十連體筒倉(cāng)頂蓋施工的高支模方案比選

潘 鴻

中億豐建設(shè)集團(tuán)股份有限公司 江蘇 蘇州 215131

1 工程概況

蘇州相城區(qū)糧食儲(chǔ)備庫(kù)位于蘇州市相城區(qū)渭塘鎮(zhèn)，總建筑面積約24 000 m2，其中稻谷倉(cāng)為鋼筋混凝土十連體立筒庫(kù)（倉(cāng)），由10個(gè)圓筒組成，分2排布置，筒倉(cāng)直徑8.5 m，倉(cāng)壁190 mm。

筒倉(cāng)頂蓋（筒蓋）為鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，板面標(biāo)高25.5 m，板厚120 mm，縱橫向有300 mm×700 mm、250 mm×750 mm、250 mm×600 mm、250 mm×400 mm、250 mm×350 mm的鋼筋混凝土梁（圖1）。

圖1 筒倉(cāng)頂蓋結(jié)構(gòu)平面示意

由于是混凝土屋蓋，高25 m混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的模板支架設(shè)置方式是本項(xiàng)目難點(diǎn)，也是本文主要探討的內(nèi)容，以下對(duì)可以適用的幾種方式分別進(jìn)行闡述和分析[1-4]。

2 方案選型及探討

2.1 方案1：滿堂落地支撐架

傳統(tǒng)的落地架支撐方式：立桿從底部搭設(shè)至頂蓋梁、板底標(biāo)高（架體總高度約25.5 m），鋪設(shè)模板，澆筑頂蓋，完成后再?gòu)纳现料虏鸪兄渭荏w。此方式有幾個(gè)難點(diǎn)：

1）架體總高度達(dá)到25.5 m，根據(jù)《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理辦法》的規(guī)定屬于高支模施工，架體的構(gòu)造要求及穩(wěn)定性要求都相對(duì)較高，桿件數(shù)量多，空間狹小，上下傳遞困難，工人操作不便。并且考慮到后期頂蓋封閉后拆除的支撐桿件（長(zhǎng)鋼管）無(wú)法運(yùn)出筒倉(cāng)，故在搭設(shè)時(shí)只能使用短鋼管，使得架體搭設(shè)更加費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

2）本項(xiàng)目筒倉(cāng)功能為稻谷倉(cāng)，筒倉(cāng)內(nèi)部并非中空，在下部結(jié)構(gòu)設(shè)有倒八字漏斗形狀混凝土結(jié)構(gòu)（用于下料），而該結(jié)構(gòu)必須先行頂蓋之前澆筑完成（頂蓋封頂之后漏斗混凝土無(wú)法澆筑），這就導(dǎo)致立桿支撐處于斜面之上，斜面傾斜角度接近45°。立桿的抗滑移措施及如何保證架體整體的穩(wěn)定是重中之重（圖2）。

按此方案實(shí)施，首先立桿在斜面的抗滑移需要做好，在漏斗結(jié)構(gòu)施工時(shí)在斜面上按支撐架的間距位置預(yù)埋短頭鋼筋，以便后期支撐架搭設(shè)時(shí)鋼管可以插入止滑，另在立桿的下部按鋼筋頭位置增加水平桿橫向鎖死立桿并頂至倉(cāng)壁，防止側(cè)滑。漏斗下部立桿支撐需要保留，上下同心，其他立桿、橫桿、剪刀撐等需根據(jù)高支模施工的要求搭設(shè)（圖3）。

2.2 方案2：利用滑模平臺(tái)作為模板支撐面，高空支模

圖2 筒倉(cāng)內(nèi)腳手架搭設(shè)剖面示意

圖3 漏斗結(jié)構(gòu)斜面防滑措施

該連體倉(cāng)倉(cāng)壁采用液壓滑模施工，可以考慮利用滑模平臺(tái)作為頂蓋的模板支撐面：滑模架體提升至屋蓋以下1.5 m左右高度?；ǜ叨瓤筛鶕?jù)工人操作方便適當(dāng)調(diào)整），然后在滑模平臺(tái)上搭設(shè)頂蓋支撐架，鋪模板，澆筑頂蓋混凝土，澆筑完成后，工人進(jìn)入滑模架平臺(tái)拆除模板及架體支撐，然后再拆除滑模架體。此方案對(duì)滑模架體平臺(tái)構(gòu)造設(shè)計(jì)有一定的限制：滑模架體不可采用中空式柔性拉桿（無(wú)法提供頂蓋完整模架支撐面）的構(gòu)造形式，必須采用中心花鼓筒式剛性拉桿（滿鋪型鋼骨架作為操作平臺(tái)，可提供頂蓋模架的支撐面，圖4）。

圖4 中空式滑模架體中心花鼓筒式

另外還需要對(duì)滑模架體的結(jié)構(gòu)（連接節(jié)點(diǎn)、操作平臺(tái)、支撐桿等受力構(gòu)件）進(jìn)行加固，使其滿足上部混凝土頂蓋施工的所有荷載需求。采用本方案，屋蓋模板及支撐架體搭設(shè)相對(duì)簡(jiǎn)單，類似于在樓面上搭設(shè)，施工便捷、操作安全。但是缺點(diǎn)是拆除難度和風(fēng)險(xiǎn)大，且設(shè)計(jì)構(gòu)造有一定的要求，如果不能反復(fù)周轉(zhuǎn)成本會(huì)增大，本項(xiàng)目十個(gè)連體綜合成本明顯增高。

2.3 方案3：設(shè)置簡(jiǎn)易鋼管桁架＋花籃組合結(jié)構(gòu)作為模板胎架

采用鋼管制作簡(jiǎn)易桁架，鋼管采用扣件搭接方式地面拼裝完成后利用滑模架體爬升至頂蓋下方（兩端固定在倉(cāng)壁），作為頂蓋支撐架的胎架（圖5）。

圖5 鋼管桁架支模架體示意

2.3.1 組裝桁架

筒倉(cāng)內(nèi)漏斗澆筑結(jié)束后，在漏斗內(nèi)搭設(shè)簡(jiǎn)易平臺(tái)，用鋼管組裝桁架及花籃。桁架在梁下部位寬800 mm，非梁處寬1 000 mm，高900 mm，滿堂搭設(shè)。花籃架尺寸為2 000 mm×2 000 mm×2 000 mm，隨桁架一起搭設(shè)。前期搭設(shè)下桁架，及上部一半的上桁架及立桿，斜桿后期加設(shè)。

2.3.2 固定桁架

1）將組裝好的桁架懸掛于滑模門架槽鋼上，點(diǎn)焊，隨滑模一起滑升（下掛雙層密目網(wǎng)），直至滑升至倉(cāng)頂?shù)祝▓D6）。

圖6 桁架與滑模門架槽鋼連接示意

2）事先在倉(cāng)壁內(nèi)側(cè)預(yù)留洞口及預(yù)埋鐵件，待桁架滑升至頂部相應(yīng)高度時(shí)，倉(cāng)壁澆筑完成后將倉(cāng)壁鋼模拆除，再將上下桁架的中間鋼管的搭接扣件解開，向兩邊延伸至預(yù)埋鐵件上（每次解開一根鋼管進(jìn)行延伸），鋼管與埋件焊接連接，使桁架兩端形成擱置點(diǎn)。最后再搭設(shè)桁架斜桿。這里要注意的是：斜桿的搭設(shè)需要穿過頂蓋結(jié)構(gòu)梁，對(duì)下一步的模板安裝會(huì)產(chǎn)生一定影響，后期拆除時(shí)，這部分桿件需要割除。

3）設(shè)置吊桿及斜撐，增加架體的整體承載能力。在花籃四角焊接8根φ12 mm的螺紋鋼連接花籃，端頭和滑模爬桿焊接，中間用花籃螺栓進(jìn)行校正。兩端在1/3跨處設(shè)置鋼管斜撐，確保架體的穩(wěn)定性（圖7）。

2.3.3 拆除桁架

圖7 吊桿節(jié)點(diǎn)

倉(cāng)頂混凝土澆筑結(jié)束后，在倉(cāng)頂板的洞口及預(yù)留洞口用鋼管鎖住桁架下弦，在下桁架上切除上桁架焊接連接，拆除上弦，依次拆除斜撐及吊桿，最后把下桁架分割成兩段，用繩索吊住下弦下降至漏斗處拆除（圖8）。

圖8 拆除前鋼管加固

2.3.4 受力計(jì)算復(fù)核

由于是簡(jiǎn)易桁架，對(duì)桁架體的整體承載能力及架體穩(wěn)定性需要進(jìn)行計(jì)算復(fù)核：建模進(jìn)行有限元模擬。

通過軟件建模驗(yàn)算該鋼管桁架的桿件變形和應(yīng)力，桿件變形均滿足要求，但整個(gè)桁架兩端局部桿件的應(yīng)力比超出范圍。

相比于其他兩種方式，本做法不需要對(duì)滑模架體進(jìn)行改造，同時(shí)可以節(jié)省大量的搭設(shè)桿件，施工成本可以大幅度下降，缺點(diǎn)是與模板安裝存在一定交叉影響，且拆除時(shí)需要在高空解體，工人操作存在一定的危險(xiǎn)性。

3 綜合分析及對(duì)比

對(duì)以上三種方案進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算模擬，在施工的可行性上得到了驗(yàn)證，同時(shí)對(duì)這3種方式也進(jìn)行了橫向的比較分析。

3.1 方案1：滿堂落地支撐架

1）便捷性：支撐桿件從底部搭到頂，需要大量的鋼管扣件，且大部分是短鋼管，在狹小的倉(cāng)筒內(nèi)搭設(shè)，十分不便。

2）經(jīng)濟(jì)性：落地支撐搭設(shè)消耗大量的人力和材料租賃成本，總的施工成本還是比較大。

3）安全性：屬高支模且支撐面為斜面(本項(xiàng)目），也存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，但作為傳統(tǒng)的搭設(shè)方式，風(fēng)險(xiǎn)基本可控。

4）施工周期：架體需要搭設(shè)將近25 m高，而且工作面狹小、人員無(wú)法鋪開，施工進(jìn)度緩慢。

5）推廣性：搭設(shè)方式過于陳舊和保守，筒倉(cāng)高度超過10 m不建議推廣。

3.2 方案2：利用滑模平臺(tái)作為模板支撐面，高空支模

1）便捷性：利用滑模平臺(tái)作為立桿支承面，所有操作均在滑模平臺(tái)上作業(yè)，材料通過塔吊從頂部吊入，施工操作方便。

2）經(jīng)濟(jì)性：由于頂蓋及支模架體等荷載全部作用在滑模架體上，需要對(duì)架體進(jìn)行改造，涉及費(fèi)用較大。

3）安全性：支撐架的搭拆全部在操作平臺(tái)上進(jìn)行比較安全，但是滑模平臺(tái)拆除難度較大，有一定風(fēng)險(xiǎn)。

4）施工周期：倉(cāng)壁提升至頂部即可開始搭設(shè)支撐架，施工速度快。

5）推廣性：適用于直徑15 m以下的單筒倉(cāng)、需要加快進(jìn)度、材料設(shè)備可以多筒周轉(zhuǎn)的情況下可以考慮使用。

3.3 方案3：設(shè)置簡(jiǎn)易鋼管桁架＋花籃組合結(jié)構(gòu)作為模板胎架

1）便捷性：搭設(shè)簡(jiǎn)易桁架結(jié)構(gòu)依附于滑模架體安裝到位，鋼管桁架與支撐立桿合二為一，整體桿件數(shù)量大大減少，但是增加了花籃、斜撐、擱置點(diǎn)等節(jié)點(diǎn)的處理。

2）經(jīng)濟(jì)性：經(jīng)計(jì)算，一般滑模架體均能承受簡(jiǎn)易桁架的荷載，滑模架體無(wú)需改造，且支撐桿件大大減少，施工成本大幅度降低。

3）安全性：桁架的整體受力經(jīng)過建模模擬計(jì)算，理論上安全可行，但是實(shí)際操作過程中多處節(jié)點(diǎn)涉及到工人高處作業(yè)，存在一定的不確定因素。

4）施工周期：桿件少，架體組裝快，施工周期短。

5）推廣性：充分利用桁架的受力特性，是一種新型的支撐方式，可以推廣，但是細(xì)部節(jié)點(diǎn)做法可以嘗試改進(jìn)，使該方式更加安全可靠。

4 結(jié)語(yǔ)

通過實(shí)際項(xiàng)目的實(shí)施，對(duì)筒倉(cāng)類構(gòu)筑物的頂蓋澆筑的支撐方式進(jìn)行了分析和總結(jié)，希望對(duì)后續(xù)類似的工程能夠提供一些參考和思路。