懸挑模板桁架支撐施工技術(shù)及應用

(湖北水總水利水電建設(shè)股份有限公司，湖北 武漢 430000)

在水利水電、土木、橋梁等工程領(lǐng)域施工過程中，懸挑樓板、梁、牛腿等結(jié)構(gòu)在混凝土澆筑時通常搭設(shè)承重腳手架作為荷載支撐兼做施工平臺。這種施工技術(shù)雖然成熟可靠，但是承重腳手架系統(tǒng)的搭設(shè)需要耗用大量人工、材料與設(shè)備，占用工作面大，若涉及交叉作業(yè)或者需要道路保通等特殊情況時則很難實施。同時，常規(guī)承重腳手架存在搭設(shè)耗時長、工效低、成本高、周轉(zhuǎn)慢、安全性低等諸多弊端。因此，研究并尋求一種能夠克服承重腳手架弊端的施工技術(shù)具有非常重要的現(xiàn)實意義，也是十分必要的。在湖北省洪湖東分塊蓄滯洪區(qū)蓄洪工程套口進洪閘交通橋施工過程中，項目人員經(jīng)過研究分析和實際操作，研發(fā)出一種懸挑模板桁架支撐施工技術(shù)。本施工技術(shù)安全可靠、操作簡單、經(jīng)濟高效，規(guī)避了常規(guī)承重腳手架搭設(shè)施工的弊端。

1 工程概況

湖北省洪湖東分塊蓄滯洪區(qū)蓄洪工程套口進洪閘位于長江干堤鄂江左，建筑物距離長江平均距離約為150m，工程等別為Ⅰ等，規(guī)模為大(1)型。主要建筑物閘室、岸墻為1級建筑物；兩岸連接堤段為洪湖監(jiān)利長江干堤(2級堤防)的一部分，為2級建筑物；次要建筑物上下游消能設(shè)施、兩岸翼墻等為3級建筑物；其他臨時建筑物為4級建筑物。項目交通橋路燈基座設(shè)計為懸挑式，基座數(shù)量多、混凝土工程量小且施工作業(yè)臨空面高。

2 技術(shù)原理

混凝土懸挑結(jié)構(gòu)在工程施工中為常見結(jié)構(gòu)，施工中為了提供施工平臺和混凝土澆筑荷載的支撐，往往搭設(shè)承重腳手架作為支撐和安全操作平臺，但是其搭設(shè)常受施工場地限制，且腳手架體系大，搭設(shè)煩瑣，對地基要求高，安全管控難，影響混凝土澆筑質(zhì)量的因素增多。

針對以上問題，通過研究分析，以懸挑式路燈基座為例，自主研發(fā)了懸挑模板桁架支撐施工技術(shù)用于路燈基座混凝土的澆筑。該施工技術(shù)利用已澆筑完成的橋面作為受力基礎(chǔ)面，通過錨固預埋件將桁架錨定于已澆筑完成的混凝土橋面上，形成向外伸出的受力臂，通過連桿反拉受力，形成簡易懸臂桁架力學體系。托架和定型鋼模給予混凝土荷載有效支撐，使其穩(wěn)定完成澆筑成型等一系列過程，以此替代承重腳手架。其工藝原理見圖1。

圖1 工藝原理示意

3 技術(shù)要點

主要構(gòu)件由桁架、托架、安全操作平臺、錨固預埋件組成。桁架通過錨固預埋件固定于已澆筑混凝土橋的面板上，以此給予路燈基座的荷載以支撐，提供懸挑部位施工操作平臺，保證模板拼裝、澆筑等一系列施工工序以及施工人員、設(shè)備的安全；托架主要承受混凝土、模板自重及部分施工荷載，并將以上荷載傳遞至桁架；安全平臺主要提供施工作業(yè)面；桁架為臨空前伸裝置，將人員設(shè)備、材料及設(shè)施自重等荷載傳遞至橋面板；錨固預埋件傳遞桁架荷載至橋面板，起到錨固作用，配合桁架形成前伸受力臂，防止傾覆。可增加配重沙包，確保安全。

4 工藝流程及操作要點

4.1 用料準備

根據(jù)施工需要，本工法主要構(gòu)件由錨固預埋件、桁架、托架以及安全平臺構(gòu)成，以上構(gòu)件的主要用材由矩形管、螺栓、鋼筋、鋼板等加工制作而成。

錨固埋件采用膨脹螺栓，后期與桁架焊接。桁架主要采用100mm×100mm×5mm矩形管加工制作，每根矩形管根據(jù)圖紙尺寸下料，且每根矩形管固定尺寸位置有開孔，以便后期螺栓連接緊固。所選鋼材其強度等材質(zhì)特性均要符合相關(guān)國家規(guī)范標準要求，為保證后期組裝順利和結(jié)構(gòu)物尺寸的準確性，所有構(gòu)件的長短、鉆孔位置和孔徑大小必須符合本工法圖紙要求。

4.2 測量放樣

根據(jù)橋梁施工圖及桁架施工圖對錨固預埋件、軸線位置進行放樣，預埋螺栓固定前需反復校核待澆部位結(jié)構(gòu)物邊線尺寸位置關(guān)系，并報監(jiān)理單位現(xiàn)場監(jiān)理工程師驗收批準。

4.3 桁架制作

根據(jù)設(shè)計圖紙采購桁架所需的鋼材并進行加工。為防止連接孔洞或螺栓磨損，需將孔洞打磨光滑，桁架構(gòu)件均為順直構(gòu)件，無須彎折、焊接。

4.4 桁架、安全平臺組裝

將加工好的桁架、安全平臺構(gòu)件按圖紙拼裝到位，桁架主要靠螺栓連接，每個螺栓連接位置均設(shè)置兩顆連接螺栓，安全平臺主要受力梁均采用螺栓連接，安全平臺底板及柵欄采用鋼筋焊接拼裝而成，螺栓需連接牢靠，各部件連接無間隙。安全平臺圍繞在托架外圍，必須根據(jù)圖紙預留結(jié)構(gòu)物尺寸及托架構(gòu)件尺寸，桁架、主吊掛、托架以及安全平臺各連接部位需相互緊貼，保證各部件連接位置有足夠的受力面，桁架與橋面板接觸面需平整、嚴絲合縫，如果橋面板不平，需采用具有一定強度的材料進行填塞。

4.5 托架安裝

托架采用螺栓連接，組裝過程中需校核結(jié)構(gòu)物尺寸、位置，避免不必要的返工，各部件要求安裝平順，搭接可靠。

4.6 模板安裝

本工法中桁架結(jié)構(gòu)取代了承重腳手架，實際模板受力點為托架，且托架形狀基本與結(jié)構(gòu)物形態(tài)相同，模板采用定型鋼模，與構(gòu)筑物外形結(jié)構(gòu)尺寸類同，安裝加固可順勢進行，安裝完成后復核結(jié)構(gòu)物尺寸是否與設(shè)計一致。

4.7 混凝土澆筑

上述工序完成之后即可進行混凝土的澆筑，混凝土澆筑過程中需對桁架及托架進行變形監(jiān)測，如遇結(jié)構(gòu)變形則立即停止?jié)仓??；炷翝仓埃謇聿槐匾那捌谑┕げ牧稀⒐て骶叩?，減輕荷載。養(yǎng)護期間，不允許擺放模板、工器具等于倉面之上，做好安全圍擋，避免設(shè)備碰撞。

4.8 桁架拆除

待混凝土強度達到規(guī)范允許拆模強度之后，方可拆除桁架。拆除順序按由遠至近的原則進行：拆除托架及模板→拆除安全平臺→拆除托架→拆除桁架→拆除預埋螺栓并封堵。拆除后的構(gòu)件要求及時敲掉混凝土塊，螺栓清除鐵銹渣滓并用油浸泡，擺放于干燥、溫差小的地方存儲，拆除過程中仔細檢查是否有損壞的構(gòu)件，如有則必須馬上更換。

5 質(zhì)量控制

5.1 質(zhì)量控制標準

本技術(shù)施工應符合《水利水電工程施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)程》(SL 176—2007)、《水利工程建設(shè)標準強制性條文》(2020年版)、《水利水電工程施工通用安全技術(shù)規(guī)程》(SL 398—2007)、《水利水電工程土建施工安全技術(shù)規(guī)程》(SL 398—2007)、《水利水電工程施工測量規(guī)范》(SL 52—2015)、《水利水電工程單元工程施工質(zhì)量驗收評定標準——混凝土工程》(SL 632—2012)、《水利水電工程單元工程施工質(zhì)量驗收評定標準——水工金屬結(jié)構(gòu)》(SL 635—2012)、《水利水電工程施工作業(yè)人員安全操作規(guī)程》(SL 401—2007)、《職業(yè)健康安全管理體系要求及使用指南》(GB/T 45001—2020)中的要求或規(guī)定。

5.2 系統(tǒng)制作加工的質(zhì)量檢查要求

a.錨固預埋件施工需重點檢查預埋件定位、錨固螺栓埋入深度、錨固螺栓的直徑和錨固過程中的施工質(zhì)量，確保主控項目檢驗點全部合格。

b.桁架、托架、安全平臺需重點從制作和安裝兩部分進行質(zhì)量控制。制作過程主要強調(diào)材料下料的尺寸精度，要求材質(zhì)表面平整，無銹污、油漬、砂眼、裂紋、彎折等，鉆孔位置需要符合圖紙要求且孔壁光滑無毛刺。安裝過程強調(diào)螺栓連接牢靠、緊密，螺栓絲口無滑絲、損壞、過擰現(xiàn)象，各個部件貼合緊密，無明顯縫隙凹凸，安裝定位嚴格按照圖紙實施，偏差在規(guī)范允許范圍內(nèi)，確保檢測項目全部合格。

5.3 質(zhì)量控制要點

a.桁架安裝完成后必須經(jīng)測量人員校核位置軸線之后方可進行下一步工序，桁架安裝完成后、澆筑過程中、澆筑完成后均必須進行形變監(jiān)測，確保桁架支撐系統(tǒng)安全。

b.桁架以及錨固位置必須事前重點檢查，使用過程中還需檢查各螺栓或者連接件是否存在松動現(xiàn)象。

c.在桁架、定型鋼模板、安全平臺安裝過程中，技術(shù)員、安全員必須全程監(jiān)督指導。

d.混凝土澆筑過程中做好混凝土入倉工作，由專人指揮入倉，控制混凝土入倉速度，均勻入倉，減小混凝土下落重力對支撐系統(tǒng)的沖擊，避免產(chǎn)生形變、位移。

e.在混凝土養(yǎng)護期間，安排專人每天檢查，防止支撐系統(tǒng)變形導致混凝土成型質(zhì)量出現(xiàn)偏差。

f.安裝過程中嚴禁使用鐵錘等硬器物敲捶各部件，避免各部件材料發(fā)生局部位置形變或破損，影響受力。

g.拆卸后的桁架、定型鋼模、托架、安全平臺等構(gòu)件需進行保養(yǎng)，對損壞部位及時進行修理、更換，已發(fā)生形變、缺損部件嚴禁再次投入使用。

h.循環(huán)使用的構(gòu)件必須經(jīng)技術(shù)員、安全員、質(zhì)檢員檢驗合格后方可投入使用。

i.混凝土澆筑完成后，需及時進行保養(yǎng)(原則上采用覆蓋灑水保養(yǎng))，以保證混凝土強度穩(wěn)定上升至設(shè)計強度。

j.混凝土養(yǎng)護過程中，嚴禁松動各部件連接螺栓，避免碰撞，嚴禁增加不必要的荷載于桁架和倉面之上。

6 結(jié) 語

湖北省洪湖東分塊蓄滯洪區(qū)蓄洪工程套口進洪閘工程采用本施工技術(shù)進行路燈基座模板安裝后，直接減少了施工作業(yè)人員和值班人員，且施工過程有章可循，循序漸進，安裝技術(shù)可靠，保證了混凝土成品質(zhì)量，減少了投入，提高了材料周轉(zhuǎn)率，降低了材料消耗，避免了返工和工期延誤。同時有效利用了工地廢棄鋼筋、鋼板，直接節(jié)約了工程施工成本。該技術(shù)的優(yōu)勢具體體現(xiàn)在：

a.該施工技術(shù)取代傳統(tǒng)承重腳手架，減少了人力、物力、機械設(shè)備的投入，減少了工程施工成本。

b.該施工技術(shù)取代傳統(tǒng)承重手架，節(jié)約了腳手架體系搭設(shè)所需的場地建設(shè)、平整、恢復等一系列費用，同時節(jié)約了大量鋼管扣件的拆除、轉(zhuǎn)運以及采保的費用。

c.該施工技術(shù)設(shè)計有安全平臺，便于施工，且安全設(shè)施一次性投入，周轉(zhuǎn)次數(shù)多，節(jié)約了大量防護網(wǎng)和操作平臺的投入，性價比高。