預制后澆帶PVC混凝土支撐柱的應用

李延明

（甘肅第七建設集團股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

在土建項目實施過程中，后澆帶的支撐一直是現(xiàn)場施工管理中的難點和痛點，尤其是地下室沉降后澆帶支撐時間非常長。使用傳統(tǒng)的支撐系統(tǒng)由于桿件及配件與主體使用的桿件及配件通用，現(xiàn)場極難對拆除時間進行控制，造成部分后澆帶支撐實際拆除時間過早，即使后期管理人員巡場時發(fā)現(xiàn)，也只能后期再行頂撐，造成了結構隱患。

后澆帶采用PVC管支撐柱則解決了這一難題。由于PVC管與常用鋼管外徑差異較大，其質量遠大于常用鋼管，且拆卸相對困難，無法用于其他架體，徹底解決了隨意拆除后澆帶支撐的問題。

1 后澆帶使用PVC管混凝土支柱的優(yōu)點

第一，后澆帶使用PVC管混凝土支柱加快了設備料周轉使用率。第二，防止隨意拆除后澆帶支撐，節(jié)約管理成本。第三，支撐穩(wěn)定，可減少結構隱患發(fā)生概率。第四，造價低，節(jié)約成本。第五，制作簡單，技術要求不高。

2 PVC管混凝土支柱施工概述

某小區(qū)由于高層樓棟較多，地下車庫沉降后澆帶擱置時間預計為8個月左右，如后澆帶所在跨模板不拆除，會導致設備料租賃費用壓力非常大，因此，在施工中可采取PVC管混凝土支撐柱對后澆帶進行支撐。

在后澆帶所在頂板混凝土模板拆除前28 d（約混凝土澆筑前21 d），使用與結構頂板梁同標號的混凝土填充通過計算確定直徑的PVC管內，澆筑完成后將頂部混凝土整平壓光并用塑料袋將管口封住對管內混凝土進行養(yǎng)護，養(yǎng)護期為14 d，期間盡量不要搬動支柱，以減少管內混凝土的擾動。底板放線時將PVC管混凝土支柱的定位線同時放出，在模板支撐架搭設完畢后、支設后澆帶周邊模板前將PVC管混凝土支柱安裝到位。頂板拆模后PVC混凝土支柱將取代模板支撐體系對后澆帶處形成的臨時懸挑構件進行支撐，將懸挑構件變?yōu)楹喼嫾?，使后澆帶處的模板及支架可以同其他位置一同拆除，加快了設備料的周轉并保證了結構的安全性。在后澆帶混凝土強度達到100%時，即可將PVC管混凝土支柱拆除。

3 后澆帶PVC管混凝土支撐柱施工工藝

3.1 工藝流程

后澆帶PVC管混凝土支撐柱安裝工藝為截取PVC管→灌筑支撐混凝土→混凝土養(yǎng)護（14 d）→支撐柱放線定位→鉆定位鋼筋安裝孔，安裝定位鋼筋→安裝支撐柱→支設梁板模板→模板開支撐柱孔→安裝梁板鋼筋及支撐柱抗剪鋼筋→澆筑梁板混凝土→拆除梁板模板及支撐。

后澆帶PVC混凝土支撐柱拆除工藝為澆筑后澆帶混凝土→后澆帶混凝土養(yǎng)護（28 d）→拆除后澆帶PVC混凝土支撐柱→拆除后澆帶模板及模板支撐。

3.2 PVC管混凝土支撐柱施工工藝要點

第一，為保證承受填充混凝土澆筑時的側壓力及安裝后對混凝土的側向約束力，應采用厚壁優(yōu)質PVC管；第二，為保證PVC管混凝土支撐柱能夠充分受力及拆除后便于修補，PVC管截取時尺寸必須按照結構圖紙進行加工，長度誤差不大于第三，PVC管混凝土支撐柱內填充的混凝土為更好地與梁、板共同工作，采用與梁板相同強度等級的混凝土進行填充；第四，PVC管混凝土支撐柱內填充的混凝土澆筑前應將PVC管下口封堵嚴密，杜絕漏漿，避免混凝土出現(xiàn)蜂窩麻面等影響承載力的缺陷；第五，PVC管混凝土支撐柱內填充的混凝土澆筑時應使用小規(guī)格插入式振動器進行振搗工作，并在PVC管外側輔助震動，以保證混凝土的充分密實；第六，填充混凝土澆筑完后用鐵抹子對上口沿PVC管上口進行3次抹壓，達到壓光標準，以減小與主體結構的粘接力，便于拆除；第七，PVC管混凝土支撐柱放線時應上下統(tǒng)一放線，以保證PVC管混凝土支撐柱的全高垂直度不大于5 mm，減小因偏心受壓造成的受力不均勻現(xiàn)象；第八，安裝PVC管混凝土支撐柱時應輕拿輕放，避免管內混凝土受到破壞；第九，待后澆帶混凝土強度達到100%時，首先拆除PVC管混凝土支撐柱；第十一，PVC管混凝土支撐柱拆除前在支撐柱周圍臨時搭設防護腳手架，防護腳手架與后澆帶模板支撐架連為一體，以防止PVC管混凝土支撐柱突然倒塌造成安全隱患及對車庫地面造成破壞；第十二，拆除后的PVC管混凝土支撐柱應及時清運。

3.3 PVC管混凝土支撐柱的設計

根據后澆帶處被截斷的梁板受力來看，被截斷的梁可以形成懸挑結構，板則可以近似看作簡支板，而PVC管混凝土支撐柱的主要受力材料為混凝土，相對來說抗壓強度較大，一般布置在梁下即可滿足受力要求。如果計算時發(fā)現(xiàn)僅在梁下布置PVC管混凝土支撐柱不能滿足承載力要求時，則需在板下增加PVC管混凝土支撐柱，此時，需在板下部增加相應的抗剪鋼筋，對板進行局部加強。

為便于施工及利于PVC管混凝土支撐柱的均勻受力，PVC管混凝土支撐柱的中線應布置在距離后澆帶邊線400 mm的位置上。

4 PVC管混凝土支撐柱的受力計算

PVC管混凝土支撐柱是一種全新的后澆帶支撐工藝，目前尚無軟件對其進行計算，根據現(xiàn)場實際觀察及受力分析，計算PVC管混凝土支柱時需注意以下幾點。

首先，挑選跨度比較大、梁板截面尺寸比較大的位置所布置的PVC管混凝土支撐柱進行結構計算。計算該混凝土支撐柱作用范圍的結構荷載。作用范圍取被支撐的梁自柱邊至PVC管混凝土支撐柱中心（即凈跨）1/2及其與相鄰的PVC管混凝土支撐柱中心（即凈跨）1/2所包圍的范圍內的梁、板的混凝土、鋼筋的自重、施工荷載等所有可能受到的荷載，如確需在頂板上進行堆載的，則堆載也必須考慮，如圖1所示。

圖1 PVC混凝土支柱受力范圍計算

其次，根據初步選定的PVC管的內徑計算出混凝土的截面積，進而計算出PVC管內混凝土的抗壓承載力，PVC管因壁厚并不大，不參與抗壓承載力的計算。

最后，根據前述計算出的荷載與PVC管混凝土支撐柱的抗壓承載力進行比對，對PVC管的管徑進行調整。管徑調整后首先對PVC混凝土支撐柱的總質量進行驗算，如超過100 kg，安裝及拆除風險較大，建議采取加密PCV管混凝土支撐柱的方法進行解決。

4.1 某小區(qū)地下車庫PVC管混凝土支撐柱的計算過程

4.1.1 后澆帶PVC管混凝土支撐柱的強度驗算（填充C35混凝土）

PVC管截面積公式：S=πR2

支撐柱抗壓強度計算公式：fcu=fcu，k×S÷1 000

式中fcu為該截面計算抗壓強度；fcu，k為混凝土強度等級；S為截面積

4.1.2 后澆帶處構件荷載計算

為保證結構安全，取后澆帶PVC管混凝土支撐柱最不利處，取跨度最大、梁截面最大處計算，根據圖紙，具體取值位置為B-11～B-12/B-J～B-H處，板面寬度按照7 800 mm跨度取值，具體取值位置見下圖2。

圖2 取值位置示意圖（單位：mm）

（1）混凝土荷載。混凝土質量按照XX商砼有限公司出具的20XX-0XX-0XX號C35混凝土配合比單計算，混凝土質量為：水泥323 kg/m3；粉煤灰83 kg/m3；礦粉28 kg/m3；膨脹劑23 kg/m3；水170 kg/m3；細骨料787 kg/m3；粗骨料948 kg/m3；減水劑13.5 kg/m3，以上合計為2 375.5 kg/m3。

梁截面為500 mm×800 mm，長度取該跨梁支座至后澆帶處長度的1/2：

式中：b為梁寬；h為梁高；l為梁凈跨；ρ為混凝土密度（單位：kg/m3）

板厚為250 mm，長度取該跨板支座至后澆帶處長度的1/2；寬度取該跨的1/2：

式中：δ為板厚；l為板凈跨長度；b為板凈跨寬度；ρ為混凝土密度（單位：kg/m3）

計算混凝土荷載，即式（1）、式（2）相加，計算如下：

22.814+48.480=71.294（kN）

（2）鋼筋荷載。梁鋼筋選取配鋼筋及截面最大的KL115（500×800 C12@100/200 12C25 14C25 G4C14），長度取該跨梁支座至后澆帶處長度的1/2加上1/2后澆帶寬度。

①主筋及抗扭鋼筋：

式中：n1為某直徑鋼筋根數；ρ1為該直徑鋼筋每米重量（單位：kg/m）；l為梁凈跨；0.4為1/2后澆帶寬度。

經計算得出主筋及抗扭鋼筋總荷載為2.931KN（3）

②箍筋：經計算可得，計算范圍內箍筋總荷載為1.634 kN（4）

計算梁鋼筋荷載，即荷載（3）、荷載（4）相加，計算如下：2.931+1.634=4.565（kN）

板鋼筋：底部鋼筋Y向：C18@150；X向：C16@140；負彎矩通長鋼筋：C12@180雙向；負彎矩附加鋼筋C22@180雙向。長度取該跨板支座至后澆帶處長度的1/2加上1/2后澆帶寬度；寬度取該跨的1/2。

經計算可得計算范圍內：

①Y向底鋼筋荷載：2.879 kN；②X向底鋼筋荷載：2.343 kN；③Y向負彎矩鋼筋通長鋼筋荷載：1.018 kN；④X向負彎矩鋼筋通長鋼筋荷載：0.990 kN；⑤Y向負彎矩附加鋼筋荷載：0.19 kN。

X向負彎矩附加鋼筋荷載考慮全部由支座承受，不參與PVC管混凝土支撐柱受力計算。

板鋼筋荷載：

①+②+③+④+⑤=2.879+2.343+1.018+0.990+0.190=7.420（kN）

計算范圍內鋼筋荷載合計：

梁鋼筋荷載+板鋼筋荷載=4.565 kN+7.420 kN=11.985 kN

構件荷載合計：

混凝土荷載+鋼筋荷載=71.294+11.985=83.279（kN）

（3）后澆帶PVC管混凝土支撐柱可承受荷載為332.616 kN，大于構件荷載合計83.279 kN，滿足使用要求。

（4）PVC混凝土支撐柱構件質量計算：

查材積表可得Φ110×4.8 mmPVC管理論質量為2.477 kg/m；

每米支撐柱混凝土質量為：（PVC管外徑÷2-壁厚）2×π×混凝土容重

本層層高為3.8 m；

PVC管混凝土支撐長度=層高-梁高

每根支撐柱質量為：（PVC管米重+混凝土米重）×支撐柱長度

PVC混凝土支撐柱每根質量為63.825 kg，小于80 kg/根，符合要求。

5 結語

PVC管混凝土支撐柱投資少，加快了設備料周轉頻次，減少了項目管理成本，減小了后澆帶處梁板變形，對節(jié)約成本、保證結構安全、符合綠色施工要求等方面起到了非常積極的作用。