懸挑模板桁架支撐施工技術及應用

(湖北水總水利水電建設股份有限公司，湖北 武漢 430000)

在水利水電、土木、橋梁等工程領域施工過程中，懸挑樓板、梁、牛腿等結構在混凝土澆筑時通常搭設承重腳手架作為荷載支撐兼做施工平臺。這種施工技術雖然成熟可靠，但是承重腳手架系統(tǒng)的搭設需要耗用大量人工、材料與設備，占用工作面大，若涉及交叉作業(yè)或者需要道路保通等特殊情況時則很難實施。同時，常規(guī)承重腳手架存在搭設耗時長、工效低、成本高、周轉慢、安全性低等諸多弊端。因此，研究并尋求一種能夠克服承重腳手架弊端的施工技術具有非常重要的現實意義，也是十分必要的。在湖北省洪湖東分塊蓄滯洪區(qū)蓄洪工程套口進洪閘交通橋施工過程中，項目人員經過研究分析和實際操作，研發(fā)出一種懸挑模板桁架支撐施工技術。本施工技術安全可靠、操作簡單、經濟高效，規(guī)避了常規(guī)承重腳手架搭設施工的弊端。

1 工程概況

湖北省洪湖東分塊蓄滯洪區(qū)蓄洪工程套口進洪閘位于長江干堤鄂江左，建筑物距離長江平均距離約為150m，工程等別為Ⅰ等，規(guī)模為大(1)型。主要建筑物閘室、岸墻為1級建筑物；兩岸連接堤段為洪湖監(jiān)利長江干堤(2級堤防)的一部分，為2級建筑物；次要建筑物上下游消能設施、兩岸翼墻等為3級建筑物；其他臨時建筑物為4級建筑物。項目交通橋路燈基座設計為懸挑式，基座數量多、混凝土工程量小且施工作業(yè)臨空面高。

2 技術原理

混凝土懸挑結構在工程施工中為常見結構，施工中為了提供施工平臺和混凝土澆筑荷載的支撐，往往搭設承重腳手架作為支撐和安全操作平臺，但是其搭設常受施工場地限制，且腳手架體系大，搭設煩瑣，對地基要求高，安全管控難，影響混凝土澆筑質量的因素增多。

針對以上問題，通過研究分析，以懸挑式路燈基座為例，自主研發(fā)了懸挑模板桁架支撐施工技術用于路燈基座混凝土的澆筑。該施工技術利用已澆筑完成的橋面作為受力基礎面，通過錨固預埋件將桁架錨定于已澆筑完成的混凝土橋面上，形成向外伸出的受力臂，通過連桿反拉受力，形成簡易懸臂桁架力學體系。托架和定型鋼模給予混凝土荷載有效支撐，使其穩(wěn)定完成澆筑成型等一系列過程，以此替代承重腳手架。其工藝原理見圖1。

圖1 工藝原理示意

3 技術要點

主要構件由桁架、托架、安全操作平臺、錨固預埋件組成。桁架通過錨固預埋件固定于已澆筑混凝土橋的面板上，以此給予路燈基座的荷載以支撐，提供懸挑部位施工操作平臺，保證模板拼裝、澆筑等一系列施工工序以及施工人員、設備的安全；托架主要承受混凝土、模板自重及部分施工荷載，并將以上荷載傳遞至桁架；安全平臺主要提供施工作業(yè)面；桁架為臨空前伸裝置，將人員設備、材料及設施自重等荷載傳遞至橋面板；錨固預埋件傳遞桁架荷載至橋面板，起到錨固作用，配合桁架形成前伸受力臂，防止傾覆。可增加配重沙包，確保安全。

4 工藝流程及操作要點

4.1 用料準備

根據施工需要，本工法主要構件由錨固預埋件、桁架、托架以及安全平臺構成，以上構件的主要用材由矩形管、螺栓、鋼筋、鋼板等加工制作而成。

錨固埋件采用膨脹螺栓，后期與桁架焊接。桁架主要采用100mm×100mm×5mm矩形管加工制作，每根矩形管根據圖紙尺寸下料，且每根矩形管固定尺寸位置有開孔，以便后期螺栓連接緊固。所選鋼材其強度等材質特性均要符合相關國家規(guī)范標準要求，為保證后期組裝順利和結構物尺寸的準確性，所有構件的長短、鉆孔位置和孔徑大小必須符合本工法圖紙要求。

4.2 測量放樣

根據橋梁施工圖及桁架施工圖對錨固預埋件、軸線位置進行放樣，預埋螺栓固定前需反復校核待澆部位結構物邊線尺寸位置關系，并報監(jiān)理單位現場監(jiān)理工程師驗收批準。

4.3 桁架制作

根據設計圖紙采購桁架所需的鋼材并進行加工。為防止連接孔洞或螺栓磨損，需將孔洞打磨光滑，桁架構件均為順直構件，無須彎折、焊接。

4.4 桁架、安全平臺組裝

將加工好的桁架、安全平臺構件按圖紙拼裝到位，桁架主要靠螺栓連接，每個螺栓連接位置均設置兩顆連接螺栓，安全平臺主要受力梁均采用螺栓連接，安全平臺底板及柵欄采用鋼筋焊接拼裝而成，螺栓需連接牢靠，各部件連接無間隙。安全平臺圍繞在托架外圍，必須根據圖紙預留結構物尺寸及托架構件尺寸，桁架、主吊掛、托架以及安全平臺各連接部位需相互緊貼，保證各部件連接位置有足夠的受力面，桁架與橋面板接觸面需平整、嚴絲合縫，如果橋面板不平，需采用具有一定強度的材料進行填塞。

4.5 托架安裝

托架采用螺栓連接，組裝過程中需校核結構物尺寸、位置，避免不必要的返工，各部件要求安裝平順，搭接可靠。

4.6 模板安裝

本工法中桁架結構取代了承重腳手架，實際模板受力點為托架，且托架形狀基本與結構物形態(tài)相同，模板采用定型鋼模，與構筑物外形結構尺寸類同，安裝加固可順勢進行，安裝完成后復核結構物尺寸是否與設計一致。

4.7 混凝土澆筑

上述工序完成之后即可進行混凝土的澆筑，混凝土澆筑過程中需對桁架及托架進行變形監(jiān)測，如遇結構變形則立即停止?jié)仓；炷翝仓埃謇聿槐匾那捌谑┕げ牧稀⒐て骶叩龋瑴p輕荷載。養(yǎng)護期間，不允許擺放模板、工器具等于倉面之上，做好安全圍擋，避免設備碰撞。

4.8 桁架拆除

待混凝土強度達到規(guī)范允許拆模強度之后，方可拆除桁架。拆除順序按由遠至近的原則進行：拆除托架及模板→拆除安全平臺→拆除托架→拆除桁架→拆除預埋螺栓并封堵。拆除后的構件要求及時敲掉混凝土塊，螺栓清除鐵銹渣滓并用油浸泡，擺放于干燥、溫差小的地方存儲，拆除過程中仔細檢查是否有損壞的構件，如有則必須馬上更換。

5 質量控制

5.1 質量控制標準

本技術施工應符合《水利水電工程施工質量檢驗與評定規(guī)程》(SL 176—2007)、《水利工程建設標準強制性條文》(2020年版)、《水利水電工程施工通用安全技術規(guī)程》(SL 398—2007)、《水利水電工程土建施工安全技術規(guī)程》(SL 398—2007)、《水利水電工程施工測量規(guī)范》(SL 52—2015)、《水利水電工程單元工程施工質量驗收評定標準——混凝土工程》(SL 632—2012)、《水利水電工程單元工程施工質量驗收評定標準——水工金屬結構》(SL 635—2012)、《水利水電工程施工作業(yè)人員安全操作規(guī)程》(SL 401—2007)、《職業(yè)健康安全管理體系要求及使用指南》(GB/T 45001—2020)中的要求或規(guī)定。

5.2 系統(tǒng)制作加工的質量檢查要求

a.錨固預埋件施工需重點檢查預埋件定位、錨固螺栓埋入深度、錨固螺栓的直徑和錨固過程中的施工質量，確保主控項目檢驗點全部合格。

b.桁架、托架、安全平臺需重點從制作和安裝兩部分進行質量控制。制作過程主要強調材料下料的尺寸精度，要求材質表面平整，無銹污、油漬、砂眼、裂紋、彎折等，鉆孔位置需要符合圖紙要求且孔壁光滑無毛刺。安裝過程強調螺栓連接牢靠、緊密，螺栓絲口無滑絲、損壞、過擰現象，各個部件貼合緊密，無明顯縫隙凹凸，安裝定位嚴格按照圖紙實施，偏差在規(guī)范允許范圍內，確保檢測項目全部合格。

5.3 質量控制要點

a.桁架安裝完成后必須經測量人員校核位置軸線之后方可進行下一步工序，桁架安裝完成后、澆筑過程中、澆筑完成后均必須進行形變監(jiān)測，確保桁架支撐系統(tǒng)安全。

b.桁架以及錨固位置必須事前重點檢查，使用過程中還需檢查各螺栓或者連接件是否存在松動現象。

c.在桁架、定型鋼模板、安全平臺安裝過程中，技術員、安全員必須全程監(jiān)督指導。

d.混凝土澆筑過程中做好混凝土入倉工作，由專人指揮入倉，控制混凝土入倉速度，均勻入倉，減小混凝土下落重力對支撐系統(tǒng)的沖擊，避免產生形變、位移。

e.在混凝土養(yǎng)護期間，安排專人每天檢查，防止支撐系統(tǒng)變形導致混凝土成型質量出現偏差。

f.安裝過程中嚴禁使用鐵錘等硬器物敲捶各部件，避免各部件材料發(fā)生局部位置形變或破損，影響受力。

g.拆卸后的桁架、定型鋼模、托架、安全平臺等構件需進行保養(yǎng)，對損壞部位及時進行修理、更換，已發(fā)生形變、缺損部件嚴禁再次投入使用。

h.循環(huán)使用的構件必須經技術員、安全員、質檢員檢驗合格后方可投入使用。

i.混凝土澆筑完成后，需及時進行保養(yǎng)(原則上采用覆蓋灑水保養(yǎng))，以保證混凝土強度穩(wěn)定上升至設計強度。

j.混凝土養(yǎng)護過程中，嚴禁松動各部件連接螺栓，避免碰撞，嚴禁增加不必要的荷載于桁架和倉面之上。

6 結 語

湖北省洪湖東分塊蓄滯洪區(qū)蓄洪工程套口進洪閘工程采用本施工技術進行路燈基座模板安裝后，直接減少了施工作業(yè)人員和值班人員，且施工過程有章可循，循序漸進，安裝技術可靠，保證了混凝土成品質量，減少了投入，提高了材料周轉率，降低了材料消耗，避免了返工和工期延誤。同時有效利用了工地廢棄鋼筋、鋼板，直接節(jié)約了工程施工成本。該技術的優(yōu)勢具體體現在：

a.該施工技術取代傳統(tǒng)承重腳手架，減少了人力、物力、機械設備的投入，減少了工程施工成本。

b.該施工技術取代傳統(tǒng)承重手架，節(jié)約了腳手架體系搭設所需的場地建設、平整、恢復等一系列費用，同時節(jié)約了大量鋼管扣件的拆除、轉運以及采保的費用。

c.該施工技術設計有安全平臺，便于施工，且安全設施一次性投入，周轉次數多，節(jié)約了大量防護網和操作平臺的投入，性價比高。