應用于弧形拱板拼裝式鋼結構主龍骨支撐體系的施工技術研究

江均贊，李明，蒙長坤

（1.廣州市恒盛建設集團有限公司，廣州 510030；2.廣州建筑股份有限公司，廣州 510030）

1 引言

在弧形拱板結構施工過程中， 為保證施工弧度與設計一致，需要搭設弧形模板，而模板則需要支撐架進行支撐。 在施工過程中不僅要保證弧形拱板的施工質量， 同時要確保施工時高支模架的整體穩定及安全， 而且支撐架的周轉效率也是縮短工期，提高經濟效益的方法之一。 為解決上述問題，設計了一種拼裝式鋼結構主龍骨與輪扣式支撐架相結合的模板支撐體系。 通過該施工技術的應用，在保證弧形拱板的施工質量的同時加快了支撐體系的搭設效率。

2 工程概況及模板支架參數

項目為某工程換乘通道三期工程。 通道全長417.5 m，主體結構采用混凝土框架結構，通道結構凈寬約15 m。標準段頂板厚0.7 m，頂板-底板為弧形結構凈高4.95~8.5 m，模板支撐搭設在底板，搭設高度4.95~8.5 m。 由于主體結構較長，需要分成14 個施工段，每個施工段長約30 m。模板支架采用60 系列盤扣架，立桿縱距0.9 m，立桿橫距1.2 m，標準步距1.5 m，頂層步距1 m，頂托離頂層水平桿高度＜0.45 m，底部水平桿離地高度＜0.55 m；立桿鋼管φ60 mm×3.2 mm ，橫桿鋼管φ48 mm×2.5 mm，斜桿φ33.5 mm×2.3 mm；面板采用覆面木膠合板，厚度15 mm；主梁采用10 號HN 型鋼，橫向布置，間距900 mm；小梁采用φ48 mm×3.0 mm 鋼管，縱向布置，間距200 mm。

3 工藝流程

1）基于施工圖紙編制拱形頂板支模體系施工方案。

2）依據施工方案對拱形鋼結構主龍骨及盤扣式支撐體系包括鋼柱腳、鋼拱架、定位卡釘、鋼管以及盤扣式支撐體系進行設計。（1）鋼柱腳為搭設在盤扣式支撐體系U 形調整座上受力體系；（2）鋼拱架為模板支撐體系主骨架；（3）定位卡釘為設置在鋼拱架上方定位鋼管裝置；（4）鋼管為模板支撐體系板面受力；（5）盤扣式支撐體系為整個受力支撐體系。

3）加工制作鋼結構主龍骨包括鋼柱腳，定位卡釘。 鋼拱架按設計圖紙分3 段。

4）按照施工方案現場搭設盤扣式支模架體。

5）現場拼裝鋼拱架（主龍骨），并吊裝到盤扣式支模架體上。

6）將φ48 mm×3.0 mm 鋼管（次龍骨）安裝到主龍骨定位卡丁處固定。

7）板面木模板鋪裝。

4 鋼結構主龍骨設計

鋼結構主龍骨采用10#NH 型鋼，按設計圖紙分3 段[GL1段約5.8 m （見圖1），GL2 段約4 m，GL3 段約5.8 m]加工制作。 連接處采用150 mm×120 mm×5 mm 厚鋼板螺栓連接。 鋼柱腳采用120 mm×100 mm×5 mm 鋼板制作（橫向間距1 200 mm，與支撐件立桿橫距相同）。 三角形定位卡丁采用30 mm×30 mm×42 mm×5 mm 鋼板制作（間距200 mm）。

圖1 GL1 段鋼龍骨加工大樣圖（單位：mm）

5 鋼結構主龍骨加工制作

1）準備材料和工具。 （1）鋼板和型鋼：根據設計圖紙中的規格選擇5 mm 厚鋼板和HN 型鋼。（2）切割工具：用于將鋼板或型鋼切割成適當長度的工具，如氧氣切割機或砂輪。 （3）測量工具：用于測量和標記鋼板或型鋼的工具，如尺子或卡尺。（4）焊接設備：用于將鋼板或型鋼焊接在一起的設備，如電焊機或氬弧焊機。 （5）表面處理設備：用于處理焊接區域的設備，如砂輪或打磨機。

2）繪制加工圖紙。 在開始加工之前，首先要了解鋼結構主龍骨的加工圖紙。 包括主龍骨的形狀和尺寸，以及各個部件的位置和連接方式。

3）切割鋼板或型鋼。 根據施工圖紙中的要求，使用切割工具將鋼板和型鋼切割成適當長度。 對于較長的主龍骨，需要進行分段切割。

4）處理焊接區域。 在進行焊接之前，需要對焊接區域進行處理。 使用表面處理設備將焊接區域打磨干凈，以確保焊接質量。

5）進行焊接。 根據加工圖紙中的要求，使用焊接設備將各個部件焊接在一起。 在焊接過程中需要注意保護自己的安全，并確保焊接質量符合要求。

6）檢查焊接質量。 在焊接完成后，需要檢查焊接質量。 可以使用測量工具來檢查焊縫的長度和寬度， 以確保焊縫強度符合要求。

7）進行表面處理。 在焊接完成后，需要對主龍骨進行表面處理。 可以使用砂輪或打磨機將表面打磨光滑，以確保主龍骨外觀符合要求。

6 盤扣式支撐架搭設

盤扣式腳手架因其安全美觀、省材高效、施工快等優勢，近年來受到眾多施工單位的贊譽。 在制作質量要求方面，依據JGJ/T 231—2021 《建筑施工承插型盤扣式鋼管腳手架安全技術標準》[1]。 合格的盤扣式腳手架出廠之前需要經過多方面的考驗，包括桿件焊接制作、鑄鋼或鋼板熱鍛制作的連接盤、鑄鋼制作的桿端扣接頭、楔形插銷、立桿連接套管、立桿連接件、連接盤與立桿焊接固定、 可調底座和可調托座的絲桿等。 此外，主要構配件的制作質量及形位公差要求、可調托座和可調底座承載力也需符合規范規定[2]。 最后，構配件外觀質量也應符合要求，如鋼管無裂紋、凹陷、銹蝕，表面粘砂應清除干凈等。

6.1 產品質量要求

（1）鋼管應無裂紋、凹陷、銹蝕，不得采用對接焊接鋼管；（2）鋼管應平直，直線度允許偏差應為管長的1/500，兩端面應平整，不得有斜口、毛刺；（3）鑄件表面應光滑，不得有砂眼、縮孔、裂紋等缺陷，表面粘砂應清除干凈；（4）沖壓件不得有毛刺、裂紋、氧化皮等缺陷；（5）各焊縫有效高度應符合規定，焊縫應飽滿，焊藥應清除干凈，不得有未焊透、夾渣、咬肉、裂紋等缺陷；（6）可調底座和可調托座表面宜浸漆或冷鍍鋅，涂層應均勻、牢固；架體桿件及其他構配件表面應熱鍍鋅，表面應光滑，在連接處不得有毛刺、滴瘤和多余結塊；（7）主要構配件上的生產廠標識應清晰。

6.2 盤扣式支撐架施工

6.2.1 施工準備

1）技術準備：腳手架施工前應根據施工現場情況、地基承載力、搭設高度等，按《危險性較大的分部分項工程安全管理規定（中華人民共和國住建部令第37 號）》進行工程危險等級劃分，編制相應專項施工方案，并經審核批準后實施。

2）人員準備：操作人員應經過專業技術培訓和專業考試合格后，持證上崗。 腳手架搭設前，應按專項施工方案的要求對操作人員進行技術和安全作業交底。

3）材料準備：經驗收合格的構配件應按品種、規格分類碼放，并應標掛數量、規格銘牌。 構配件堆放場地應排水暢通、無積水。

4）場地準備：腳手架搭設場地應平整、堅實，并應有排水措施。

6.2.2 架體安裝

架體安裝的具體步驟為：（1）測量放線：確定可調底座安放位置。（2）按放線位置準確放置可調底座。（3）調整可調底座的調節螺母， 使調節螺母在同一水平面上。 調節絲桿外露長度≤300 mm。 （4）安裝起步桿，將起步桿套入底座上面，下緣需完全放入凹槽內。 （5）安裝掃地桿，將橫桿頭套入圓盤小孔位置使橫桿頭前端抵住主架圓管， 再以斜楔貫穿小孔敲緊固定。 插銷連接應保證錘擊自鎖后不拔脫，抗拔力要≥3 kN。（6）將立桿長端插入起步桿的套管中。（7）安裝第二層橫桿。（8）安裝第一層斜桿： 將斜桿全部依順時針或全部依逆時針方向組搭，然后將斜桿套入圓盤大孔位置，使斜桿頭前端抵住主架圓管[3]，再以斜楔貫穿大孔敲緊固定。 （9）安裝第三層橫桿。 （10）安裝第二層斜桿[4]：依步驟6 的組搭方式，和第一層相同方向搭接第二層斜桿。 （11）安裝U 形頂托，將U 形頂托牙管插入主架管中，調整螺母至所需高度。

6.3 盤扣式支撐架與鋼管扣件支撐架系統對比

盤扣式支撐架與鋼管扣件支撐架系統對比如表1 所示。

表1 盤扣式支撐架與鋼管扣件支撐架系統對比表

綜上結論：“鋼管+ 扣件式支撐架” 可靠性差，用鋼量大，搭設工作量和勞動強度大，施工效率低；“盤扣式支撐架” 構件可靠性強，其豎向承載能力大，系統靈活性及通用性好，施工效率很高，熱鍍鋅防腐，具有良好的工程形象，長期使用經濟效益更加顯著。

7 經濟成本分析

盤扣式支撐架與鋼管扣件支撐架經濟成本分析如表2所示。

表2 盤扣式支撐架與鋼管扣件支撐架經濟成本分析表

8 結語

綜上所述，在弧形拱板結構施工過程中，設計一種拼裝式鋼結構主龍骨來控制頂板弧度的施工技術是本工程高支模施工的關鍵技術。 不僅保證了拱板施工質量，同時也確保施工時高支模架的整體穩定及安全。 該技術是將設計弧度的拼裝式鋼結構主龍骨與盤扣式支撐體系結合起來， 保證了拱板按設計曲面的弧度施工。 同時，支撐架采用盤扣式比采用扣件鋼管式架體周轉效率高，節約了工期。 實踐總結得出，該施工技術操作便捷、安全，投入勞動力、機械設備少，工程進度快，施工質量好，可以有效降低生產成本，適用于一般建筑空間拱形結構施工的要求。 類似工程中，如在施工環境所限及模板加工受條件制約的前提下可以借鑒推廣和采用。