獨(dú)立柱組合鋼模和盤扣腳手架綜合技術(shù)的應(yīng)用

張偉雄 ，莫天芳 ，黎光軍 （中國建筑第四工程局有限公司，廣東 廣州 510000）

1 引言

大多數(shù)工業(yè)廠房因使用功能的特殊性要求，都青睞于大跨度、大空間，而與之相呼應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)形式便是“鋼筋混凝土柱＋鋼網(wǎng)架屋蓋”組合結(jié)構(gòu)。通常情況下鋼筋混凝土柱都是獨(dú)立的，且距離較遠(yuǎn)。導(dǎo)致施工過程中的模板、腳手架等周轉(zhuǎn)材料投入量較大，使用率低下，進(jìn)而造成項(xiàng)目成本的流失。采用組合鋼模+承插式盤扣鋼管腳手架相結(jié)合的施工技術(shù)，能有效解決獨(dú)立柱施工過程中進(jìn)度、質(zhì)量、成本的平衡關(guān)系。

2 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目“廣州白云國際機(jī)場南航GAMECO飛機(jī)維修設(shè)施三期18號(hào)維修機(jī)庫工程”機(jī)庫維修大廳為鋼筋混凝土柱＋鋼網(wǎng)架屋蓋的結(jié)構(gòu)形式，跨度95m+144m+95m，進(jìn)深 107.65m，建筑高度44.2m，屋架下弦標(biāo)高30m；共有26根矩形獨(dú)立柱為鋼網(wǎng)架的支承點(diǎn)。

3 獨(dú)立柱構(gòu)造

圖1 大廳鋼筋混凝土柱+鋼網(wǎng)架效果圖

圖2 鋼筋混凝土獨(dú)立柱示意圖

機(jī)庫大廳的獨(dú)立柱總數(shù)26根。分為4 類，分別為 Z1、Z2、Z3 和 Z4，柱身混凝土編號(hào)為C30,縱向主筋為HRB500鋼筋,箍筋為HRB400鋼筋。各柱截面、數(shù)量等情況如表1。

4 施工方案擇優(yōu)

本工程施工之初策劃有三種施工方案。

4.1 定型化木模板+扣件式鋼管腳手架

定型化木模板重量較小，方便工人拆裝，不依賴于機(jī)械設(shè)備，且木模板價(jià)格低，成本投入較少。

其主要缺點(diǎn)是，木模板本身剛度較低，不利于控制獨(dú)立柱的垂直度，且成型的外觀效果較差。此外，多次使用后損耗較大，難以控制周轉(zhuǎn)次數(shù)。且安裝效率較低，進(jìn)度較慢。

4.2 定型化鋼模+盤扣式鋼管腳手架

定型化鋼模采用整片鋼模板，剛度大，成型效果好。且鋼模采用螺栓連接，安拆速度快。盤扣式鋼管腳手架搭設(shè)、拆除速度快，穩(wěn)定性好。

其主要缺點(diǎn)是，鋼模重量大，吊裝使用的機(jī)械設(shè)備投入大。定型化鋼模只適用于一種尺寸，不同尺寸的柱截面需要增加鋼模的數(shù)量，且鋼模本身要設(shè)計(jì)制作，成本較高。其次，盤扣式鋼管腳手架也比扣件式鋼管腳手架價(jià)格要貴。

4.3 組合鋼模+盤扣式鋼管腳手架

組合鋼模不僅能保證柱身的質(zhì)量以及成型效果，且比較定型化鋼模，模板材料投入較少。安拆速度較快，能快速地進(jìn)行周轉(zhuǎn)，配合承插式盤扣鋼管腳手架，能有效的提高模板和腳手架的使用率，進(jìn)而減少周轉(zhuǎn)材料的投入。

5 組合鋼模設(shè)計(jì)

5.1 縱向分段設(shè)計(jì)

獨(dú)立柱高度最大高度30.13m，最低高度22m。采用鋼模進(jìn)行施工，為保證成型效果以及澆筑質(zhì)量，每截柱高度應(yīng)控制在5m～8m。為保證獨(dú)立柱施工安全性，操作架應(yīng)控制在8m以下，最終確認(rèn)將獨(dú)立柱分為每6m一段進(jìn)行施工，具體分段情況如表2。

機(jī)庫大廳26根獨(dú)立柱尺寸 表1

獨(dú)立柱豎向分段情況 表2

圖3 獨(dú)立柱及模板豎向分段示意圖

考慮模板的豎向周轉(zhuǎn)，模板豎向分段主要為M1和M2兩種尺寸，M2為5.5m整模，M1為0.5m卡箍。即每節(jié)獨(dú)立柱澆筑完成后，預(yù)留柱頭0.5m的M2模板作為卡箍，施工下節(jié)時(shí)，則將下部拆卸的M1和M2組合成6m高的大模，大模固定于柱頭的M2上，之后每6m一節(jié)往上進(jìn)行周轉(zhuǎn)。

5.2 橫向組合設(shè)計(jì)

本工程獨(dú)立柱共4種，且數(shù)量最多的為Z3和Z4，模板組合設(shè)計(jì)時(shí)，優(yōu)先考慮數(shù)量較多的模板，綜合考慮工期影響，確定Z3和Z4各配置兩套模板。然后使用Z3和Z4的模板進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)，拼裝成為Z1和Z2。橫向組合設(shè)計(jì)如圖4及表3。

通過橫向模板組合，最終只需要投入1套Z1和2套Z4模板，就能滿足獨(dú)立柱施工進(jìn)度要求。

6 承插式盤扣架設(shè)計(jì)

圖4 獨(dú)立柱模板橫向組合示意圖

獨(dú)立柱采用承插式盤扣鋼管腳手架，鋼管均為鍍鋅管，無銹蝕及損壞。插銷與桿身均為焊接，連接牢固。立桿尺寸為48m×3.2m、橫桿和斜拉桿尺寸為48m×2.5m，設(shè)計(jì)為雙排腳手架，腳手架橫距0.9m，步距2.0m，縱向間距不大于1.5m（縱距根據(jù)獨(dú)立柱和組合鋼模尺寸進(jìn)行配置）。

外架距離柱面不小于0.6m，確保組合鋼模能夠正常安裝，在安裝鋼筋時(shí)，因外架距離柱邊距離大于0.15m，在外架內(nèi)側(cè)每2步（4m高）設(shè)置3根活動(dòng)填芯桿，用于鋪設(shè)腳手板，便于工人施工。安裝鋼模時(shí)，將填芯桿外移動(dòng)至內(nèi)側(cè)立桿邊，確保不與鋼模碰撞。待混凝土澆筑完成以及模板拆除之后，再移動(dòng)填芯桿做為抱柱桿以及水平防護(hù)桿使用，既保證了外架的穩(wěn)定又杜絕了高墜風(fēng)險(xiǎn)。

架體內(nèi)部采用配套梯步踏板，沿著柱環(huán)繞設(shè)置，作為施工通道，既減少操作空間的占用，又保證了架體的安全性能。

7 施工效益

獨(dú)立柱模板橫向組合情況 表3

施工工序?qū)Ρ?表4

圖5 盤扣式操作架平面示意圖

圖6 盤扣式操作架搭設(shè)效果圖

圖7 獨(dú)立柱成型效果圖

7.1 施工質(zhì)量效益

獨(dú)立柱采用組合鋼模施工，利用了鋼模剛度大的特性，有效保證了獨(dú)立柱的垂直度，防止了因施工工藝對(duì)柱身質(zhì)量造成影響，進(jìn)而影響整個(gè)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)受力。此外，鋼模表面光滑，拼裝嚴(yán)實(shí)，且涂刷了潤滑劑，保證了獨(dú)立柱的成型質(zhì)量，減少了蜂窩麻面等質(zhì)量通病的產(chǎn)生。

此外，采用全站儀對(duì)獨(dú)立柱垂直度進(jìn)行監(jiān)測，其中Z2—1北側(cè)垂直度偏差19mm，為所有獨(dú)立柱中偏差最大值，其余各獨(dú)立柱偏差均在10mm左右。即滿足了質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范的3‰，又達(dá)到了不超過鋼網(wǎng)架拼裝要求的偏移量20mm。

7.2 施工進(jìn)度效益

根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，每段獨(dú)立柱采用傳統(tǒng)模板和扣件鋼管架，與采用鋼模和盤扣架進(jìn)度對(duì)比情況如表4，采用鋼模每段獨(dú)立柱節(jié)約1.5天，其中外架搭設(shè)節(jié)省0.5天，模板安裝節(jié)省1天。

7.3 周轉(zhuǎn)材料效益

鋼模板材料節(jié)省 表5

①鋼模板材料節(jié)省

②腳手架節(jié)省

根據(jù)腳手架構(gòu)造計(jì)算情況下受力：

說明：N——組合荷載下單立桿軸向力；

NG1k——結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值；

NG2k——構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值

通過組合荷載作用受力情況，計(jì)算立桿穩(wěn)定，最終計(jì)算結(jié)果：

根據(jù)結(jié)果可知，普通的鋼管腳手架Q235很難滿足要求，若采用48×3.0扣件式鋼管雙排腳手架，立桿已超過極限受力狀態(tài)。想要滿足施工要求，則需增大立桿規(guī)格，或者采用三排腳手架。進(jìn)而增加了鋼管腳手架材料的投入。

若采用48×3.2盤扣式雙排腳手架，腳手架強(qiáng)度為Q345，可滿足使用要求。

7.4 社會(huì)效益

獨(dú)立柱采用的組合鋼模是可周轉(zhuǎn)的鋼材，鋼模板因外尺寸固定不能直接周轉(zhuǎn)，需要二次加工。其余材料，如主次楞采用的10#和14#槽鋼，可直接進(jìn)行周轉(zhuǎn)，施工材料綠色環(huán)保。

柱子面采用鋼模一次成型，觀感質(zhì)量良好，可節(jié)省抹灰施工工序，輕微處理后可直接施工涂料。減少了抹灰砂漿的耗材。