撐裝置的受力全部傳至梁側端墻或者端柱，同時兼具模板桁架裝置安裝高度調整功能。端部支撐及安裝高度調整裝置構成見圖3。

圖3 端部支撐及安裝高度調整裝置

支撐及安裝高度調整裝置各部件功能及組成如下：

（1）支撐千斤頂：作為桁架與支撐牛腿間的傳力及調整部件，可通過其實現對模板桁架支撐裝置安裝高度的精確調整，并將模板桁架支撐裝置的所有荷載傳至牛腿。支撐千斤頂由上部桁架連接千斤頂盒、支撐千斤頂及與牛腿連接千斤頂盒三部分組成。

（2）支撐牛腿：作為該系統的主受力構件，由其將上部千斤頂及其傳遞的所有荷載傳至已澆筑完成的混凝土端墻/端柱。為降低成本，該支撐牛腿及錨固螺栓均可周轉。

1.3 自拆除裝置

自拆除裝置是整體自拆式梁底支撐裝置的重點開發部件之一，在支撐千斤頂等部件的配合下，實現模板桁架裝置整體自拆除。自拆除裝置主要由滑軌梁（帶齒條）、滾輪、機械盤輪等部件構成，自拆除體系構成見圖4。

圖4 自拆除裝置

各部件功能及組成如下：

（1）滑軌梁（帶齒條）：作為自拆除裝置的導向裝置，模板桁架支撐裝置整體沿軌道移除。

（2）滾輪：固定于桁架梁上弦桿底部，當千斤頂下落后，該滾輪放置于滑軌梁頂面。

（3）機械盤輪：動力驅動裝置，驅動盤輪模板桁架整體沿滑軌梁移出梁底部，實現自拆除功能。

2 施工工藝流程

2.1 安裝流程

通過整裝式設置，安裝工藝流程相對簡單，具體安裝流程如下：

（1）整體安裝支撐及調整裝置。

（2）整體吊裝模板桁架支撐裝置。

（3）調整千斤頂進行梁底標高控制，完成后將千斤頂予以鎖死。

（4）利用桁架支撐下走道，打開梁側可折疊式平臺。

（5）在平臺上進行后續鋼筋綁扎、側模板安裝及混凝土澆筑等作業操作。

2.2 拆除流程

通過自拆除裝置的設置，梁底拆除工藝更為簡便、安全。當混凝土達到拆模強度要求后，即可實施拆除工作。具體拆除工序如下：

（1）利用桁架內側通道，收起兩側可折疊式操作平臺，減少模板桁架側向移動距離。

（2）調整千斤頂裝置下降桁架梁體，將滾輪放置到滑軌梁上。

（3）操作機械盤輪，將模板桁架體系整體側向移出梁側面。

（4）在預設吊點位置掛裝鋼絲繩，將模板桁架轉至下一層施工面。

拆除工藝流程圖見圖5。

圖5 拆除工藝流程

3 結語

新型整體自拆式梁底支撐裝置改變了傳統高大跨度梁支撐的施工工藝，施工簡便、安全、高效，尤其是自拆除體系的設置，大幅提升了高空作業的安全度，簡化了施工操作，有效解決了高大跨度梁體施工過程中支設難和拆裝難的問題。

與傳統落地式腳手架搭設方式及懸臂腳手架搭設方式相較，整體自拆式梁底支撐裝置在費用、工期、安全等方面均具有較為突出的優勢，具體對比見表1。

表1 不同支撐方式實施效果對比分析

對15m跨度范圍的高大跨度梁體施工作業，整體自拆式梁底支撐裝置更適用，解決了當前較多先進施工工藝工法不適用于高大跨度框剪結構施工的問題。目前，整體自拆式梁底支撐裝置已成功應用于塞內加爾項目的預熱器施工中，施工工效及作業安全性得到了進一步提升。