巖錨梁混凝土澆筑時(shí)支撐排架的應(yīng)用

王　丹

(遼寧潤(rùn)中供水有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽　100166)

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巖錨梁混凝土澆筑時(shí)支撐排架的應(yīng)用

王丹

(遼寧潤(rùn)中供水有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽100166)

【摘要】在地下工程設(shè)計(jì)中，越來越多采用巖錨梁作為起吊設(shè)備的基礎(chǔ)，這種設(shè)計(jì)既可節(jié)約工程量又安全可靠。在巖錨梁混凝土澆筑過程中，由于各方面的原因造成模板處于懸空狀態(tài)。本文結(jié)合工程實(shí)例，通過材料力學(xué)的方法計(jì)算，證明采用排架作為模板的支撐是安全可靠的。

【關(guān)鍵詞】巖錨梁；承重排架；模板

1工程概況

觀音閣水庫地下電站位于進(jìn)水口后156.7m處的山體內(nèi)，襯砌后的尺寸為95m×20.5m×41.30m(長(zhǎng)×寬×高)。廠房?jī)?nèi)安裝有2臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組(單臺(tái)裝機(jī)容量為1.3MW)和2臺(tái)直徑為2.4m的錐形消能閥。為滿足機(jī)組安裝及檢修時(shí)吊裝的需要，在廠房頂部的巖錨梁上設(shè)置橋式起重機(jī)，起重荷載為75t。巖錨梁高2.864m、寬2m，巖壁角35°，梁體底面傾角48.8°，采用C35鋼筋混凝土，巖錨梁錨桿每個(gè)截面有4根，其中2根直徑為32mm，長(zhǎng)度分別為8.5m和7.2m，入巖長(zhǎng)度分別為7m和6m，間距分別為70cm和75cm； 1根直徑為25mm，長(zhǎng)度為7m，入巖長(zhǎng)度為6m，間距為1.5m；1根為受壓鋼筋，直徑為32mm，長(zhǎng)度為7.2m，入巖長(zhǎng)度為6m，間距為75cm。巖錨吊車梁標(biāo)準(zhǔn)斷面見下頁圖。

2模板外承重排架設(shè)計(jì)

由于巖錨梁混凝土澆筑時(shí)廠房已開挖至262.30m高程，開挖面與模板底部高差為6m，造成巖錨梁澆筑時(shí)其模板處于懸空狀態(tài)，為保證混凝土澆筑過程中模板的整體穩(wěn)定性，需在鋼模板外設(shè)置承重排架支撐。具體設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

巖壁吊車梁標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

排架立桿采用單立桿，立桿的最大縱距為0.75m，橫距為0.45m；橫桿的最大步距為0.7m，與墻距離為0.38m；橫桿與立桿采用單扣件連接，連墻件采用φ12拉桿與邊墻系統(tǒng)錨桿焊接；采用的鋼管直徑為48mm，厚3.5mm。

本計(jì)算主要針對(duì)承重排架立桿的穩(wěn)定性與支撐工字鋼的強(qiáng)度、撓度及地基承載力進(jìn)行核算；由于巖錨梁混凝土澆筑時(shí)無法進(jìn)行其他作業(yè)，故排架的穩(wěn)定計(jì)算按照只澆筑巖錨梁的情況進(jìn)行考慮。

承重排架的垂直荷載(自重和施工荷載)由小橫桿、大橫桿和立桿組成的排架承受，并通過立桿傳遞給基礎(chǔ)。

2.1荷載確定

橫板系統(tǒng)自重：p1=4.8kN/m2；

鋼筋混凝土自重：p2=25kN/m3×2.42m=60.5kN/m2；

施工均布荷載：p3=2.5kN/m2；

振搗混凝土產(chǎn)生的荷載：p4=2kN/m2；

靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值：NG=(p1+p2)×0.45m×0.75m=22.04kN；

活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：NQ=(p3+p4)×0.45m×0.75m=1.52kN。

2.2立桿穩(wěn)定校核

不考慮風(fēng)荷載時(shí)，立桿的軸向壓力設(shè)計(jì)值為N=1.2NG+1.4NQ=28.58kN。

立桿穩(wěn)定性按下式計(jì)算：

式中N——計(jì)算立桿段的軸向設(shè)計(jì)值，為28.58kN；

ψ——軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，查表為1.70；

A——立桿的截面面積，A=4.89cm2；

f——鋼材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，φ48鋼管f=205kN/mm2。

代入公式得：

N/(ψA)=81.6N/mm2

因此，立桿穩(wěn)定性滿足要求。

2.3縱向鋼支撐驗(yàn)算

工字鋼(I18)沿縱向通長(zhǎng)布置在承重排架的調(diào)節(jié)頂托之上，按簡(jiǎn)支梁校核跨中彎矩和撓度。

2.3.1強(qiáng)度校核

=70.55kN/m

l=0.7m

則跨中彎矩

強(qiáng)度滿足要求。

2.3.2撓度計(jì)算

f=5ql4/(384EI)=0.10mm<1/200=5mm

撓度滿足要求。

2.4橫桿計(jì)算

按照《建筑扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》[1]第5.2.4條的規(guī)定，大橫桿按照三跨度連續(xù)梁進(jìn)行強(qiáng)度和撓度計(jì)算，此處小橫桿按二跨度連續(xù)梁進(jìn)行核算。

2.4.1縱向水平橫桿彎度設(shè)計(jì)值

M=1/12×70.55kN/m×(0.7m/3)2=0.367kN·m

縱向水平桿的抗彎強(qiáng)度滿足要求。

2.4.2橫向水平桿彎度設(shè)計(jì)值

M=0.07×70.55kN/m×(0.38m)2=0.713kN·m

橫向水平桿的撓度滿足要求。

2.5操作平臺(tái)允許承載力

M=1.04kN·m

q=10.27kN/m

即操作平臺(tái)承載力為1048kgf/m2，按不超過600kgf/m2控制。

2.6地基承載力計(jì)算

立桿基礎(chǔ)底面的平均壓力應(yīng)滿足P≤fg。

地基承載力設(shè)計(jì)值為：

fg=fgkKc

式中fgk——地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值，取1500kN/m2；

Kc——腳手架地基承載力調(diào)整系數(shù)，對(duì)碎石土、砂土、回填土取0.4。

代入數(shù)據(jù)得：

fg=1500kN/m2×0.4=600kN/m2

底部采用10cm×12cm方木支撐。

立桿基礎(chǔ)底面的平均壓力為：

=600kN/m2

地基承載力滿足要求。

3模板架立

3.1排架搭設(shè)

施工排架寬2.8m、高6m，采用φ48×3.5鋼管進(jìn)行搭設(shè)。立桿間排距為750mm×450mm，橫桿間排距為650mm×700mm，并采用縱橫向剪刀撐進(jìn)行加固。排架搭設(shè)前先對(duì)基巖面進(jìn)行清理，整平安裝托底枋木后，再按照設(shè)計(jì)圖紙將用于施工平臺(tái)搭設(shè)的立桿直接落到基礎(chǔ)層上，然后搭設(shè)縱橫向鋼管。在施工排架的頂部270.98m高程搭設(shè)施工平臺(tái)，寬1.5m，施工平臺(tái)上鋪設(shè)馬道板，并用鉛絲將馬道板與鋼管腳手架綁扎連接，以防馬道板發(fā)生滑動(dòng)。搭設(shè)排架的同時(shí)在平行于洞軸線方向采用φ48鋼管搭設(shè)施工爬梯，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行布設(shè)，且對(duì)270.98m高程以上排架和爬梯靠洞軸線側(cè)掛綠色安全網(wǎng)，以保證施工作業(yè)人員安全[2]。

3.2模板體系與安裝

3.2.1模板體系

由于巖錨梁為永久外露面結(jié)構(gòu)，對(duì)其外觀質(zhì)量要求高。巖錨梁斜面和直立面模板均采用18mm厚竹膠合板面板。巖壁吊車梁混凝土采用5cm×8cm@30cm枋木作為背枋，枋木5cm面與模板面相貼，背枋后采用雙排φ48×3.5鋼管和φ14拉筋進(jìn)行加固，拉筋按@60cm×90cm布置，拉筋末端加工成螺紋與紋套筒連接，紋套筒通過模板及鋼管后的蝶形扣件后與螺母連接固定。堵頭模板和鍵槽模板現(xiàn)場(chǎng)均采用木模板拼裝?；鶐r面超挖空隙處采用木條+砂漿進(jìn)行拼補(bǔ)。巖錨梁斜面竹膠合板與直面竹膠合板連接處預(yù)先將斜面竹膠合板加工成48.8°斜角，同時(shí)采用雙面膠貼縫，以利于模板連接處的密實(shí)，斜面竹膠合板之間也采用雙面膠貼縫。斜面模板設(shè)一排拉筋與巖錨梁上拐點(diǎn)處系統(tǒng)錨桿焊接，并支撐在下部可調(diào)節(jié)撐托上。單塊模板由四根枋木組合，雙排φ48鋼管和φ14拉筋進(jìn)行內(nèi)拉，可調(diào)節(jié)撐托配合腳手架管進(jìn)行外撐。

巖錨梁直立面竹模板安裝就位后在其內(nèi)側(cè)采用雙面膠黏結(jié)，使模板連接處黏結(jié)密實(shí)。模板采用四排φ14拉筋和內(nèi)撐桿等手段安裝固定，拉筋焊接在巖錨梁上拐點(diǎn)處系統(tǒng)錨桿和巖錨梁上拐點(diǎn)以上60cm處增設(shè)的φ25,L=1.5m入巖1.3m@100cm插筋上，拉筋末端加工成螺紋與紋套筒連接，紋套筒通過模板及鋼管后的蝶形扣件后與螺母連接固定。

巖錨梁堵頭模板后采用5cm×8cm@30cm枋木作為背枋，枋木5cm面與模板面相貼，背枋后采用雙排φ48×3.5@600cm鋼管和φ14拉筋進(jìn)行加固。

鍵槽模板按照設(shè)計(jì)圖紙中尺寸及高程部位進(jìn)行布設(shè)，采用木材加工成木盒子固定在堵頭模板上。

3.2.2模板安裝

斜面模板和直面模板在安裝處連成整體后吊裝就位，按測(cè)量放樣提供的邊線、中心線及高程點(diǎn)立模。模板安裝就位后，再次測(cè)量復(fù)核其高程和水平位置。

雙面模板安裝完成后，拼縫模板之間利用雙面膠補(bǔ)縫，模板表面涂刷脫模劑。模板要求組裝緊密，拼縫之間不允許有錯(cuò)臺(tái)，模板組裝后要求整個(gè)板面平整光滑。模板全部安裝完成后，測(cè)量檢查模板是否符合設(shè)計(jì)要求，并為結(jié)構(gòu)鋼筋的安裝放線。

模板校正時(shí)，如果相鄰兩塊體混凝土面變形均在允許范圍內(nèi)，一定要與相鄰兩塊體混凝土面緊密貼合。模板應(yīng)保證有足夠的搭接長(zhǎng)度，嚴(yán)防連接部位出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)、掛簾等現(xiàn)象。模板校正后，最大允許誤差必須控制在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。

焊接后的拉筋必須平直，不允許有彎折和松脫現(xiàn)象。拉筋的搭接焊縫長(zhǎng)度不得小于10d，焊縫必須飽滿連續(xù)，焊接時(shí)豎向焊縫必須自下而上焊。拉筋焊完后，加裝螺紋套筒，并應(yīng)及時(shí)通知外面的模板工將套筒螺桿上緊；對(duì)于緊堵頭模板的拉筋，以手感到受力為準(zhǔn)，不能將堵頭模板偏轉(zhuǎn)、移位[3]。

4結(jié)語

通過在模板外設(shè)置承重支架，保證了混凝土澆筑時(shí)模板的穩(wěn)定。該工程于2013年11月21日開始施工，2013年12月31日全部完成巖錨梁混凝土的澆筑。實(shí)踐證明此次設(shè)計(jì)是科學(xué)的，為類似工程提供了參考。

參考文獻(xiàn)

[1]JGJ 130—2011建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]胡香偉.錦屏一級(jí)水電站地下廠房巖錨梁混凝土施工技術(shù)[J].云南水力發(fā)電，2010(2):80-84.

[3]徐萍，朱寶凡.小灣地下廠房巖錨吊車梁施工技術(shù)[J].隧道建設(shè),2008(1):67-71.

Application of supporting framed bent during rock anchor beam concrete pouring

WANG Dan

(LiaoningRunzhongWaterSupplyCo.,Ltd.,Shenyang100166,China)

Abstract:Rock anchor beams are adopted as the foundation of lifting equipment, which are more and more widely used in underground engineering design. The design can save engineering quantity, which is safe and reliable. Templates are suspended due to reasons in all aspects in the process of rock anchor beam concrete pouring. Engineering examples are combined in the paper, and it is proved that framed bent is safe and reliable as template support according to calculation through mechanics of materials method.

Key words:rock anchor beam; bearing bent; template

DOI:10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2016.05.005

中圖分類號(hào)：TV554

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-8241(2016)05- 0011- 04