木工字梁組合支撐體系在垃圾綜合處理設(shè)施項(xiàng)目中的應(yīng)用*

趙 翔，唐 巍，雷富勻，梁 勇，劉 東

(華西工程科技(深圳)股份有限公司，廣東 深圳 518034)

0 引言

模板支撐系統(tǒng)作為現(xiàn)澆混凝土模板工程的重要組成部分，不僅影響混凝土成型，而且與施工安全、工期進(jìn)度、現(xiàn)場(chǎng)文明和總體施工成本直接相關(guān)。隨著我國施工技術(shù)的進(jìn)步，各類新型模板及支撐體系在建筑施工中得到廣泛應(yīng)用，但目前模板種類繁多，拼裝工藝不盡相同，且施工成本存在較大差異。因此，根據(jù)項(xiàng)目建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工期要求等因素綜合考慮，選擇相應(yīng)的模板支撐體系，將為項(xiàng)目施工帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

1 工程概況

雄安新區(qū)垃圾綜合處理設(shè)施項(xiàng)目位于雄安新區(qū)東部，總投資約29.48億元，項(xiàng)目占地約500畝(1畝≈666.7m2)，總建筑面積23萬m2，工程涵蓋焚燒處理、廚余垃圾處理、糞便處理、污泥處理、醫(yī)療廢物處理、污水處理設(shè)施以及紅線外配套建設(shè)進(jìn)場(chǎng)道路、給排水管網(wǎng)、發(fā)電并網(wǎng)等配套基礎(chǔ)設(shè)施，預(yù)留向周邊供熱、供氣等。地上部分主要為管理宣教區(qū)、休閑娛樂區(qū)、景觀區(qū)；地下部分主要為生產(chǎn)區(qū)，主要由垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施、綜合固廢處理設(shè)施、飛灰爐渣綜合利用設(shè)施、污水處理設(shè)施、綜合罐區(qū)、環(huán)衛(wèi)停車庫、配套基礎(chǔ)設(shè)施等組成。

該項(xiàng)目是雄安新區(qū)首個(gè)垃圾綜合處理項(xiàng)目，功能區(qū)域多，大部分區(qū)域?qū)儆诟咧Я喊褰Y(jié)構(gòu)，建筑結(jié)構(gòu)剖面如圖1所示。

圖1 雄安新區(qū)垃圾綜合處理設(shè)施項(xiàng)目剖面

該項(xiàng)目每層結(jié)構(gòu)上需安裝大量大型設(shè)備，且需與主體結(jié)構(gòu)施工一同安裝，工期十分緊張。針對(duì)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工特點(diǎn)以及設(shè)備安裝操作空間與工期的要求，且因結(jié)構(gòu)梁板均為高支梁板，對(duì)梁板支撐體系安全穩(wěn)定性要求高等因素分析，采用傳統(tǒng)的盤扣鋼管支撐體系無法滿足。經(jīng)過多次討論，在項(xiàng)目污水處理設(shè)施區(qū)域采用木工字梁組合體系作為梁板支撐體系進(jìn)行水平結(jié)構(gòu)施工，編制相關(guān)專項(xiàng)施工方案，并通過了專家論證。

本文通過應(yīng)用實(shí)踐，進(jìn)一步對(duì)該組合體系的組成結(jié)構(gòu)及材料特性、搭設(shè)方案、搭設(shè)要求、優(yōu)勢(shì)及局限性等各方面進(jìn)行分析。

2 木工字梁組合支撐體系

木工字梁組合支撐體系由木工字梁、模板、頂托適配器及STHX-100支撐塔架等構(gòu)成，如圖2所示。

圖2 木工字梁組合支撐體系

2.1 木工字梁

木工字梁兩翼采用松木、云杉材質(zhì)，經(jīng)過烘干處理后其含水率<13%，消除木材內(nèi)部應(yīng)力，具有強(qiáng)度大、質(zhì)量輕、直線型好、不易變形、可周轉(zhuǎn)使用等特點(diǎn)，其材料相關(guān)特性如表1所示。

表1 木工字梁材料參數(shù)

木工字梁因截面形狀及材質(zhì)特性，其受力性能相較木方存在優(yōu)勢(shì)，與模板配合使用時(shí)對(duì)模板有一定的保護(hù)作用，能很大程度上提高模板的周轉(zhuǎn)次數(shù)。因此與之配合使用的模板采用12～14mm模板就能滿足一般梁板結(jié)構(gòu)施工，木工字梁截面形狀如圖3所示。木工字梁與模板采用螺釘連接，組合成裝卸式模板，在一定范圍內(nèi)可進(jìn)行多規(guī)格拼裝，整體質(zhì)量輕，可提高安裝效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度。木工字梁作為主龍骨，支撐間距3～4.5m,次龍骨間距根據(jù)結(jié)構(gòu)板的大小一般按照25～30cm布置。

圖3 木工字梁截面形狀

2.2 STHX-100支撐塔架

STHX-100支撐塔架是一種模塊化支撐體系，單個(gè)支撐塔架的基礎(chǔ)平面尺寸為1m×1m,主要由底座、底-頂框、堆疊框架、斜拉桿、頂托組成，如圖4所示。其中底座及頂托為可調(diào)螺旋式，可根據(jù)實(shí)際高度進(jìn)行微調(diào)；底-頂框?yàn)?m×1m的框架構(gòu)件；堆疊框架為框架單元的基本構(gòu)件，每1m高度的塔架僅需4個(gè)堆疊架體；斜拉桿起保持整體單元框架之間穩(wěn)定性與安全性的作用。

圖4 STHX-100支撐塔架

STHX-100支撐塔架所使用的材質(zhì)為歐標(biāo)S235JR。該支撐塔架具有較高的承載能力，單根支腿最大承載力為53kN。試驗(yàn)表明，當(dāng)搭設(shè)高度為22.29m時(shí)，該支撐系統(tǒng)最大承載力達(dá)214kN。

STHX-100支撐塔架可通過框架單元快速、高效地搭建至所需高度，無需任何連接螺栓或其他輔件，從而減少搭設(shè)前期的準(zhǔn)備工作以及搭設(shè)過程中不必要的耗時(shí)，在同等條件及高度下，每立方米用鋼量比盤扣式支撐節(jié)省30%以上，安裝效率提高2～3倍。該支撐塔架具有搭設(shè)簡(jiǎn)單、高效以及承載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，與木工字梁形成的組合支撐體系可實(shí)現(xiàn)大跨度支撐間距，為管道及設(shè)備安裝提供操作空間，施工現(xiàn)場(chǎng)如圖5所示。

圖5 施工現(xiàn)場(chǎng)

3 木工字梁組合支撐體系搭設(shè)

3.1 搭設(shè)方案

通過對(duì)項(xiàng)目施工圖進(jìn)行分析，梁截面尺寸有3種，分別為300mm×700mm，400mm×900mm，500mm×1 500mm，板厚分別為120，200，300mm，搭設(shè)方案如表2所示。

表2 不同尺寸搭設(shè)方案

3.2 搭設(shè)及施工要求

1)高支模搭設(shè)需進(jìn)行定位放線，塔架平面位置必須準(zhǔn)確，縱橫方向整齊，立桿底座應(yīng)準(zhǔn)確放置在定位線上，底座軸心線應(yīng)與地面垂直，保證豎向立桿的垂直度；按照底座、底-頂框、堆疊框架、斜拉桿、底-頂框、頂托的順序配合施工進(jìn)度逐層搭設(shè)；塔體間連接桿應(yīng)隨架體同步搭設(shè)，不得滯后安裝；每搭完1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)架體后，應(yīng)校正水平桿步距、立桿間距、立桿垂直度和水平桿水平度。并用木跳板輔助進(jìn)行搭設(shè)。在模板支撐架體驗(yàn)收合格后，方可澆筑混凝土。搭設(shè)完成后需進(jìn)行水平度檢測(cè)，通過可調(diào)節(jié)底座進(jìn)行調(diào)平。

2)立桿、水平桿搭設(shè)要求 安全卡扣必須插入安全卡扣縱孔內(nèi)；對(duì)角線斜桿拉桿可由外向內(nèi)或由內(nèi)向外安裝，但在低區(qū)拉桿是由內(nèi)向外安裝；連接架腿必須水平；在水平裝配過程中，確保所有的對(duì)角支柱和桿件配套；塔架立桿要保證垂直度。

3)為保證搭設(shè)時(shí)的穩(wěn)定性，架體間采用鋼管扣件連接。每隔3m設(shè)1道，底部第1道離地3m，頂部不足3m時(shí)，按照實(shí)際尺寸設(shè)置。第1道與第2道之間采用斜鋼管連接。支撐樓板的頂托之間需采用雙向鋼管扣件連接。大面積搭設(shè)塔架時(shí)，首先搭設(shè)的塔架與最后搭設(shè)的塔架，搭設(shè)高低差不應(yīng)超過3m。

4)施工要求 高支模區(qū)域應(yīng)先澆筑柱、墻等豎向結(jié)構(gòu)混凝土，后澆筑梁、板結(jié)構(gòu)混凝土。墻柱混凝土應(yīng)分段澆筑，每次澆筑高度不應(yīng)大于5.2m。混凝土澆筑時(shí)，確保模板支架頂層施工過程中均衡受載，盡量采用由中部向四周擴(kuò)展的澆筑方式；墻、柱混凝土分層澆筑，每層澆筑厚度控制在500mm左右。梁、板混凝土應(yīng)同時(shí)澆筑，澆筑方法由一端開始用“趕漿法”先澆梁，根據(jù)梁高分層澆筑成階梯形，當(dāng)達(dá)到底板位置時(shí)再與板混凝土一起澆筑，隨著階梯形不斷延伸，梁板混凝土澆筑連續(xù)向前進(jìn)行。嚴(yán)格控制實(shí)際施工荷載不超過設(shè)計(jì)荷載，對(duì)出現(xiàn)的超過最大荷載要有相應(yīng)控制措施，鋼筋等材料不能在支架上方堆放。澆筑過程中，派人檢查支架和支撐情況，發(fā)現(xiàn)下沉、松動(dòng)和變形情況及時(shí)解決。高支模支撐搭設(shè)前應(yīng)按方案圖進(jìn)行放線，做出樣板單元，經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后方可繼續(xù)搭設(shè)。搭設(shè)過程中嚴(yán)禁集中超負(fù)荷堆放鋼筋、機(jī)械設(shè)備及其他材料，防止物體墜落及支撐系統(tǒng)局部坍塌。

4 木工字梁組合支撐體系優(yōu)勢(shì)與局限性分析

4.1 木工字梁組合支撐體系優(yōu)勢(shì)

1)木工字梁組合支撐體系通過本工程實(shí)踐體現(xiàn)出該體系在應(yīng)對(duì)高大支模結(jié)構(gòu)、大跨度梁板、無梁板及梁板荷載≥20kN的結(jié)構(gòu)有優(yōu)勢(shì)。

2)該支撐體系不僅滿足設(shè)計(jì)要求的安全和穩(wěn)定性，設(shè)備安裝同主體結(jié)構(gòu)同時(shí)施工、快搭快拆等要求，相對(duì)傳統(tǒng)的鋼管木方模架體系施工，可減少繁雜的模架加固措施。木工字梁相較于傳統(tǒng)的木方施工速度快、現(xiàn)場(chǎng)施工隱患少；用鋼量少、材料損耗少、工效高、現(xiàn)場(chǎng)文明施工；模板安裝質(zhì)量及混凝土成型質(zhì)量有很大提高。

3)該支撐體系更適合豎向結(jié)構(gòu)與水平結(jié)構(gòu)先后施工，墻模板可以采用整體模板，塔式起重機(jī)配合安拆，速度快、效果好。

4)結(jié)構(gòu)層高于6m以上時(shí)，該體系優(yōu)勢(shì)明顯，在超高超重支模結(jié)構(gòu)中具有施工簡(jiǎn)便、施工工效高、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)建筑施工中可以為設(shè)備安裝及安裝機(jī)械進(jìn)出提供操作空間，實(shí)現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)同設(shè)備管道安裝同步施工，從而縮短設(shè)備安裝工期。

4.2 木工字梁組合支撐體系局限性

1)木工字梁組合支撐體系在梁板跨度<3m的結(jié)構(gòu)中使用時(shí)，因梁板跨度空間小，不利于木工字梁的擺放以及梁側(cè)模加固施工，操作空間過小導(dǎo)致工效降低及材料浪費(fèi)，不利于施工成本控制。

2)木工字梁組合支撐體系在主次梁截面尺寸變化多、型號(hào)多的結(jié)構(gòu)中使用，因梁截面尺寸多導(dǎo)致支撐塔架存在多個(gè)標(biāo)高轉(zhuǎn)換，嚴(yán)重降低施工工效，不利于施工成本和質(zhì)量控制。

3)在層高低于4.5m結(jié)構(gòu)中使用，支撐體系的優(yōu)勢(shì)難以體現(xiàn)。

5 結(jié)語

木工字梁組合支撐體系在國外有較廣泛應(yīng)用，但國內(nèi)整體大面積實(shí)施案例較少。通過本項(xiàng)目實(shí)踐，將國外先進(jìn)模架技術(shù)與國內(nèi)施工工藝相融合，提升國內(nèi)模架技術(shù)水平，取得了一些有益的經(jīng)驗(yàn)，供類似工程參考。