大跨度廠房高支模施工關(guān)鍵技術(shù)研究

孔 飛 （安徽富煌鋼構(gòu)股份有限公司，安徽 巢湖 238076）

0 前言

眾所周知，混凝土結(jié)構(gòu)施工離不開支模技術(shù)，而大跨度高層高混凝土結(jié)構(gòu)因其本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，具備普通的混凝土結(jié)構(gòu)所沒有的施工特點(diǎn)和難度。模板和支撐作為高支模技術(shù)體系的兩個(gè)部分，缺一不可，都需要經(jīng)過科學(xué)的計(jì)算和論證，并編制專項(xiàng)設(shè)計(jì)方案后方可進(jìn)行施工。在以往的工程案例中，不乏因?yàn)槿鄙倏茖W(xué)的管理組織以及淡薄的安全意識(shí)所引發(fā)的模板坍塌事故，造成了嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。無(wú)論從安全施工層面還是經(jīng)濟(jì)效益層面，加快深化高支模施工技術(shù)的研究與推廣都意義重大。

1 工程概況

本工程為順豐速運(yùn)智能分揀合肥基地二期工程4#智能分揀中心，項(xiàng)目位于合肥市蜀山新產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)雪霽北路與汶水路交口西南角。南側(cè)為待建的3#電子商務(wù)中心，西側(cè)為已建的一期工程?？偨ㄖ娣e46466.64m2，地上2 層，無(wú)地下室，建筑高度25.2m，其中首層10.8m。

結(jié)構(gòu)類型為鋼筋混凝土框架+門式鋼結(jié)構(gòu)，其中庫(kù)房一層為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，二層為豎向框排架結(jié)構(gòu)，車道及平臺(tái)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。庫(kù)房外邊側(cè)有車道與一期連通，車道最高處距室外地坪10.6m。庫(kù)房二層樓板為超長(zhǎng)、超寬結(jié)構(gòu)（193.28m×91.28m），設(shè)計(jì)采用后澆帶形式將整塊樓板分為8 塊（最大一塊現(xiàn)澆樓板尺寸為52.64m×46.64m）區(qū)域。樓板（含車道）混凝土采用C35（車道平臺(tái)處為P6 抗?jié)B混凝土），厚度為150mm，局部120mm，車道板厚度160mm。

圖1 項(xiàng)目鳥瞰圖

2 高大模板工程概況

2.1 高支模區(qū)域設(shè)計(jì)概況

建辦質(zhì)[2018]31號(hào)文中關(guān)于超過一定規(guī)模的分部分項(xiàng)工程（模板工程及支撐體系）規(guī)定，搭設(shè)高度8m 及以上，或搭設(shè)跨度18m 及以上，或施工總荷載（設(shè)計(jì)值）15kN/m2及以上，或集中線荷載（設(shè)計(jì)值）20kN/m 及以上，屬于高支模范疇，均需要專家論證。

本工程4#智能分揀中心庫(kù)房1層層高達(dá)到10.8m，車道及平臺(tái)最高處距室外地坪10.6m，車道處邊梁跨度達(dá)到20.2m，均屬于超過一定規(guī)模的分部分項(xiàng)工程的范疇。因此，此處模板工程需編制高支模專項(xiàng)施工方案，并經(jīng)過專家論證通過后方可實(shí)施。

本工程高支模區(qū)域設(shè)計(jì)概況如下。

庫(kù)房一層高支模區(qū)域：位于7～20軸/E～W 軸之間，板頂標(biāo)高10.8m，樓地面做法為素土分層回填夯實(shí)，壓實(shí)系數(shù)不小于0.94，分層厚度不大于300mm，其上為80mm 厚的C20 混凝土墊層，地面標(biāo)高±0.00m。樓板厚度150mm，混凝土強(qiáng)度C35。主梁最大尺寸為450mm×1250mm，600mm×1000mm。同時(shí)，該區(qū)域被后澆帶劃分為8 塊高支模區(qū)域，最大板塊尺寸為52.6m×46.4m。

平臺(tái)區(qū)高支模區(qū)域：位于3～5 軸/E～W 軸 之 間，板 頂 標(biāo) 高9.505m～9.694m，室外地坪的標(biāo)高為-1.00m，地面做法為素土分層回填夯實(shí)，壓實(shí)系數(shù)不小于0.94，分層厚度不大于300mm，其上為200mm 厚水泥石粉穩(wěn)定層以及100mm厚C15素混凝土。梁、板采用抗?jié)B混凝土，抗?jié)B等級(jí)P6，樓板厚度150mm，平臺(tái)邊梁500mm×1500mm、800mm×1800mm，主 梁 400mm×1600mm。后澆帶將整塊平臺(tái)板劃分為4塊，最大板塊尺寸為52.6m×18.4m。

車道（一）高支模區(qū)域：1～4軸/W～AA 軸之間，坡道最高點(diǎn)標(biāo)高9.605m，坡道最低點(diǎn)標(biāo)高7.900m，室外地坪做法同平臺(tái)區(qū)。樓板厚度160mm，主梁最大尺寸700mm×1800mm，跨度19m，為大跨度框架梁。

車道（二）高支模區(qū)域：3～5 軸/A～D 軸之間，坡道最高點(diǎn)標(biāo)高9.605m，坡道最低點(diǎn)標(biāo)高6.980m，室外地坪做法同平臺(tái)區(qū)。樓板厚度160mm，主梁最大尺寸700mm×1800mm，跨度20.2m，為大跨度框架梁。

2.2 重難點(diǎn)分析及應(yīng)對(duì)措施

①高支模施工工序繁雜，涉及工種多，從技術(shù)角度對(duì)高支模施工的質(zhì)量與安全進(jìn)行控制，將是高支模施工實(shí)施的關(guān)鍵的一環(huán)。

解決措施：

a.施工方案編制須全面、詳細(xì)，驗(yàn)算準(zhǔn)確，施工方案必須通過專家論證通過后實(shí)施；

b.方案論證完畢后，首先技術(shù)人員要進(jìn)行詳細(xì)的方案交底，施工前利用BIM 技術(shù)對(duì)各施工班組進(jìn)行高支模的可視化交底，操作工人需徹底領(lǐng)會(huì)高支模施工質(zhì)量、安全控制要點(diǎn)；

c.高支模施工過程中施工技術(shù)人員須進(jìn)行旁站糾正錯(cuò)誤，保證施工驗(yàn)收通過。

②本工程高支模區(qū)域占地面積大，材料運(yùn)輸量大，同時(shí)本工程工期要求緊，高支模施工過程中做好材料采購(gòu)、堆放、周轉(zhuǎn)以及相關(guān)工序的組織，將是高支模施工組織成敗的關(guān)鍵。

解決措施：

a.所有高支模區(qū)域使用材料，包括鋼管、扣件、頂托、底座、模板、木方等材料進(jìn)場(chǎng)，必須按照方案標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行聯(lián)合驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可使用；

b.嚴(yán)格控制支撐體系的安拆順序及要點(diǎn)，做好地面硬化工作，合理劃分施工段，提前規(guī)劃施工路線及施工區(qū)域，安排好材料周轉(zhuǎn)工作。

③超長(zhǎng)、大跨度混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制措施

本工程庫(kù)房一層頂樓板結(jié)構(gòu)總長(zhǎng)193.3m，寬91.3m，屬超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，車道、平臺(tái)區(qū)域梁最大長(zhǎng)度達(dá)到20.2m，屬大跨度結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中整個(gè)結(jié)構(gòu)未設(shè)伸縮縫，但設(shè)置了后澆帶。超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)混凝土抗裂及后澆帶處理是本工程難點(diǎn)之一，控制大跨度結(jié)構(gòu)防開裂將是高支模施工質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。

解決措施：

a.超長(zhǎng)、大跨度混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)，提前確定混凝土裂縫控制的目標(biāo)及保證目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的措施，并且在立桿基礎(chǔ)、模板支撐、鋼筋安裝、混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)等分部及分項(xiàng)工程的施工過程中嚴(yán)格把關(guān)、加強(qiáng)檢查；

b.架體搭設(shè)順序：大跨度梁先搭設(shè)，次梁、板后搭設(shè)，拆模順序?yàn)榇罂缍攘?8d 后拆除，次梁、板14d 后先拆除，后澆帶部位支撐架要單獨(dú)搭設(shè)，此部位要2個(gè)月后拆除。

3 高支模施工設(shè)計(jì)方案

3.1 模板支撐體系選擇

高大模板支撐體系需同時(shí)滿足安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的要求，模板及其支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)選用專業(yè)的施工安全計(jì)算軟件。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件和規(guī)定的使用期限，首先，模板支撐體系能夠充分滿足預(yù)期的安全性和適用性的要求；其次，模板及其支架結(jié)構(gòu)選型時(shí)，要求膜架受力明確、構(gòu)造措施到位，并便于檢查驗(yàn)收；最后，模板及其支架的搭設(shè)，必須按照《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ162-2008)等相關(guān)檢查驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的要求，且符合合肥市安全文明工地的有關(guān)要求。

綜合考慮工程項(xiàng)目實(shí)際情況以及項(xiàng)目工期、安全、質(zhì)量和成本的要求，本項(xiàng)目高支模方案設(shè)計(jì)為模板支撐體系選擇傳統(tǒng)的扣件式鋼管滿堂支模架，所有周轉(zhuǎn)材料選擇樓板底、梁側(cè)、梁底等位置，面模板均采用15m 厚木膠合板；梁與樓板的加固方木選用落葉松木，截面尺寸均為50mm×80mm；鋼管全部采用Φ 48.0×3.0m 鋼管（受力驗(yàn)算時(shí)按照Φ 48.0×2.8mm 進(jìn)行驗(yàn)算）；梁側(cè)加固用對(duì)拉螺桿，采用Φ14。

3.2 具體設(shè)計(jì)

3.2.1樓板模板支撐體系設(shè)計(jì)

本工程庫(kù)房、車道、平臺(tái)三類高支模區(qū)域的樓板板厚分別為120mm、150mm 與160mm 三種，支架高度最高為10.8m，樓板的模架設(shè)計(jì)按160mm厚板，10.8m 支架高度計(jì)算，本工程樓板的模板支撐系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)為樓板支撐體系采用扣件式鋼管滿堂支撐架，立桿縱橫距均為 900mm，水平桿步距1200mm，掃地桿距立桿支撐底板200mm，立桿下端設(shè)統(tǒng)一的木墊板或底座，架體立桿頂端采用可調(diào)U 型支托實(shí)現(xiàn)高度調(diào)節(jié)，距U 型托位置200mm 處立桿上增加水平拉桿一道，樓板面板支撐主龍骨采用φ48.0×3.0 雙鋼管，設(shè)計(jì)間距900mm，次龍骨選用50mm×80mm 方木，設(shè)計(jì)間距300mm（圖2）。本項(xiàng)目樓板支撐架體需拉結(jié)設(shè)計(jì)成整體，在最頂部加密水平桿位置及豎向剪刀撐底部、中部和頂部均設(shè)置水平剪刀撐。

圖2 樓板模板設(shè)計(jì)圖

3.2.2梁模板支撐體系設(shè)計(jì)

以庫(kù)房區(qū)600mm×1000mm 梁為例，其模板支撐體系設(shè)計(jì)為梁模板支撐體系同樣采用扣件式鋼管滿堂支撐架，高支模體系中梁、板支撐立桿共用，梁底立桿沿跨度方向間距設(shè)計(jì)900mm，梁兩側(cè)立桿間距1200m，梁底設(shè)置兩根承重立桿，立桿間距400m，承重立桿位于梁底中間，梁下水平橫桿步距1200m，掃地桿距立桿支撐底板200mm，立桿下端設(shè)統(tǒng)一的木墊板或底座，架體立桿頂端采用可調(diào)U 型支托實(shí)現(xiàn)高度調(diào)節(jié)，立桿上端距U 型托位置200mm 處沿縱橫向均設(shè)置一道水平拉桿。梁底主龍骨選用φ48.0×3.0 的 雙 鋼 管，間 距 設(shè) 計(jì) 為600mm，梁底次龍骨選用5 根50mm×80mm 木方，等間距均布，梁側(cè)次龍骨也選用50mm×80mm 方木，豎向布置，沿跨度方向每隔200mm 布置一道；梁側(cè)豎向布置4 道Φ14 對(duì)拉螺桿，自下往上距梁底分別為100mm、300mm、500mm、700mm，沿跨度方向上梁側(cè)對(duì)拉螺桿間距為600mm（見圖3）。

圖3 梁模板設(shè)計(jì)圖

3.2.3高支模模板支架構(gòu)造要求

①滿堂支撐架立桿、水平桿構(gòu)造要求

a.每根立桿底部宜設(shè)置底座或墊板；支模架立桿基礎(chǔ)在不同高度上時(shí)，須將高處的掃地桿向低處延長(zhǎng)兩跨并與立桿固定，且立桿高低差不應(yīng)大于1m。特別對(duì)靠邊坡上方的立桿要求到邊坡的距離不應(yīng)小于500mm。

b.滿堂支撐架立桿伸出頂層水平桿中心線長(zhǎng)度不應(yīng)超過0.5m，滿堂支撐架搭設(shè)高度不宜超過30m。

c.滿堂支撐架立桿的可調(diào)底座、可調(diào)托撐的螺桿插入立桿內(nèi)的長(zhǎng)度需大于150mm，伸出立桿長(zhǎng)度不宜大于300mm。

d.支撐架體立桿接長(zhǎng)的對(duì)接接頭應(yīng)交錯(cuò)布置，且接頭需采用對(duì)接扣件連接。相鄰立桿的接頭不得設(shè)置在同步內(nèi)，同步內(nèi)隔一根立桿的兩個(gè)相鄰接頭在高度方向錯(cuò)開的距離宜大于0.5m，各立桿對(duì)接接頭中心至主節(jié)點(diǎn)（立桿與縱橫向水平桿的交匯點(diǎn)）的距離宜小于步距的1/3。

e.每根水平桿搭設(shè)長(zhǎng)度不宜小于3跨，且相鄰縱向水平桿的接頭不應(yīng)設(shè)置在同跨或同步內(nèi)。水平桿宜采用搭接接頭，搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于1m，并且在搭接長(zhǎng)度上等間距設(shè)置不少于3 個(gè)固定用旋轉(zhuǎn)扣件。

②剪刀撐布置構(gòu)造要求（圖4）

圖4 加強(qiáng)型水平、豎向剪刀撐構(gòu)造布置圖

a.剪刀撐鋼管宜采用旋轉(zhuǎn)扣件與之相交的立桿或水平桿固定，旋轉(zhuǎn)扣件中心線至主節(jié)點(diǎn)的距離宜小于150mm。為保證剪刀撐搭設(shè)時(shí)與立桿或水平桿連接上，架體立桿搭設(shè)時(shí)必須彈好控制線，并且縱橫向立桿搭設(shè)成直線。

b.水平剪刀撐與支架縱橫向夾角應(yīng)為45°～60°，豎向剪刀撐斜桿與地面的傾角宜為45°～60°。

c.本工程滿堂支撐架選用加強(qiáng)型剪刀撐，立桿縱橫向間距0.9m×0.9m，同時(shí)架體構(gòu)造措施為在架體外側(cè)周邊及內(nèi)部縱、橫向每隔5 跨設(shè)置一道剪刀撐，并應(yīng)由低至頂連續(xù)設(shè)置，剪刀撐寬度宜為5跨。

d.在豎向剪刀撐頂部交點(diǎn)平面應(yīng)設(shè)置水平剪刀撐，掃地桿的位置平面應(yīng)設(shè)置水平剪刀撐。上部水平剪刀撐至架體底平面距離不宜超過6m，剪刀撐寬度應(yīng)為3m～5m。

e.當(dāng)建筑層高在8m～20m 時(shí)，還應(yīng)在縱橫向相鄰的兩豎向連續(xù)式剪刀撐之間增加之字斜撐，應(yīng)在每個(gè)剪刀撐中間處增加一道水平剪刀撐。

③架體拉結(jié)構(gòu)造要求

為了施工的安全性以及架體的穩(wěn)定性，本工程先進(jìn)行結(jié)構(gòu)柱的混凝土澆筑施工，待結(jié)構(gòu)柱混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%以上時(shí)，將其作為整個(gè)架體的拉結(jié)基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)柱4 個(gè)角采用∠30×30×3角鋼進(jìn)行保護(hù)。豎向拉結(jié)不小于2道,間距不大于1.5m。拉結(jié)方法如圖5所示。

圖5 架體拉結(jié)設(shè)計(jì)圖

4 結(jié)語(yǔ)

本文以順豐速運(yùn)智能分揀中心高大模板施工為實(shí)例，介紹了高支模的設(shè)計(jì)和施工方法，并詳細(xì)論述了施工全過程中的各項(xiàng)安全保證措施。確保了工程的安全和質(zhì)量，也為類似的大跨度混凝土結(jié)構(gòu)廠房的高支模施工提供了有益的參考作用。