移動支架技術(shù)在大跨度工業(yè)廠房屋面現(xiàn)澆施工中的應(yīng)用

何小江， 王 康

(中國水利水電第十四工程局有限公司， 云南 昆明 650041)

0 前 言

移動支架現(xiàn)澆施工技術(shù)是近幾年來興起的新的施工工藝，相對于60年代的懸臂澆筑、懸臂拼裝施工方法和70年代的逐跨施工、頂推施工和轉(zhuǎn)體施工等方法，具有結(jié)構(gòu)合理、材料用量省、工序程序化、質(zhì)量可靠及整體性好等優(yōu)點，值得大力推廣和應(yīng)用。

1 概 述

角木塘水電站發(fā)電廠房為河床式廠房，廠房兼做樞紐擋水建筑物，該廠房屋面較一般工業(yè)廠房屋面具有整體性好、剛度高的特點。廠房四周為水下墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，屋面板為大跨度、大截面梁板結(jié)構(gòu)，屋頂高程388.00 m，長62.9 m，寬23.5 m，主梁規(guī)格為1 m×2 m，梁間距為5.9～6.55 m，主梁凈跨21.5 m；次梁規(guī)格為0.5 m×1 m，梁間距3.1 m，屋面板厚0.3 m。主廠房內(nèi)設(shè)橋式起重機，橋機跨度19.7 m，軌頂高程381.55 m。主廠房橫剖面示意見圖1。

發(fā)電廠房土建為本工程關(guān)鍵工期線路，若采用先施工發(fā)電廠房二期混凝土，后搭設(shè)滿堂腳手架施工屋面板的常規(guī)流程，無法保證合同工期，并且搭設(shè)高排架安全風(fēng)險高、施工投入大。本工程基于貝雷支撐平臺在市政公路及公共建筑行業(yè)的成熟應(yīng)用，針對工程特點，設(shè)計了一套現(xiàn)澆混凝土移動式貝雷支架平臺。該平臺依托橋機軌道和預(yù)設(shè)錨點，屋面施工的支架和模板在倒鏈的牽引下整體前移，逐段完成屋面施工。與傳統(tǒng)的滿堂腳手架施工工藝相比，具有節(jié)約空間、快速施工、安全性高等突出優(yōu)點，該施工技術(shù)在類似工程中值得推廣和應(yīng)用。

圖1 主廠房橫剖面

2 移動式貝雷支架設(shè)計及安全性驗算

2.1 支架設(shè)計

支架設(shè)計方案如圖2所示。本工程移動式貝雷支架分為A、B支架，A支架長13.1 m，B支架長14.65 m，支架計算跨度19.7 m，均采用加強型國產(chǎn)321型標(biāo)準(zhǔn)貝雷梁桁片作主承力構(gòu)件，貝雷梁桁節(jié)采用16錳鋼，銷子采用鉻錳鈦鋼，插銷由彈簧鋼制造。在大梁正下方布置5榀，間距22.5 cm，其余均按 90 cm間距布置。貝雷梁頂布置I16型鋼分配梁，安裝扣件式支架支立模板。貝雷支架橫向簡支跨越廠房，兩端支承于橋機軌道頂，支架平臺與橋機鋼軌之間墊聚四氟乙烯板，鋼軌抹黃油以降低摩擦系數(shù)。在鋼軌支承位置布置2[16b加強立桿以提高貝雷架抗剪性能，加強立桿采用磨光頂緊的方法與上下弦桿連接，不得采用焊接，加強立桿設(shè)計示意見圖3。

圖2 移動貝雷支架平臺縱剖面(單位：mm)

圖3 加強立桿設(shè)計示意(單位：mm)

2.2 支架安全性驗算

2.2.1 計算參數(shù)

取大梁下部分及相鄰貝雷梁支架建模，利用三維有限元分析，計算模型見圖4。計算參數(shù)信息見表1，內(nèi)力驗算結(jié)果見表2。

經(jīng)驗算，支架及模板體系結(jié)構(gòu)強度、 剛度、 穩(wěn)定性均達(dá)到規(guī)范要求，并有一定的富余系數(shù)，可滿足施工要求。

圖4 貝雷支架系統(tǒng)計算模型

表1 計算載荷組合

表2 主要構(gòu)件內(nèi)力

3 貝雷支架模擬預(yù)壓

為驗證貝雷支架的安全系數(shù)，保證施工安全，需要采取實測變形值指導(dǎo)屋面線型控制。整個預(yù)壓加載過程模擬實際混凝土施工時的荷載分布，按照從跨中向兩側(cè)對稱堆載的順序分兩級進行加載。預(yù)壓荷載按照施工最大荷載乘1.2倍系數(shù)的50%、100%分兩次加載，每次加載完畢1 h后進行支架的變形觀測，并且在加載完畢后每6 h測量一次變形值。記錄好預(yù)壓前及過程中觀測到的貝雷梁撓度變形值及各構(gòu)件、零部件的變形量，當(dāng)加至100%后，觀測最終撓度變形值。預(yù)壓載荷布置平面見圖5。

圖5 預(yù)壓載荷布置平面(單位：mm)

每次加載完畢后，先停止下一級加載，應(yīng)每間隔6 h對支架沉降量進行一次監(jiān)測。當(dāng)支架跨中位置觀測點12 h的沉降量平均值小于3 mm時，進行下一級加載。預(yù)壓卸載時間以支架地基沉降變形穩(wěn)定為原則，最后兩次沉落量觀測平均值之差不大于3 mm時，即可終止預(yù)壓卸載。

預(yù)壓試驗得到支架跨中最大變形值為46 mm，小于貝雷梁支撐平臺撓度變形允許值：f允=L/400=21 000/400=52.5 mm，貝雷梁支撐平臺撓度變形處于允許范圍內(nèi)。預(yù)壓試驗數(shù)值略大于驗算結(jié)果的主要原因是貝雷架為租賃多次使用器件，銷孔磨損導(dǎo)致非彈性變形增大。所以在現(xiàn)場施工實際組裝立模時，應(yīng)以預(yù)壓試驗取得的實測變形值預(yù)設(shè)起拱度，保證了屋面線形外觀。

4 移動式貝雷支架施工工藝

根據(jù)發(fā)電廠房屋面的結(jié)構(gòu)特點，采用分段、分次澆筑施工，即沿廠房長度方向分5段施工，一次澆筑2段，由兩側(cè)向中間澆筑，最后在中間合攏。主廠房橋式起重機安裝與屋面板混凝土應(yīng)同時進行施工，為避免最后一段屋面板施工與安裝完成的橋機相互干擾，特將橋機安裝工位定于兩個支撐平臺(A、B支架)中間位置。當(dāng)澆筑主廠房最后一段屋面板混凝土?xí)r，施工人員應(yīng)提前拆除A支架，并將橋機移動至A支架澆筑的屋面板下部，然后利用B支架澆筑最后一塊屋面板混凝土，以解決施工干擾問題。為最大程度縮短備倉周轉(zhuǎn)時間，減少屋面模板支撐體系重復(fù)拆卸安裝工程量，主梁梁底以下腳手架管應(yīng)固定不拆除，僅拆除主梁梁底以上模板支撐；澆筑完成拆模后，材料碼放整齊，清理平臺雜物，整體移動支撐平臺至下個倉位，重新恢復(fù)模板支撐體系。屋面施工流程見圖6。

為保證屋面混凝土與下部二期混凝土交叉作業(yè)安全，施工人員對貝雷支架平臺采取以下工程措施進行防護：

(1)貝雷梁支撐平臺頂部滿鋪5 cm厚木板，木板上部鋪雙層密目網(wǎng)，左右臨空面掛雙層密目網(wǎng)進行全封閉。

圖6 屋面施工流程示意(單位：mm)

(2)混凝土澆筑時，在兩側(cè)邊墻上設(shè)置可靠錨點，固定鋼絲繩后用于懸掛作業(yè)人員安全繩，同時下部作業(yè)暫停，當(dāng)澆筑完成，經(jīng)監(jiān)測安全后恢復(fù)施工。

5 結(jié) 語

角木塘水電站主廠房屋面采用移動式貝雷支架平臺逐段現(xiàn)澆施工，通過對移動式大跨度全封閉的現(xiàn)澆板支撐平臺的設(shè)計、安全驗算、模擬預(yù)壓和過程管理等關(guān)鍵技術(shù)問題進行研究，保證了施工安全、施工質(zhì)量，節(jié)約了施工成本。

相較于傳統(tǒng)的落地滿堂支架，通過對移動式貝雷支架平臺的精心設(shè)計，保證較高的安全系數(shù)，同時結(jié)構(gòu)變形小，保證成型混凝土線形流暢，內(nèi)實外光。另外，移動式貝雷支架利用工業(yè)廠房常設(shè)的橋機軌道作為支點架設(shè)，不占用地面空間，對需上下交叉作業(yè)趕工的工程具有不可替代的優(yōu)越性，可在類似工程中推廣應(yīng)用。