超危大工程高支模的施工實例簡析

李康 徐嘉琪

摘要：南海公園堤橋施工因其結(jié)構(gòu)特殊性，變截面箱梁及弧形V墩需要進(jìn)行高支模的安全驗算。現(xiàn)通過對于堤橋工程的簡要介紹，對工況及施工條件進(jìn)行分析，得出了既能保證安全又切實可行、符合經(jīng)濟(jì)性的最佳方案，用于實際施工操作。

關(guān)鍵詞：堤橋;高支模;驗算;方案

0 ? ?引言

在工程建設(shè)中，特別是市政工程中高支模是常見的危大工程，對于超過一定規(guī)模的危大工程需要引起施工單位的高度注意。目前政府對于建筑企業(yè)采取安全一票否決制，因此安全對于任何施工企業(yè)來說都是根本。要保障超危大工程的施工安全，采取的措施首先需在理論上確保安全穩(wěn)定，以計算數(shù)據(jù)作為支撐，并經(jīng)專家論證;然后基于方案指導(dǎo)現(xiàn)場實施，嚴(yán)格按照方案的要求進(jìn)行施工，理論聯(lián)系實際。

1 ? ?工程介紹

1.1 ? ?堤橋工程概述

堤橋為預(yù)應(yīng)力混凝土V墩鋼構(gòu)橋，橋面梁體由兩部分組成：中跨跨中16 m范圍內(nèi)采用掛孔現(xiàn)澆普通混凝土箱梁，其余位置采用現(xiàn)澆變截面預(yù)應(yīng)力箱梁。

現(xiàn)澆箱梁采用單箱雙室的箱形截面，懸臂長度為1 m，沿分跨線方向，每個斷面箱梁的底高程在同一水平線上，箱梁頂面自路中線向兩側(cè)設(shè)置1.5%橫坡，箱梁的腹板高度沿道路橫向是變高的。預(yù)應(yīng)力箱梁腹板寬度根據(jù)梁體各區(qū)段的具體需要，采用70 cm、90 cm、105 cm等形式，其中A-A、D-D、F-F、G-G斷面屬于預(yù)應(yīng)力實心箱梁，最厚位置為2.22 m;B-B、E-E斷面屬于箱室上下底板厚度均為25 cm，腹板寬度均為70 cm的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁;C-C斷面屬于箱室上下底板厚度為50 cm、25 cm，兩側(cè)腹板寬度為105 cm，中間腹板寬度為70 cm的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁;最大線性荷載為F-F斷面，斷面面積為23.33 m2，最大線荷載S=23.33×25.5≈594.92 kN/m>20 kN/m。掛孔箱梁為腹板厚度70 cm、最高處1.68 m、底板厚度25 cm的普通混凝土箱梁，斷面形式與B-B、E-E相同，最大線荷載S=0.7×25×1.68≈30 kN/m>20 kN/m。

1.2 ? ?施工總體部署

本工程首先進(jìn)行基底處理;其次進(jìn)行腳手架搭設(shè)，腳手架采用一次性全部搭設(shè)成型的方式;然后進(jìn)行支架預(yù)壓，支架預(yù)壓一次性全部完成;再次進(jìn)行橋梁V墩施工;接著進(jìn)行堤橋兩端預(yù)應(yīng)力箱梁澆筑;最后進(jìn)行堤橋中部掛孔普通混凝土箱梁施工。

總體施工流程圖如圖1所示。

1.3 ? ?施工工藝

1.3.1 ? ?基底處理

（1）現(xiàn)狀地質(zhì)狀況：本次工程中的現(xiàn)澆排架均是以滿堂碗扣式鋼支架的形式設(shè)置的。在對施工現(xiàn)場實際情況進(jìn)行分析及探究中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場土層結(jié)構(gòu)以雜填土、素填土及粉質(zhì)土為主，個別區(qū)域內(nèi)還存在著淤泥土，土層結(jié)構(gòu)的承載能力相對較差。另外，在樁基施工中，還存在一定數(shù)量的泥漿坑，如此就降低了樁基施工質(zhì)量，威脅施工的安全性。為此，在實際操作中，需要對承臺溝槽、泥漿坑展開回填處理，以保證排架設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)性，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)安全性。通過對現(xiàn)場標(biāo)高測量了解到，地面標(biāo)高在+1～1.5 m，部分地區(qū)標(biāo)高可達(dá)到+2 m。承臺開挖部分的底標(biāo)高約-1 m，考慮經(jīng)濟(jì)優(yōu)化，基底處理后頂標(biāo)高為+1 m?，F(xiàn)狀地面地質(zhì)狀況圖如圖2所示。

（2）基底處理方法：

1）現(xiàn)狀地面處理：為保證排架安全，現(xiàn)狀地面40 cm內(nèi)采用4%石灰土換填（包括操作腳手架區(qū)域），頂面現(xiàn)澆25 cm厚C20鋼筋混凝土。

2）承臺溝槽和泥漿坑回填處理：承臺施工完成后，對承臺基坑采用6%石灰土分層回填，石灰土由勝利路西側(cè)、新躍路交接處提供，采用分層回填作業(yè)，每層的回填厚度不可超過20 cm，特殊情況下可增加到30 cm，以改進(jìn)承臺回填質(zhì)量，減少損傷問題的產(chǎn)生。在回填作業(yè)中，選用小型沖擊夯采用沖擊或振動碾壓的方式來提高回填密實度。在使用沖擊夯壓實時，要求夯夯重疊，不允許出現(xiàn)任何死角，且夯實次數(shù)控制在2次以上。

1.3.2 ? ?腳手架搭設(shè)

（1）碗扣式模板支撐架施工流程：施工前做好放線測量工作，且檢查架體地腳排布及質(zhì)量，之后調(diào)整架體搭設(shè)及垂直度，質(zhì)量合格后，進(jìn)行掃地桿及剪力撐結(jié)構(gòu)的搭設(shè)和驗收，最后架設(shè)模板，開始施工作業(yè)，待施工完成且質(zhì)量合格后，實施拆模作業(yè)。

（2）碗扣式模板支撐架安裝：本工程中使用的碗扣式腳手架支撐結(jié)構(gòu)，鋼管直徑及壁厚分別控制在？準(zhǔn)48 mm和2.7 mm。立桿墊座以DZ-1型號為主，支撐面尺寸為120 mm×120 mm。立桿可調(diào)座及可調(diào)托座以TZ-2-300型和TZ-1型為主，托座采用TZ-2型。

1）布設(shè)立桿墊塊：立桿墊座采用DZ-1型號，使立桿處于墊座中心，不另設(shè)墊板。

2）頂橫桿安裝：要結(jié)合梁底高程變化情況進(jìn)行橫橋向斷面間距的控制，順橋向斷面則以左、中、右三個方向設(shè)置控制點，且做好明確標(biāo)記，保證頂橫桿安裝的合理性。

3）立桿安裝：本工程腳手架均采用碗扣式，箱梁實心部分腳手架步距為0.6 m，箱室部分腳手架步距為1.2 m，最底層橫桿距離地面20 cm。V墩腳手架立桿橫向間距30 cm，縱向間距30 cm;箱梁B-B、E-E斷面及掛孔箱梁腹板部分立桿橫向間距30 cm，縱向間距60 cm，箱室部分立桿橫向間距90 cm，縱向間距60 cm;箱梁C-C斷面腹板部分立桿橫向間距30 cm，縱向間距60 cm，箱室部分立桿橫向間距60 cm，縱向間距60 cm;箱梁A-A、D-D、F-F、G-G斷面立桿橫向間距30 cm，縱向間距30 cm，立桿上部設(shè)置頂托可調(diào)支座調(diào)整高度。因箱梁B-B斷面與C-C斷面箱室部分腳手架搭設(shè)橫向間距不同，為保證腳手架的穩(wěn)定性，橫向間距60 cm的兩排腳手架根據(jù)橫向間距90 cm腳手架增加立桿，使整個腳手架連成一個整體，保證腳手架的穩(wěn)定性。

2 ? ?計算支撐

以V墩為例，基礎(chǔ)簡化為鋼筋混凝土底板，上部V墩荷載簡化為柱進(jìn)行計算。

（1）基底反力計算：

1）統(tǒng)計到基底的荷載：

標(biāo)準(zhǔn)值：Nk=1 645.15 kN，Mkx=0.00 kNm，Mky=0.00 kNm;

設(shè)計值：N=2 056.44 kN，Mx=0.00 kNm，My=-0.00 kNm。

2）承載力驗算時，底板總反力標(biāo)準(zhǔn)值（相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合）：

pkmax=（Nk+Gk）/A+|Mkx|/Wx+|Mky|/Wy

=（1 645.15+841.95）/65.88+0.00/53.58+0.00/148.23

≈37.75 kPa

pkmin=（Nk+Gk）/A-|Mkx|/Wx-|Mky|/Wy

=（1 645.15+841.95）/65.88-0.00/53.58-0.00/148.23

≈37.75 kPa

pk=（Nk+Gk）/A=37.75 kPa

各角點反力p1=37.75 kPa，p2=37.75 kPa，p3=37.75 kPa，p4=37.75 kPa。

（2）地基承載力驗算：

pk=37.75 kPa≤fa=60.00 kPa，滿足;

pkmax=37.75 kPa≤1.2×fa=72.00 kPa，滿足。

（3）抗彎強(qiáng)度計算：

經(jīng)計算，得到面板抗彎強(qiáng)度計算值：

f=γ0M/W

=1.100×0.145×1 000×1 000/131 250

≈1.215 N/mm2

面板的抗彎強(qiáng)度設(shè)計值[f]取12.00 N/mm2;面板的抗彎強(qiáng)度驗算f<[f]，滿足要求。

（4）抗剪計算：

截面抗剪強(qiáng)度計算值：

T =3Q/2bh

=3×4 089.0/（2×3 500.000×15.000）

≈0.117 N/mm2

截面抗剪強(qiáng)度設(shè)計值[T]=1.40 N/mm2;面板抗剪強(qiáng)度驗算T<[T]，滿足要求。

（5）撓度計算：

面板最大撓度計算值：

v=0.008 mm

面板的最大撓度小于300.0/250，滿足要求。

3 ? ?保障高支模安全施工的主要措施

高支模安全施工技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用，雖然解決了施工過程中存在的一些問題，強(qiáng)化了施工效果，但其在施工中存在的安全風(fēng)險同樣需要工作人員的高度關(guān)注。

因此，為保證高支模安全施工的整體效果，降低施工過程中的危險系數(shù)，就需要在使用高支模技術(shù)時制定健全的管理體系，制定合理的管控及應(yīng)急解決方案，以改進(jìn)工程施工的整體質(zhì)量。

首先，工程負(fù)責(zé)人應(yīng)加大對工作人員安全意識的培訓(xùn)力度，確保工作人員能夠完全按照安全規(guī)范的具體要求開展高支模施工作業(yè)，從根本上解決高支模施工中存在的安全風(fēng)險問題，有效避免安全事故的發(fā)生。

其次，保證高支模施工中所使用的所有零部件均符合工程施工的具體要求，并嚴(yán)格做好質(zhì)量檢測工作。在零部件安裝中，也要嚴(yán)格按照國家及工程的具體要求展開實際操作，以此強(qiáng)化高支模施工的整體效果，提高施工質(zhì)量。另外，要對安裝作業(yè)人員實行培訓(xùn)教育，確保每個安裝人員均能了解安裝流程及技術(shù)要點，且按照規(guī)范要求開展操作。同時配備專業(yè)人員對安裝環(huán)節(jié)實行監(jiān)管，及時解決安裝中存在的各種問題，從而加快高支模施工的進(jìn)度，避免損失的形成。施工質(zhì)量的提升可有效降低安全事故的發(fā)生概率，維護(hù)工作人員的人身、財產(chǎn)安全。

最后，在高支模施工過程中，技術(shù)人員還需對現(xiàn)場實際情況展開詳細(xì)勘察和了解，且結(jié)合施工方案及圖紙設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行對比分析，增強(qiáng)設(shè)計的合理性、可行性，同時結(jié)合現(xiàn)場實況制定一系列較為有效的安裝和管理方案，確定各構(gòu)件的安裝位置，做好科學(xué)防控，以此促進(jìn)高支模施工作業(yè)的順利進(jìn)行，增大施工安全系數(shù)。

4 ? ?結(jié)語

南海公園堤橋工程涉及的危大及超危大項目較多，施工前需組織技術(shù)人員對各個方案進(jìn)行編寫討論。即從將V墩及上部箱梁荷載簡化為柱模型進(jìn)行地基承載力驗算，到通過混凝土配筋，完成搭設(shè)滿堂腳手架前所需的地基配置，再到高支模采用碗扣式滿堂腳手架，進(jìn)行相關(guān)的撓度、抗剪、穩(wěn)定驗算，經(jīng)過一次次的演算，在安全穩(wěn)定的前提下，推導(dǎo)出最經(jīng)濟(jì)合理的施工措施。

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收稿日期：2020-02-11

作者簡介：李康（1983—），男，江蘇泗陽人，工程師，鹽城南海未來城項目部項目副經(jīng)理，主要從事施工管理工作。