水工建筑物中高大模板支撐體系方案探討

鄧文華

（浙江省水電建筑安裝有限公司，浙江 杭州 310053）

近年來，隨著沿海平原地區治理內澇工作的全力推進，大型的排澇泵站在各地興建，此類泵站廠房由于裝機容量大，對廠房的凈高、跨度和空間有較高需求，因此屋面結構施工時需采用高大模板支撐體系。高大模板支撐體系具有高度高、跨度大、承受荷載大的特點，選用合理安全的方案對確保工程的安全至關重要。

1 工程概況

風棚碶排澇泵站設計排澇流量80m3/s，共設6臺機組，裝機總功率4800kW，為大（2）型，水閘為3孔×6m。泵站建筑物地面以下共1層，層高4m；地面以上共3層，一層層高6m，二層層高4m，三層層高4m，建筑總高度22.97m。

泵室廠房斜屋面凈空高度18.73～22.73m，屋面跨度14.16～23.65m，長度41.00m，斜屋面采用鋼筋混凝土結構，設縱橫框架梁柱及圈梁。

2 高大模板支撐體系構造情況

2．1 基本情況

高大模板支撐體系使用部位為泵室廠房上游側及廊道屋面砼滿堂架。其搭設范圍為13.7m×41.0m區域，其搭設區域為一區上游側區和二區廊道區，上游側區為一區，區域范圍為4.75m×41m，底板為15cm厚砼結構平臺；廊道區為二區，為4.60m平臺上8.8m×39.2m的孔洞；一區、二區的支模架頂均為主泵房四坡屋面，屋頂高程為18.8～22.973m,屋面板厚為12cm，屋面橫向梁為0.35m×1.2m、0.3m×0.8m 2種型號梁；縱向為0.35m×0.8m、0.25m×0.6m、0.3m×0.8m、0.3m×0.7m 4種型號梁。

2．2 支模架組成

采用Ф48×3.5鋼管、扣件、頂托等構成的支模架，立桿和水平桿是主要受力構件，剪刀撐是一種保障整體支模架的高強度和高穩定性的支撐桿件，同時擁有強化支模架對于水平和垂直作用力的韌性，扣件是支模架組織整體的連接件和傳力件。

2．3 支模架基礎

一區：主泵房上游側區為4.60m高程C30砼基礎，板厚15cm；二區：廊道區為底部采用0.5m×0.3m×1.2m的H型鋼橫向鋪設于4.6m高程平臺上，在H型鋼上縱向鋪設40.5m（9m+9m+9m+9m+4.5m）長的20a#槽鋼。

2．4 垂直荷載傳力路線

施工荷載→多層板、方木→水平桿→頂托、立桿→基礎或結構板面。

3 施工前準備工作

3．1 材料準備

3．1．1 鋼管

支模架施工材料準備中，鋼管是非常重要的一個部件，通常鋼管落地支模架的鋼管材質選用的是48mm×3.5mm的尺寸，而且要選用強度等級為Q235-A的高強度鋼材，同時在支模架選取鋼管樣品時，要首先選取具有國家檢測資質的檢測機構進行檢測，各項檢測合格后才可以投入施工使用。

3．1．2 扣件

支撐體系施工中扣件也是普遍通用的一個連接材料，扣件的選取要選用符合國家安全生產標準的鑄造型扣件，同時在扣件選取過程中要仔細檢查扣件是否存在鑄造缺陷，以保證在施工過程中扣件能夠和鋼管貼合匹配，在緊縮鋼管時要保證扣件的最小開口距離為5mm以上。最后將扣件樣品送至具有檢測資質的檢驗機構進行檢測，各項指標符合后方可投入施工使用。

3．1．3 支模架頂托

采用可調節實心不銹鋼頂托絲桿，本工程支模架頂托主要為上托和底托，支模架頂托規格選為實心M32mm×600mm。頂托絲桿進場后應有產品合格證及質量檢驗報告，頂托受壓承載力設計值不應小于40kN，支托板厚不應小于5mm，變形不應大于1mm。頂托絲桿的螺桿與支托板焊接應牢固，焊縫高度不得小于6mm，螺母厚度不得小于30mm。支模架主要桿件有：立桿、橫桿、水平拉桿、剪刀撐、掃地桿等。

3．1．4 主要材料表

主要材料計劃如表1。

表1

3．1．5 機具準備表（如表2）

表2

3．2 人員準備

根據搭設工程量和工程進度要求，投入專業技術工人及普工共70人，確保在45天內完成施工任務。

3．3 技術準備

（1）施工方案要通過項目技術人員的參與制定，以支模架的搭設工作人員數據和經驗配合完成，期間所有技術工人都需要具有一定的從業資格。

（2）在搭設鋼管、頂托絲桿、扣件的過程中，首先要對安裝材料監管驗查，不具備施工標準的配件要及時淘汰，同時將檢測過的材料進行分類儲存。

（3）應對搭設用的鋼管、扣件、頂托絲桿等進行檢查驗收，不合格的構配件嚴禁使用，經檢驗合格的構配件應按品種、規格分類堆放整齊。

（4）對支模架立桿底腳位置進行定位放線。

（5）檢查現場支模架搭設的范圍是否與支模架方案相一致。

4 施工方案

4．1 搭設工藝流程

一區：材料準備及檢查→放線→墊木板→立桿定位→擺放掃地桿→豎立桿并與掃地桿扣緊→裝掃地小橫桿，并與立桿和掃地桿扣緊→裝第一步大橫桿并與各立桿扣緊→安第一步小橫桿→第X步縱桿和橫桿（每根梁底中部均采用頂托，板底采用旋轉扣件）→剪刀撐。

二區：材料準備及檢查→放線→橫向鋪設H型鋼→縱向鋪設20a#槽鋼→焊接Ф25mm鋼筋（L≥10cm）→立桿定位→擺放掃地桿→豎立桿并與掃地桿扣緊→裝掃地小橫桿，并與立桿和掃地桿扣緊→裝第一步大橫桿并與各立桿扣緊→安第一步小橫桿→第X步縱桿和橫桿（每根梁底中部均采用頂托，板底采用旋轉扣件）→剪刀撐。

4．2 搭設的方法

4．2．1 支模架立桿布置如下

（1）0.35m×1.2m、0.35m×0.8m、0.3m×0.8m、0.3m×0.7m梁：首先沿梁縱軸線方向在梁底設立2排立桿，2排立桿至中心線的間距各為10cm（立桿采用頂托至于梁底，如現場條件受限制，也可采用雙扣件連接），然后以這2排立桿為中心點橫向間距0.325m兩側各設立1排立桿，立桿縱向間距≤0.8m。（2）0.25m×0.6m梁：首先沿梁縱軸線方向在梁底中心設立1排立桿（立桿采用頂托至于梁底，如現場條件受限制，也可采用雙扣件連接），然后以梁中心軸線橫向間距0.4m兩側各設立1排立桿，立桿縱向間距為0.8m。（3）屋面板：按每2根相鄰梁之間的間距進行均勻分布立桿，屋面板的立桿縱橫向間距不得大于0.8m，其立桿縱橫向具體間距經計算后得出。（4）經計算立桿步距不超過1.5m。

4．2．2 立桿構造要求如下

（1）地基基礎：一區（主泵房上游區）采用C30砼底板基礎，砼板厚15cm，立桿下放置200mm×200mm×50mm木墊板，墊板均應準確地放在定位線上。二區（主泵房廊道區）采用H型鋼基礎,首先采用H型鋼橫向平鋪在4.60m砼平臺上，然后在平臺兩端砼板上用預埋的Ф20mm鋼筋環扣牢，壓上100mm×10mm×8mm的鋼板，用螺栓固定；然后縱向按立桿分布要求鋪設40.5m長的20a#槽鋼，在槽鋼與H型鋼相交的四腳邊用Ф25mm鋼筋點焊，固定槽鋼；最后在放出立桿位置的中心點上將長10cm的Ф25mm鋼筋焊接在槽鋼上。

（2）立桿：立桿的施工在接長接頭部分要使用扣件進行連接，同時根據扣件的交錯布置將2個鄰位的立桿設置到同步接頭處，臨近的立桿和兩端接頭位置的交錯距離要保持在500mm以上，同時將立桿的全部接頭距離控制在步距的1/3內。屋面底模選用18mm厚九夾板，內楞采用50mm×70mm的落葉松方木，間距200mm。

（3）水平桿：①縱向水平桿：支模架縱向水平桿的搭設方式是通過立桿按步進行搭設的，利用直角扣件和立桿的固定，將立桿設置在縱向水平桿外側，平均1根縱向水平桿的長度要在3跨步以上，同時將縱向水平桿和對接扣件按照2根相鄰縱向水平桿的接頭不應設置在同步或同跨內，不同步或不同跨2個相鄰接頭在水平方向錯開的距離不應小于500mm，各接頭中心至最近主接點的距離不應大于縱距的1/3進行連接，如圖1所示。②橫向水平桿：作業層主節點處必須設置1根橫向水平桿，用直角扣件扣接且嚴禁拆除。作業層非主節點處的橫向水平桿，宜根據支承腳手板的需要等間距設置，最大間距不應大于縱間距的1/2。

圖1

（4）掃地桿：支模架搭設時必須設置縱、橫向掃地桿，縱向掃地桿采用直角扣件固定在距離鋼管底端不大于200mm處的立桿上，橫向掃地桿采用直角扣件固定在緊靠縱向掃地桿下方的立桿上。

（5）剪刀撐：將立架體的橫、縱、內、外3mm處設置剪刀撐，從頂部到底部連續安裝豎向寬度為3m的剪刀撐，同時在豎向剪刀撐的上方交角處安裝水平剪刀撐，水平剪刀撐使用可旋轉扣件與水平桿和立桿進行固定，保證在安裝過程中旋轉扣件的階段距離要小于150mm。同時安裝間距要超過3m，與地面交角為45°～60°，其對接方法與立桿對接方法是一致的。

4．3 支模架驗收

支模架施工結束后要根據航管部門的驗收意見，參照《建筑施工扣件式鋼管支模架安全技術規范》（JGJ130-2011）的相關要求進行驗收檢查。

（1）支模架搭設后其全部設施的扣件螺絲擰緊扭力要通過扳手進行檢驗，同時將重要施工部位和其他施工部位進行區分，再根據抽樣和重點方式進行全方位檢驗。（2）檢驗連墻件時要通過周圍砼柱的所在位置測算連墻件和連接處的跨步距離，通常為一步一道的方式進行設置。（3）剪刀撐的檢驗要保證其施工后與地面交角為45°～60°，同時垂直剪刀撐的設置以四跨為基礎參考，水平剪刀撐為兩跨。（4）桿件搭接的檢驗中要根據立桿的對接進行檢驗，其中頂層可以采用搭接，頂面橫桿和剪刀撐的搭接要高于100cm，而且要保證在搭接過程中使用3個以上扣件固定。

4．4 砼澆筑

屋面砼為C30F50商品砼，屋面板厚120mm，采用砼罐車配合2輛汽車泵澆筑砼，砼澆筑時采用振搗器振搗密實。砼澆筑順序為：首先澆筑18.80m高程屋面1.20m寬平臺的四周砼，然后用2臺汽車泵對稱澆筑斜屋面砼，澆筑時由底至高的順序對稱澆筑，澆筑高程為18.8～22.973m，砼澆筑完成后及時灑水養護，砼強度達到100%后方可拆除模板。

4．5 支模架拆除

4．5．1 準備工作

拆除施工過程中首先要檢查支模架的結構是否符合拆除要求，地面和支架上的雜物是否清除，施工單位要有效指揮相關工作人員設置圍欄和警戒，同時在拆除過程中要設置專人看管，以保證拆除施工安全可靠。

4．5．2 拆除程序

（1）拆除支撐系統時，施工技術人員要在拆除前確認支撐是否需要，經過行管部門和監理單位的檢測后，混凝土強度合格的情況下才能夠進行拆除。

（2）拆除順序為后支先拆，先支后拆，先拆非承重模板，后拆除承重模板。拆除跨度較大的梁底模時，先應從跨中開始，分別拆向兩端。拆模時不要用力過猛，拆下來的木料要及時運走、整理，分類堆放整齊。

（3）拆除時應設置警戒區和警戒標志，安排專人負責警戒。

5 高大模板支撐體系計算

根據住房城鄉建設部《危險性較大的分部分項工程安全管理規定》（住建部令第37號）有關“超過一定規模的危險性較大的分部分項工程范圍”中混凝土模板支撐工程：搭設高度8m及以上或搭設跨度18m及以上或施工總荷載（設計值）15kN/m2及以上，或集中線荷載（設計值）20kN/m及以上。搭設方案確定后，需對屋面板、縱橫梁、立桿基礎分別進行荷載分析計算，此處僅以屋面板計算為例說明，計算過程略去。

屋面板厚120mm，考慮屋面坡度約為19.4°，板厚按折算厚度130mm計算。

5．1 模板支撐體系設計（如表3）

表3

設計簡圖如圖2～4。

圖2 模板設計平面圖

5．2 荷載設計（如表4）

表4

5．3 模板驗算（如表5）

表5

6 結語

高大模板支撐體系搭設是一項系統性、綜合性的工作，涉及到框架柱、框架梁和頂板模板安裝，具有較大的危險性。因此，施工人員應結合建筑工程的特點，對搭設方案進行詳細設計和計算，并采取科學的、合理的搭設方式，搭設方案需經專家論證后方可實施。同時工程建設各參與方要認真履行各自的義務，嚴格按照相關規范規定進行施工，確保支撐體系的搭設質量與安全。本工程模架體系搭設驗收合格，確保了泵室建筑物廠房結構順利結頂，為泵站提前實現排澇目標打下了堅實的基礎，并取得了較好的經濟和社會效益。

圖3 模板設計縱向剖面圖

圖4 模板設計橫向剖面圖