某高校圖書館高支模施工的技術(shù)研究

張文龍 （中鐵十二局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030012）

1 工程概況

本工程位于山西省高校新校區(qū)，本工程建筑占地面積14718.03m2，總建筑面積65589.17m2。結(jié)構(gòu)分為A1、A2、A3、B1、B2、大臺階及 B 區(qū)主樓總共 7 部分，各區(qū)之間設(shè)置伸縮縫或抗震縫。A1、A2、A3區(qū)地上4層。B1、B2區(qū)地下2層，地上4層，B區(qū)主樓地下2層，地上15層。建筑長度、寬度、高度：A1、A2區(qū)：38.5m、27.5m、22.2m；A3 區(qū)：89.0m、39.0m、22.2m；B1 區(qū)：51.8m、27.4m、23.2m；B2區(qū)：51.8m、27.4m、22.2m；B 區(qū)主樓：54.9m、59.0m、75.0m。

1.1 高支模區(qū)域概況

在B主樓與A3區(qū)局部有高大支模區(qū)域，總共有4處：

①B主樓一層～四層，軸線位于8-11軸/H-K軸，標(biāo)高21.6m；

②B主樓二層～四層,軸線位于7-12軸/C-D軸，標(biāo)高16.2m；

③B主樓二層～三層，軸線位于6-13軸/B-C軸，標(biāo)高10.8m；

④A3區(qū)二層～四層，軸線位于3/4-3/13軸/C/1-C/2軸，標(biāo)高16.2m。

其中，最高一處位于B主樓一層～四層，軸線位于8-11軸/H-K軸，高度達(dá)到21.6m，而高支模區(qū)域面積最大處位于B主樓二層～四層,軸線位于7-12軸/C-D軸，面積達(dá)到456m2，還有一處弧形區(qū)域高支模，位于A3區(qū)二層～四層，軸線位于3/4-3/13軸/C/1-C/2軸，弧度達(dá)到，面積 307m2，高度16.2m。

B主樓21.6m高支模層基本參數(shù)：高支模所在區(qū)域位于一～四層，高支模層頂標(biāo)高21.55m，高支模層底標(biāo)高-0.05m，最大板跨度8.1m×8.1m,最大板厚120mm，最大梁跨度8.1m，最大梁截面尺寸350×800，次梁截面尺寸250×550，次梁跨度8.1m。

B主樓21.6m高支模層下層參數(shù)：高支模下層底標(biāo)高-2.25m，高支模下層頂標(biāo)高-0.05m,最大板厚180mm，柱子混凝土強(qiáng)度等級C50，梁板混凝土強(qiáng)度等級C35，普通板厚180mm。

高支模區(qū)域平面圖如下圖1。

圖1 B主樓高支模區(qū)域平面圖

2 高支模架體方案

2.1 架體的選用

扣件式腳手架特點(diǎn)：搭設(shè)靈活，桿件長度可以調(diào)整，扣件搭設(shè)不受建筑物的高度、形狀、角度的限制。

碗扣式腳手架特點(diǎn)：桿件沿自身軸向傳力，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、整體穩(wěn)定性好、自鎖性能較好，安全性好。

圖2 A3區(qū)高支模區(qū)域平面圖

本工程高支模區(qū)域位于主樓一層～四層，由于其下方已經(jīng)由澆筑完成的混凝土樓板，保證了架體底部基礎(chǔ)的平整度和強(qiáng)度，扣件式腳手架在節(jié)點(diǎn)處是偏心受力，其承載力不如軸心受壓桿件，這一缺點(diǎn)在本工程中有很大安全隱患，本工程架體較高面積較大，所承擔(dān)的上部荷載較大，所以采用碗扣式腳手架作為本工程高支模架體形式較為合適。

2.2 架體設(shè)計(jì)思路

本工程可以根據(jù)架體上方所支撐的樓蓋結(jié)構(gòu)荷載情況，在荷載大的主次梁下方適當(dāng)加密立桿布置以保證立桿的穩(wěn)定，同時(shí)間距的設(shè)置要便于施工，在荷載相對較小的板底可以適當(dāng)調(diào)大立桿的間距，以降低成本。

在弧形區(qū)域的架體搭設(shè)有一定的難度，搭設(shè)區(qū)域形狀和桿件模數(shù)不一定相符，所以好多搭設(shè)方案并不理想。本工程在弧形區(qū)域的架體設(shè)計(jì)思路是主次梁下方與主樓21.6m處高支模架體計(jì)算模型一致，然后將矩形架體框架向樓板下方中間擴(kuò)展最后架體形成一個(gè)扇形夾角，這樣簡化了計(jì)算模型并且經(jīng)濟(jì)性好。

2.3 架體搭設(shè)方案

①立桿：本工程高支模區(qū)域主次梁兩側(cè)立桿要進(jìn)行加密，立桿間距設(shè)成900mm，但是在遠(yuǎn)離主次梁的板底處間距則變?yōu)?200mm，立桿上部自由端長度為0.5m，立桿的步距從安全性和方便施工的角度考慮，取1200mm；在A3弧形高支模區(qū)域采取間距和搭設(shè)方式與其它高支模區(qū)域一致，主次梁兩側(cè)區(qū)。域立桿布置成矩形框架，只在樓板中間下部形成5.8的扇形夾角，再用較短的桿件進(jìn)行連接，使得整個(gè)弧形高支模區(qū)域架體連成一體。

②水平桿件：縱向和橫向的水平桿件與立桿形成縱向和橫向的框架，與剪刀撐一起提供了架體的剛度。所以本工程所有高支模區(qū)域架體的縱向和橫向水平桿件長度取900mm和1200mm，與立桿形成框架。

③水平剪刀撐：高支模腳手架體系達(dá)到一定的高度時(shí)，要按照規(guī)范要求加水平剪刀撐，作為高支模架體的側(cè)向約束，使架體形成穩(wěn)定的支撐體系。本工程架體水平剪刀撐搭設(shè)于架體頂部一道，掃地桿處一道，中間的設(shè)置間距小于等于4.8m，在B主樓21.6m高支模區(qū)域共設(shè)4道.而A3區(qū)弧形16.2m高支模區(qū)域由于平面不規(guī)則，偏心距較大，對架體的整體穩(wěn)定性要求高，所以水平剪刀撐要比規(guī)范要求增設(shè)1道，共設(shè)4道。

④垂直剪刀撐：在架體外側(cè)四個(gè)方向均要從上到下設(shè)置豎向連續(xù)剪刀撐，在架體中間的縱向和橫向每隔4.5m設(shè)置從頂?shù)降椎呢Q向連續(xù)剪刀撐，通過這些剪刀撐的搭設(shè)可以增強(qiáng)架體豎向剛度，進(jìn)而增強(qiáng)架體穩(wěn)定性。在A3區(qū)弧形16.2m高支模區(qū)域由于整體穩(wěn)定要求高，垂直剪刀撐也要比規(guī)范要求的增設(shè)1道。

⑤掃地桿：在本工程掃地桿設(shè)置在距地面200mm處，縱橫向均要設(shè)置。

⑥側(cè)向約束：在高支模支撐體系設(shè)計(jì)時(shí)，要利用高支模區(qū)域周邊的建筑物構(gòu)件來增強(qiáng)架體的抗側(cè)剛度，在本工程中側(cè)向約束按照規(guī)范要求的水平間距6～9m、豎向間距2～3m，將鋼管與周邊框架柱形成抱柱連接還有和非高支模區(qū)架體進(jìn)行連接，增強(qiáng)高支模架體的抗側(cè)移能力，

3 施工過程

3.1 滿堂架搭設(shè)

在高支模區(qū)域搭設(shè)滿堂架要根據(jù)架體平面布置圖，搭設(shè)立桿時(shí)要應(yīng)先在立桿底部墊300㎜×300㎜膠合板墊塊，再搭設(shè)水平拉桿，再搭設(shè)底部掃地桿，掃地桿距離地面高度200㎜處。立桿的水平桿件根據(jù)每層的結(jié)構(gòu)層高進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)立桿要保持間距均勻。然后下一步彈出梁底模標(biāo)高，最后支設(shè)梁底桿件。

3.2 剪刀撐的布置

全部支架體系要與框架柱進(jìn)行連接，加強(qiáng)整個(gè)架體的剛度。剪刀撐所用鋼管均為6m長，豎向向剪刀撐與樓平面形成夾角，并且沿架體四周從下到上連續(xù)布置。

①模板架體四周從下到上連續(xù)設(shè)置豎向剪刀撐；中間橫向和縱向的剪刀撐由下到上連續(xù)設(shè)置，間距為4.5m。

圖3 立桿及剪刀撐剖面圖

③高支模架體的頂部和底部都要設(shè)置水平剪刀撐，然后在架體中間按間距不大于4.8m設(shè)置水平剪刀撐。

3.3 周邊拉結(jié)

①分開澆筑水平結(jié)構(gòu)與豎向結(jié)構(gòu)，先澆筑豎向結(jié)構(gòu)，利用其與高支模架體互相連接，形成一個(gè)整體。

②在立柱四周外側(cè)和高支模區(qū)域中間有框架柱的部位，架體按水平6～9m的間距和豎向2～3m的間距設(shè)置一個(gè)固結(jié)點(diǎn)。

③連墻件采用鋼管抱柱和雙鋼管的剛性連接，提高架體抗側(cè)向變形的能力和整體穩(wěn)定性，見圖4。

3.3 柱模安裝

進(jìn)行完鋼筋隱蔽驗(yàn)收后，根據(jù)柱的控制線，將柱模板封閉，要先將模板吊垂直在安裝前，然后把柱箍上緊、穿對拉螺桿，然后柱子各面打斜撐并與滿堂架連結(jié)。在柱模板封閉時(shí)，要把梁柱接頭模板一起進(jìn)行安裝。為確保澆筑質(zhì)量，均采用鋼管箍配合對拉螺桿當(dāng)做柱箍使用，當(dāng)其截面尺寸＞700mm時(shí)在柱中穿一道對拉螺桿。

3.4 梁模安裝

圖4 連墻桿平面圖

按確定好的要求鋪好梁底方木，然后進(jìn)行鋪設(shè)梁底模板，用方木做立檔和立擋支撐，用約18mm厚、30mm寬的模板壓腳將側(cè)模底部壓緊。之后將側(cè)模吊直，再將其固定。當(dāng)梁截面高度超過750mm時(shí)，側(cè)模斜撐的作用變?nèi)?，故要?道φ14對拉螺桿在梁高中間。在本工程中根據(jù)規(guī)范要求決定起拱高度為2/1000，在主次梁交接處時(shí)，要先起拱主梁，然后起拱次梁。為了防止梁下沉變形，本工程在主梁底模中間位置增加一排立桿與高支模架體相連接。

3.5 板模板安裝

首先彈出板模標(biāo)高控制線，然后架設(shè)Φ48水平鋼管，緊接著在水平鋼管上鋪方木，要保持方木的平整，然后鋪設(shè)板底模板并將底模與方木釘牢。

3.6 混凝土澆筑

在高支模體系構(gòu)件的澆筑混凝土?xí)r一定要對澆筑方向和路徑進(jìn)行選擇，通常采用對稱、循環(huán)閉合的澆筑順序?；炷猎趯ΨQ澆筑時(shí)支撐架體所受的內(nèi)力比較對稱內(nèi)力是均勻的增長，而對于混凝土輸送甭管和風(fēng)荷載引起的架體的水平荷載，則可以通過下列措施避免由其引起的安全事故：

①混凝土泵管不得與架體剛性連接；

②混凝土泵管的架設(shè)方向垂直于橫向框架，即垂直于架體剛度較弱的方向；

③混凝土澆筑順序時(shí)應(yīng)從中間向兩邊澆筑。

3.7 架體監(jiān)測

①監(jiān)測項(xiàng)目：高支模架體的變形量、位移量和沉降量。

②監(jiān)測頻率：本工程中模板的沉降測量監(jiān)測由專人專職負(fù)責(zé)。首先確定初始值，就是要在開始澆筑高支?；炷燎皽y量一次，記錄好這個(gè)數(shù)值；在混凝土澆筑過程中，要每隔30min測量一次，然后和初始值做對比，得出沉降、位移量；在混凝土澆筑完成之后至高支模所澆筑樓層的混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%這段時(shí)間，每隔半天測量一次。監(jiān)測時(shí)間應(yīng)控制在高大支模使用時(shí)間至混凝土終凝。

③監(jiān)測預(yù)警值；梁板支撐架垂直位移預(yù)警值取10mm，水平位移預(yù)警值取8mm。

4 架體安全性影響因素分析

4.1 立桿頂層懸臂端

立桿頂層懸臂端長度主要取決于模板支架搭設(shè)高度結(jié)構(gòu)主次梁高度。在高支模架體搭至頂部時(shí)，如果剩余高度不足一步，施工人員為圖省事就不去搭完，就用立桿頂端直接支撐在底模上，造成立桿頂部懸挑端長度偏大。還有一種情況，就是如果主梁梁高較大，就在梁底加一排橫桿以支撐主梁，而板底立桿就不再加設(shè)橫桿，也會造成立桿上部懸臂端過長。在本工程中要求控制在500mm以內(nèi)。

4.2 支架沉降量的控制

在實(shí)際工程施工中，支架搭建完好后，受支架本身重量和上面負(fù)載量的大小的影響，使得支架產(chǎn)生一定的沉降量，造成支架形變。如果架體的立桿承受較大的荷載而產(chǎn)生彈性壓縮：在架體立桿的墊板和接頭以及支架木方受荷的非彈性變形。針對這種情況，必須在高支模施工前就進(jìn)行一個(gè)精確的預(yù)估和評價(jià)，方便在施工中做好相關(guān)處理，使得支架沉降量得到一定的控制。要采取合理的措施消除以上情況的沉降發(fā)生或者一定程度上減少沉降量，在一般的施工中，可以采取壓降這一有效方法，所謂壓降就是在施工過程中讓支架模擬負(fù)載，讓其產(chǎn)生具體的形變后，再給予適當(dāng)措施消除，這是一個(gè)最常見最有效的方法。

4.3 頂托工作長度

架體立桿頂部應(yīng)設(shè)置可調(diào)支托，要求支托與楞梁兩側(cè)間不得留有間隙，保證螺桿伸出立桿頂部長度小于200mm，支托內(nèi)螺桿與立柱鋼管應(yīng)保證安裝后上下同心。

4.4 立桿垂直度控制

模板支架中傳遞施工荷載的主要構(gòu)件是立桿，在搭設(shè)時(shí)不得有過大的初始偏心距，因?yàn)槠木噙^大會導(dǎo)致失穩(wěn)，對立桿架體安全及承載能力有影響，所以要嚴(yán)格控制立桿垂直度，做好高支模架體立桿垂直度的測量。在施工過程中，鋼管經(jīng)常被反復(fù)使用，因此造成了初始彎曲，再加上施工中操作工人不注意對立桿的垂直度的控制，就會造成立桿垂直偏差較大，因此必須對立桿的垂直度要進(jìn)行控制，對于安裝高度小于20m的模板支架，立桿垂直度允許偏差為H/200。

5 結(jié)語

當(dāng)前，由于高支模問題引起的質(zhì)量安全事故居高不下，所以高支模一直是工程施工中的重要控制方面，本文以某高校圖書館的高支模施工為例，詳細(xì)闡述了高支模施工的架體方案選擇、施工過程分析、安全性影響因素分析，明確了高支模施工全過程中質(zhì)量安全控制事項(xiàng)，對今后此類工程的施工具有很好的借鑒意義。