型鋼懸挑高支模系統的設計與應用

方 江 紅, 劉 健, 胡 小 林

(中國水利水電第十工程局有限公司, 四川 成都 610036)

1 概 述

啟航項目一期工程位于涼山州德昌縣德州鎮,該工程為商業住宅小區,包括12棟住宅和1棟商業辦公樓。其中1號樓位于整個項目的北側,使用性質為商業辦公,結構類型為框剪結構。施工圖紙設計在1號樓10層頂板四周(距地面的高度為45.70 m)懸挑出主體結構3 m的坡檐板。10層頂板面積為1 900 m2(38 m×50 m),其中懸挑梁的最大截面尺寸為300 mm×900 mm,封口梁的截面尺寸為200 mm×500 mm,頂板最大跨度為5.3 m,板厚為120 mm,混凝土設計等級為C30,且其四周陽角位置均為剪力墻結構。考慮到后續屋面斜坡檐施工所需安全防護寬度,支模架及防護架體整體距建筑邊緣的水平距離為近4.0 m外挑長度。筆者通過1號樓的挑檐施工對型鋼懸挑高支模系統進行了詳細介紹。

2 支模架方案的比選

(1) 落地式支模架。采用落地式支模架其搭設高度為45.7 m,架體寬度為3.5 m。鑒于該模架搭設高度較高,體量較大,人工、材料消耗量大,且其施工占用周期較長,占用場地范圍較大,故該方案既不經濟,亦存在較大的安全隱患。

(2) 下撐式懸挑支模架。采用下撐式懸挑支模架,其整體架體高度為3.9 m。經初步計算,采用16號工字鋼作為下撐桿件時,一般部位的斜撐距建筑物邊緣的水平距離約為2.0 m,陽角部位的斜撐距建筑物邊緣的水平距離約為3.0 m。鑒于斜撐距建筑物邊緣水平距離較大,斜撐與鋼梁的節點連接質量無法保證整個架體荷載的有效傳遞,且因現場高空作業較多而無法保證施工的安全和質量[1]。

由于部分下撐桿件不在塔吊吊裝范圍內,且用作斜撐桿件的工字鋼長度不一,后續難以利用。

(3) 上拉式懸挑支模架。采用上拉式懸挑支模架則其整體架體的高度為7.8 m,屬于高支模,但上拉件施工較為快捷簡便,其操作的安全性遠大于下撐桿件施工。若采用柔性材料作為上拉件,當一根懸挑型鋼采用多根柔性材料桿件上拉時則無法直觀地了解到每根桿件的受力是否均衡,施工過程中存在較大隱患。

項目部結合該項目的實際施工情況,最終將支模方案定為上拉式懸挑支模架,同時考慮采用柔性上拉桿件存在的問題并參考附著式懸挑架將上拉桿件定為鋼拉桿。

3 設計思路

1號樓懸挑支模架方案為在9層板面(距地面的高度為37.90 m)位置懸挑16號工字鋼作為模板支撐架及外側防護架的支撐,在10層板周邊位置預埋鋼拉桿吊耳板,在工字鋼上拉點位置采用焊接方式設置吊耳板以用于桿件與工字鋼的連接,支模架體的整體高度為7.8 m。在工字鋼上距墻體邊緣500 mm位置開始設置第一根立桿,后續分別間距850 mm、850 mm、1 100 mm布置立桿。9層主體結構混凝土澆筑完成后采用上拉鋼拉桿對工字鋼進行卸荷,鋼拉桿的直徑為20 mm,預埋件采用專用預埋件,螺栓采用Ф20高強螺栓。一般部位、陽角部位懸挑支模架系統的設計情況見圖1、2。

圖1 一般部位懸挑支模架系統圖

圖2 陽角部位懸挑支模架系統圖

經驗算,以上內容均滿足設計要求。

4 懸挑高支模系統的施工

4.1 工藝流程

施工準備→安裝懸挑主梁→豎雙排立桿(9層)→安裝掃地桿、水平桿→鋪腳手板→扎安全網→上斜拉桿→豎立桿(9～10層頂)→安裝掃地桿、水平桿→連墻件→扎安全網(上斜拉桿應在上拉點部位混凝土達到75%強度后進行安裝拉結)。

4.2 搭設要點

(1)在9層樓面37.9 m處埋設3Φ18號圓鋼壓環。由于預埋部位的板樓厚度小于120 mm,在板內預埋壓環根部增設了2根 長度為1.5 m的C18附加鋼筋進行加固。對于一般部位,布置

了9 m長的16號工字鋼,陽角部位布置了10.50 m和9 m長的18號工字鋼。為保證支模架體立桿平行,對于一般部位,按1 000 mm間距布置,特殊部位(因框架柱妨礙)的主梁間距按1 100 mm布置。在工字鋼主梁上搭設支模架立桿,該支模架立桿距外墻面的距離分別為500 mm、1 350 mm、2 200 mm、3 300 mm,步距為1 500 mm,且懸挑架上的支模架必須與非懸挑區滿堂架連接在一起,對內外支模架布設連續剪刀撐, 且在工字鋼尾部采用U型托與鋼管頂住10層樓板用于工字鋼尾端的錨固。

(2)懸挑支撐架體的底部與懸挑結構應連接牢靠,不得滑動或竄動。懸挑架底部應用水平網、木腳手板和密目式安全網進行全封閉,防止傷人[3];架體外側采用密目式安全網進行全封閉。

5 檢查與驗收

5.1 檢查

(1)支模架體。①支撐體系使用前必須進行整體穩定性的檢查驗收并做驗收記錄。②檢查支撐體系是否按方案要求搭設掃地桿、立桿、縱(橫)向水平桿。③檢查是否按相關規定設置剪刀撐。④檢查支撐體系的扣件是否有松動、是否扭緊。⑤檢查架體拉結點是否與滿堂架拉結[4]。

(2)懸挑鋼梁。①鋼梁的截面尺寸應經設計計算確定,且其截面形式應符合設計和規范要求;②鋼梁錨固處的結構強度、錨固措施應符合設計和相關規范要求;③鋼梁外端應設置鋼拉桿與上層建筑結構拉結;④鋼梁的間距應按懸挑架體立桿縱距設置。

(3)鋼桿件。①拉桿上部的錨固點應錨固在框架梁或剪力墻上,必須檢查錨桿的型號及長度、錨固位置、數量是否與方案一致;②工具式拉桿絲扣的露出長度是否滿足不少于3扣的要求,且同層拉桿受力均衡;③檢查拉桿與鋼梁連接的部位構造是否與設計方案一致;④檢查拉桿安裝后其懸挑鋼梁是否有扭轉及下沉情況出現。

5.2 驗收

支模體系搭設完畢組織搭設人員及項目部技術與安全人員一起進行初步驗收,對驗收中存在的問題進行整改,整改完成并確認無問題后由公司相關技術及安全負責人進行內部檢查、驗收;待內部驗收通過后,再由專家、建設單位、監理單位對型鋼懸挑支模架體進行最終的驗收,驗收合格后方可進行下一步工序的施工。

6 施工安全保證措施

6.1 腳手架搭設的安全技術措施

(1)架體的搭設和拆除必須嚴格按照施工方案和相關規范要求進行,施工前進行技術交底并加強檢查。

(2)完成9層結構(+37.9 m～41.8 m)施工后,在37.9 m處采用水平兜網和腳手板(滿鋪)做好防護工作。搭設41.8 m處的支模架時,在架體上鋪設木架手板以便于上部架體的搭設。

(3)支模架最外排立桿的搭設高度比10層頂板(+45.7 m)高3.9 m,并將其作為后續斜屋面施工的防護架體。完成10層頂板澆筑后,外排立桿與建筑物的邊緣之間采用水平兜網、模板作為水平防護。

6.2 混凝土澆筑過程的安全技術措施

懸挑部位混凝土的澆筑順序分別從兩個方向進行:懸挑板水平澆筑方向及順序;各樓層垂直方向施工的時間節點。

(1)懸挑板水平澆筑方向及順序。

①懸挑部位采用布料機布料,樓面分為2個澆筑區域,各澆筑區域按澆筑順序施工。混凝土澆筑順序見圖3。

圖3 混凝土澆筑順序圖

②確保模板支架在施工中均衡受載,由主體部分→懸挑根部→懸挑外部向外擴展,采用一先一后的澆筑方式按照規定路線進行混凝土澆筑[5]。

③在支架下面安裝照明燈。在安全員的監督下派木工進行巡查,發現問題立即加固。若支架變形達到報警值時安全員應立即報告現場施工負責人,待查明情況后采取必要的安全和加固措施。

(2)各樓層垂直方向施工的時間節點。

①在10層板(距地面的高度為41.75 m)混凝土施工完成且混凝土強度達到75%后方可上拉斜拉桿件。

②斜坡檐與10層頂板(距地面的高度為45.70 m)分別施工,在10層頂板混凝土施工完成且其強度達到100%后方可進行斜坡檐板的施工。

③斜坡檐板施工完成且其混凝土強度達到100%后方可拆除懸挑板部位的支撐體系。

④各樓層需留置同條件養護試塊,以同條件養護試塊送樣的實際強度為進入下一施工工序的依據。

6.3 安全監測

為了保證施工過程中懸挑型鋼的安全性,項目部采用監測型鋼下撓情況的方式以反映懸挑支模架系統的穩定性:

(1)在完成高支模架體及頂板模板安裝后,采用激光掃平儀按同一高度在9層(型鋼懸挑層)剪力墻、框架柱及懸挑支模架立桿(最外排立桿)上分別做好標記;

(2)對于一般部位,每隔三跨在立桿上做好高度標記;對于陽角部位,每跨立桿均做好高度標記;

(3)用卷尺將立桿高度標記向上每1 cm做一次高度標記,共做3 cm高的高度標記,以便于后續檢查高差;

(4)當頂層模板安裝完成至混凝土澆筑前,每天采用激光掃平儀檢查2次高度變化;頂層懸挑板澆筑混凝土時,隨澆筑位置時刻檢查、記錄標高差初始值;混凝土澆筑后2～3 h進行第二次高差值監測;混凝土澆筑后3 d進行第三次高差值監測,混凝土澆筑后7 d進行第四次高差值監測。

7 高支模體系的拆除

(1)做好高支模體系拆除前的準備工作→拆除模板及支模架體→拆除工字鋼懸挑梁上的工字鋼聯梁→松除鋼桿件→松除工字鋼主梁與圓鋼壓環的楔緊木楔、焊件→割除圓鋼壓環→吊離工字鋼梁。

(2)腳手的拆除應按照專項施工方案施工,拆除前應做好下列準備:①全面檢查腳手架的扣件連接、連墻件、支撐體系等是否符合構造要求;②拆除前做好對施工人員的安全技術交底;③清除腳手架上的雜物及影響拆除作業的障礙物。

8 結 語

通過對高層大懸挑屋檐挑板模板與支撐體系的設計與計算,項目部精心制定了施工方案并予以實施,使工程得以安全順利地完成。該工程采用的高空型鋼懸挑高支模架體體系安全可行,有效地解決了高層建筑中屋面挑檐施工的難題,不但縮短了工期,還大大減少了材料的占用及損耗,降低了工程成本,保證了施工安全和工程質量。在該工程中,高空型鋼懸挑高支模架體體系腳手架不僅作為屋檐挑板模板支撐使用,而且還在隨后進行的屋面施工中成為很好的防護腳手架,使坡屋面后續施工更為安全可靠。