奮斗水庫懸挑梁板結(jié)構(gòu)模板支架設(shè)計與施工

陳其足，闞興明，曹 羽

(1.中國水利水電第十六工程局有限公司，福建 福州 350001；2.穆棱市鑫源水務(wù)投資建設(shè)有限責任公司，穆棱 157500；3.穆棱市奮斗水庫項目建設(shè)管理處，穆棱 157500)

1 工程概況

奮斗水庫壩式進水口位于14#壩段上游壩外，進水口底板高程為EL357，底板以上分為2個獨立式進水口閘墩，每個閘墩總寬度為 6.4m，兩個閘墩之間距離為5.6m，上下游長度為11m。閘墩頂部由梁、板構(gòu)成啟閉平臺，板厚20cm,板下懸空，其底高程為EL357，板中有5道梁。

EL385.9高程啟閉平臺左右岸方向長20.4m,上下游方向長12m。該區(qū)域梁、板左右跨度5.6m,上下游方向長12m，上下游間設(shè)有3條跨度5.6m長梁體，梁高0.8m,梁寬0.5m；1條跨度2.9m長梁體，梁高0.6m，寬0.4m，如圖1所示。

圖1 進水口梁板平面示意圖

2 工程特點

該工程進水口EL385.9啟閉平臺梁、板支撐施工主要有兩處：一處為進水口5.6m寬區(qū)域，承受荷載較大；一處為進水口EL385.3-EL385.6斜面支撐區(qū)域，承受荷載較小。梁板施工多數(shù)采用工藝成熟的滿堂紅腳手架或鋼管柱做為模板支撐系統(tǒng)，但該工程采用落地腳手架存在以下缺點：

1)該工程懸挑結(jié)構(gòu)位于27.9m高空，懸挑高度大，梁板底標高達27.7m，懸挑梁板面積達109.6m2。采用常規(guī)腳手架或鋼管柱支撐系統(tǒng)工程量巨大，耗用管材多，搭設(shè)拆除時間長，費用高。

2)奮斗水庫位于高寒地區(qū)，年有效施工時段不足8個月，工期緊張，采用落地腳手架支撐方案無法滿足施工進度要求。

對此，經(jīng)過多方案對比論證，采取如下措施：

1)進水口5.6m寬區(qū)域預(yù)埋22mmHRB400錨筋作為受力點，樓板荷載通過腳手架鋼管傳遞至預(yù)埋錨筋。

2)進水口EL385.3-EL385.6斜面支撐利用現(xiàn)場懸臂翻升鋼模，通過腳手架鋼管將懸挑區(qū)域部分荷載傳遞至大壩直立面鋼模。

新方案對比落地式滿堂腳手架具有如下優(yōu)勢：

1)進度上，新方案施工時間為5d，落地式腳手架施工方案需要約15d，能節(jié)約工期約10d。

2)根據(jù)《房屋裝飾與建筑工程預(yù)算定額》，采用落地式滿堂承重腳手架預(yù)算為22.38元/m3，工程量約為3700m3，成本為8.28萬元。新方案經(jīng)計算施工成本約2.2萬元，可取得經(jīng)濟效益約6萬元。

3 支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算

3.1 支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計

進水口EL385.9啟閉平臺梁板5.6m寬區(qū)域支撐體系受力最大，其支撐結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示。

圖2 進水口EL385.9啟閉平臺梁板5.6m寬區(qū)域支撐體系現(xiàn)場圖

圖3 進水口EL385.9啟閉平臺梁板5.6m寬區(qū)域支撐體系圖

進水口EL385.9啟閉平臺梁板上游側(cè)下部懸空，而在EL385.3-EL385.9沿上游方向懸挑1.0m,考慮此區(qū)域跨度較大且臨近設(shè)置有梁L4和L6，在每個閘墩上游側(cè)混凝土內(nèi)分別埋設(shè)2道工字鋼，共埋設(shè)8道。工字鋼型號為16，埋入閘墩混凝土2m,外露1m。在澆筑至EL382.85,水平放置工字鋼，在工字鋼上方放置2根腳手架鋼管，鋼管與閘墩側(cè)面鋼筋焊接。鋼管距閘墩上游邊1-1.3m。工字鋼作為荷載受力點，將上方結(jié)構(gòu)自重、支撐鋼管自重、作業(yè)平臺自重傳遞至閘墩混凝土結(jié)構(gòu)，如圖4-5所示。

圖4 啟閉平臺上游側(cè)懸挑結(jié)構(gòu)支架設(shè)計

圖5 啟閉平臺左右兩側(cè)側(cè)懸挑結(jié)構(gòu)支架設(shè)計

3.2 受力計算

進水口EL385.9啟閉平臺梁板5.6m寬區(qū)域支撐體系受力最大，僅對此部位進行受力分析，其計算簡圖如圖6所示，計算單元布置見圖7。

圖6 計算節(jié)點布置圖

計算結(jié)果顯示，采用Q235材質(zhì)φ48×3mm腳手架鋼管能滿足構(gòu)件強度和剛度要求，該網(wǎng)架構(gòu)件在假定的最不利工況下滿足強度、剛度和穩(wěn)定性的要求。

圖7 計算單元布置圖

4 模板支撐體系施工

4.1 進水口EL385.9啟閉平臺5.6m寬區(qū)域

1)預(yù)埋錨筋

進水口EL379.8-EL382.85倉面立模時，在預(yù)埋錨筋兩邊側(cè)立面從底部起1塊3×1.875m鋼模，其上部位采取木模拼裝。下方鋼模作為木模安裝的作業(yè)平臺，在拼裝的木模高度范圍內(nèi)預(yù)埋2排錨筋，每排錨筋上下位置同步。錨筋采用φ22mm鋼筋，錨固深度65cm,外露20cm,間距70cm。外露鋼筋彎折至與垂直面成23°、34°。

2)搭設(shè)鋼管架

鋼管架采取φ48×3mm腳手架，立桿及橫桿縱向間距均為70cm,左右岸方向側(cè)立桿間距60-130cm。鋼管架斷面每側(cè)先安置2根鋼管與預(yù)埋錨筋相連，鋼管架體承受荷載通過斷面兩側(cè)安置的2根斜向鋼管將力傳遞至錨筋。

鋼管搭設(shè)過程中，接頭采用對接扣件連接，其接頭交錯布置，兩根相鄰橫向水平桿的接頭不在同步同跨內(nèi)，上下兩個相鄰接頭錯開一跨，其錯開的水平距離≥500mm。當水平桿采用搭接時，其搭接長度≥1m，不少于2個旋轉(zhuǎn)扣件固定，其固定的間距不應(yīng)少于400mm，相鄰扣件中心至桿端的距離≥150mm。

鋼管支撐架體搭設(shè)完畢后，架體左岸側(cè)、右岸側(cè)及下游側(cè)三面作業(yè)通道內(nèi)的腳手板采用方木滿鋪，接縫中設(shè)兩根小橫桿，各桿距接縫的距離均≤15cm，避免出現(xiàn)探頭及空擋現(xiàn)象。

腳手板設(shè)置在三根橫向水平桿上，并在兩端8cm處用直徑1.2mm的鍍鋅鐵絲箍繞2-3圈固定。當腳手板長度<2m時，可采用兩根小橫桿，并將板兩端與其可靠固定，以防傾翻。

3)鋪設(shè)面板

面板采取膠合板，板底鋪墊方木條，方木間距為20cm，方木下方采取水平橫桿與立桿相連，通過預(yù)先計算立桿頂部高程從而控制面板鋪設(shè)高程。

4.2 進水口EL385.3-EL385.6斜面支撐區(qū)域

進水口EL385.3-EL385.9上游側(cè)、左岸側(cè)及右岸側(cè)直立面模板加固支撐利用EL379.8-EL382.8安裝的3×3m懸臂翻升鋼模，鋼模背側(cè)桁架寬1m與進水口EL385.3-EL385.9結(jié)構(gòu)懸挑尺寸相同，在鋼模桁架上搭設(shè)鋼管架，支撐EL385.3-EL385.6斜向結(jié)構(gòu)。鋼模與鋼管架相連以扣接為主，以焊接為輔。

斜面模板采用木模拼裝，模板下方采取方木抵靠，方木間距為20-30cm，方木與斜面平行。方木下方使用鋼管支撐，水平橫桿平行于壩軸線，水平橫桿與鋼模作業(yè)平臺通過豎桿相連。鋼管架承受荷載較小，每個斷面搭設(shè)1-2根豎桿支撐斜面模板，1-2根橫桿加固豎桿。支撐斜面模板的豎、橫桿縱向間距為1-1.5m。

斜面鋼管支撐搭設(shè)完畢后，沿外側(cè)面一圈設(shè)置密目式安全網(wǎng)，安全網(wǎng)安裝在立桿內(nèi)側(cè)，采用鐵絲將其與架體牢固扎結(jié)，主節(jié)點處必須綁扎。腳手板的搭設(shè)同上，局部臨空面時保證通道兩側(cè)有防護欄桿，欄桿內(nèi)側(cè)掛設(shè)密目式安全網(wǎng)。

4.3 支撐拆除

進水口啟閉平臺澆筑完畢后進行正常養(yǎng)護，對進水口啟閉平臺EL385.9表面及側(cè)面混凝土強度進行測試，當混凝土強度達到設(shè)計強度100%后，梁板底下承重模板方可進行拆除。

進水口EL385.9啟閉平臺5.6m寬板底區(qū)域從下游往上游依次進行拆除，預(yù)埋錨筋采取手持式切割機進行割除，鋼筋表面鑿除20-30mm, 并采用預(yù)縮砂漿或環(huán)氧砂漿填補。預(yù)埋工字鋼采取汽割，工字鋼表面鑿除30-50mm, 并采用預(yù)縮砂漿或環(huán)氧砂漿填補。在能保證預(yù)埋錨筋和工字鋼全部拆除后有作業(yè)平臺，其余部位支撐可以先行拆除。

5 結(jié) 語

該工程在懸挑支撐架搭設(shè)過程中專門成立安全管理辦公室，檢查督促安全措施的落實，配備2名安全員全程監(jiān)督，嚴格按照安全規(guī)范要求進行施工作業(yè)，避免了施工過程中的安全隱患。

混凝土澆筑過程中，按照先里后外、先中間后兩邊、先墻柱后梁板的順序進行施工；懸挑部位施工時將混凝土澆筑在非懸挑部位，再由人工鏟運至懸挑部位，避免混凝土直接傾倒在懸挑部位的梁板上；并派2名專業(yè)木工看護支撐系統(tǒng)，密切注意支撐系統(tǒng)的變化并進行監(jiān)測。

通過以上高效強力的組織、管理和技術(shù)措施，安全圓滿地完成了進水口懸挑結(jié)構(gòu)的施工任務(wù)。實踐證明，采用該方案不僅提高了施工進度，更節(jié)減小了資源投入和資金投入，為企業(yè)今后遇到類似的結(jié)構(gòu)提供了借鑒和參考。