型鋼懸挑高支模系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

方 江 紅, 劉 健, 胡 小 林

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司, 四川 成都 610036)

1 概 述

啟航項(xiàng)目一期工程位于涼山州德昌縣德州鎮(zhèn),該工程為商業(yè)住宅小區(qū),包括12棟住宅和1棟商業(yè)辦公樓。其中1號(hào)樓位于整個(gè)項(xiàng)目的北側(cè),使用性質(zhì)為商業(yè)辦公,結(jié)構(gòu)類型為框剪結(jié)構(gòu)。施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)在1號(hào)樓10層頂板四周(距地面的高度為45.70 m)懸挑出主體結(jié)構(gòu)3 m的坡檐板。10層頂板面積為1 900 m2(38 m×50 m),其中懸挑梁的最大截面尺寸為300 mm×900 mm,封口梁的截面尺寸為200 mm×500 mm,頂板最大跨度為5.3 m,板厚為120 mm,混凝土設(shè)計(jì)等級(jí)為C30,且其四周陽(yáng)角位置均為剪力墻結(jié)構(gòu)。考慮到后續(xù)屋面斜坡檐施工所需安全防護(hù)寬度,支模架及防護(hù)架體整體距建筑邊緣的水平距離為近4.0 m外挑長(zhǎng)度。筆者通過(guò)1號(hào)樓的挑檐施工對(duì)型鋼懸挑高支模系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

2 支模架方案的比選

(1) 落地式支模架。采用落地式支模架其搭設(shè)高度為45.7 m,架體寬度為3.5 m。鑒于該模架搭設(shè)高度較高,體量較大,人工、材料消耗量大,且其施工占用周期較長(zhǎng),占用場(chǎng)地范圍較大,故該方案既不經(jīng)濟(jì),亦存在較大的安全隱患。

(2) 下?lián)问綉姨糁＜?。采用下?lián)问綉姨糁＜?其整體架體高度為3.9 m。經(jīng)初步計(jì)算,采用16號(hào)工字鋼作為下?lián)螚U件時(shí),一般部位的斜撐距建筑物邊緣的水平距離約為2.0 m,陽(yáng)角部位的斜撐距建筑物邊緣的水平距離約為3.0 m。鑒于斜撐距建筑物邊緣水平距離較大,斜撐與鋼梁的節(jié)點(diǎn)連接質(zhì)量無(wú)法保證整個(gè)架體荷載的有效傳遞,且因現(xiàn)場(chǎng)高空作業(yè)較多而無(wú)法保證施工的安全和質(zhì)量[1]。

由于部分下?lián)螚U件不在塔吊吊裝范圍內(nèi),且用作斜撐桿件的工字鋼長(zhǎng)度不一,后續(xù)難以利用。

(3) 上拉式懸挑支模架。采用上拉式懸挑支模架則其整體架體的高度為7.8 m,屬于高支模,但上拉件施工較為快捷簡(jiǎn)便,其操作的安全性遠(yuǎn)大于下?lián)螚U件施工。若采用柔性材料作為上拉件,當(dāng)一根懸挑型鋼采用多根柔性材料桿件上拉時(shí)則無(wú)法直觀地了解到每根桿件的受力是否均衡,施工過(guò)程中存在較大隱患。

項(xiàng)目部結(jié)合該項(xiàng)目的實(shí)際施工情況,最終將支模方案定為上拉式懸挑支模架,同時(shí)考慮采用柔性上拉桿件存在的問(wèn)題并參考附著式懸挑架將上拉桿件定為鋼拉桿。

3 設(shè)計(jì)思路

1號(hào)樓懸挑支模架方案為在9層板面(距地面的高度為37.90 m)位置懸挑16號(hào)工字鋼作為模板支撐架及外側(cè)防護(hù)架的支撐,在10層板周邊位置預(yù)埋鋼拉桿吊耳板,在工字鋼上拉點(diǎn)位置采用焊接方式設(shè)置吊耳板以用于桿件與工字鋼的連接,支模架體的整體高度為7.8 m。在工字鋼上距墻體邊緣500 mm位置開(kāi)始設(shè)置第一根立桿,后續(xù)分別間距850 mm、850 mm、1 100 mm布置立桿。9層主體結(jié)構(gòu)混凝土澆筑完成后采用上拉鋼拉桿對(duì)工字鋼進(jìn)行卸荷,鋼拉桿的直徑為20 mm,預(yù)埋件采用專用預(yù)埋件,螺栓采用Ф20高強(qiáng)螺栓。一般部位、陽(yáng)角部位懸挑支模架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)情況見(jiàn)圖1、2。

圖1 一般部位懸挑支模架系統(tǒng)圖

圖2 陽(yáng)角部位懸挑支模架系統(tǒng)圖

經(jīng)驗(yàn)算,以上內(nèi)容均滿足設(shè)計(jì)要求。

4 懸挑高支模系統(tǒng)的施工

4.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→安裝懸挑主梁→豎雙排立桿(9層)→安裝掃地桿、水平桿→鋪腳手板→扎安全網(wǎng)→上斜拉桿→豎立桿(9～10層頂)→安裝掃地桿、水平桿→連墻件→扎安全網(wǎng)(上斜拉桿應(yīng)在上拉點(diǎn)部位混凝土達(dá)到75%強(qiáng)度后進(jìn)行安裝拉結(jié))。

4.2 搭設(shè)要點(diǎn)

(1)在9層樓面37.9 m處埋設(shè)3Φ18號(hào)圓鋼壓環(huán)。由于預(yù)埋部位的板樓厚度小于120 mm,在板內(nèi)預(yù)埋壓環(huán)根部增設(shè)了2根 長(zhǎng)度為1.5 m的C18附加鋼筋進(jìn)行加固。對(duì)于一般部位,布置

了9 m長(zhǎng)的16號(hào)工字鋼,陽(yáng)角部位布置了10.50 m和9 m長(zhǎng)的18號(hào)工字鋼。為保證支模架體立桿平行,對(duì)于一般部位,按1 000 mm間距布置,特殊部位(因框架柱妨礙)的主梁間距按1 100 mm布置。在工字鋼主梁上搭設(shè)支模架立桿,該支模架立桿距外墻面的距離分別為500 mm、1 350 mm、2 200 mm、3 300 mm,步距為1 500 mm,且懸挑架上的支模架必須與非懸挑區(qū)滿堂架連接在一起,對(duì)內(nèi)外支模架布設(shè)連續(xù)剪刀撐, 且在工字鋼尾部采用U型托與鋼管頂住10層樓板用于工字鋼尾端的錨固。

(2)懸挑支撐架體的底部與懸挑結(jié)構(gòu)應(yīng)連接牢靠,不得滑動(dòng)或竄動(dòng)。懸挑架底部應(yīng)用水平網(wǎng)、木腳手板和密目式安全網(wǎng)進(jìn)行全封閉,防止傷人[3];架體外側(cè)采用密目式安全網(wǎng)進(jìn)行全封閉。

5 檢查與驗(yàn)收

5.1 檢查

(1)支模架體。①支撐體系使用前必須進(jìn)行整體穩(wěn)定性的檢查驗(yàn)收并做驗(yàn)收記錄。②檢查支撐體系是否按方案要求搭設(shè)掃地桿、立桿、縱(橫)向水平桿。③檢查是否按相關(guān)規(guī)定設(shè)置剪刀撐。④檢查支撐體系的扣件是否有松動(dòng)、是否扭緊。⑤檢查架體拉結(jié)點(diǎn)是否與滿堂架拉結(jié)[4]。

(2)懸挑鋼梁。①鋼梁的截面尺寸應(yīng)經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算確定,且其截面形式應(yīng)符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求;②鋼梁錨固處的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、錨固措施應(yīng)符合設(shè)計(jì)和相關(guān)規(guī)范要求;③鋼梁外端應(yīng)設(shè)置鋼拉桿與上層建筑結(jié)構(gòu)拉結(jié);④鋼梁的間距應(yīng)按懸挑架體立桿縱距設(shè)置。

(3)鋼桿件。①拉桿上部的錨固點(diǎn)應(yīng)錨固在框架梁或剪力墻上,必須檢查錨桿的型號(hào)及長(zhǎng)度、錨固位置、數(shù)量是否與方案一致;②工具式拉桿絲扣的露出長(zhǎng)度是否滿足不少于3扣的要求,且同層拉桿受力均衡;③檢查拉桿與鋼梁連接的部位構(gòu)造是否與設(shè)計(jì)方案一致;④檢查拉桿安裝后其懸挑鋼梁是否有扭轉(zhuǎn)及下沉情況出現(xiàn)。

5.2 驗(yàn)收

支模體系搭設(shè)完畢組織搭設(shè)人員及項(xiàng)目部技術(shù)與安全人員一起進(jìn)行初步驗(yàn)收,對(duì)驗(yàn)收中存在的問(wèn)題進(jìn)行整改,整改完成并確認(rèn)無(wú)問(wèn)題后由公司相關(guān)技術(shù)及安全負(fù)責(zé)人進(jìn)行內(nèi)部檢查、驗(yàn)收;待內(nèi)部驗(yàn)收通過(guò)后,再由專家、建設(shè)單位、監(jiān)理單位對(duì)型鋼懸挑支模架體進(jìn)行最終的驗(yàn)收,驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下一步工序的施工。

6 施工安全保證措施

6.1 腳手架搭設(shè)的安全技術(shù)措施

(1)架體的搭設(shè)和拆除必須嚴(yán)格按照施工方案和相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行,施工前進(jìn)行技術(shù)交底并加強(qiáng)檢查。

(2)完成9層結(jié)構(gòu)(+37.9 m～41.8 m)施工后,在37.9 m處采用水平兜網(wǎng)和腳手板(滿鋪)做好防護(hù)工作。搭設(shè)41.8 m處的支模架時(shí),在架體上鋪設(shè)木架手板以便于上部架體的搭設(shè)。

(3)支模架最外排立桿的搭設(shè)高度比10層頂板(+45.7 m)高3.9 m,并將其作為后續(xù)斜屋面施工的防護(hù)架體。完成10層頂板澆筑后,外排立桿與建筑物的邊緣之間采用水平兜網(wǎng)、模板作為水平防護(hù)。

6.2 混凝土澆筑過(guò)程的安全技術(shù)措施

懸挑部位混凝土的澆筑順序分別從兩個(gè)方向進(jìn)行:懸挑板水平澆筑方向及順序;各樓層垂直方向施工的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

(1)懸挑板水平澆筑方向及順序。

①懸挑部位采用布料機(jī)布料,樓面分為2個(gè)澆筑區(qū)域,各澆筑區(qū)域按澆筑順序施工?；炷翝仓樞蛞?jiàn)圖3。

圖3 混凝土澆筑順序圖

②確保模板支架在施工中均衡受載,由主體部分→懸挑根部→懸挑外部向外擴(kuò)展,采用一先一后的澆筑方式按照規(guī)定路線進(jìn)行混凝土澆筑[5]。

③在支架下面安裝照明燈。在安全員的監(jiān)督下派木工進(jìn)行巡查,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即加固。若支架變形達(dá)到報(bào)警值時(shí)安全員應(yīng)立即報(bào)告現(xiàn)場(chǎng)施工負(fù)責(zé)人,待查明情況后采取必要的安全和加固措施。

(2)各樓層垂直方向施工的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

①在10層板(距地面的高度為41.75 m)混凝土施工完成且混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%后方可上拉斜拉桿件。

②斜坡檐與10層頂板(距地面的高度為45.70 m)分別施工,在10層頂板混凝土施工完成且其強(qiáng)度達(dá)到100%后方可進(jìn)行斜坡檐板的施工。

③斜坡檐板施工完成且其混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后方可拆除懸挑板部位的支撐體系。

④各樓層需留置同條件養(yǎng)護(hù)試塊,以同條件養(yǎng)護(hù)試塊送樣的實(shí)際強(qiáng)度為進(jìn)入下一施工工序的依據(jù)。

6.3 安全監(jiān)測(cè)

為了保證施工過(guò)程中懸挑型鋼的安全性,項(xiàng)目部采用監(jiān)測(cè)型鋼下?lián)锨闆r的方式以反映懸挑支模架系統(tǒng)的穩(wěn)定性:

(1)在完成高支模架體及頂板模板安裝后,采用激光掃平儀按同一高度在9層(型鋼懸挑層)剪力墻、框架柱及懸挑支模架立桿(最外排立桿)上分別做好標(biāo)記;

(2)對(duì)于一般部位,每隔三跨在立桿上做好高度標(biāo)記;對(duì)于陽(yáng)角部位,每跨立桿均做好高度標(biāo)記;

(3)用卷尺將立桿高度標(biāo)記向上每1 cm做一次高度標(biāo)記,共做3 cm高的高度標(biāo)記,以便于后續(xù)檢查高差;

(4)當(dāng)頂層模板安裝完成至混凝土澆筑前,每天采用激光掃平儀檢查2次高度變化;頂層懸挑板澆筑混凝土?xí)r,隨澆筑位置時(shí)刻檢查、記錄標(biāo)高差初始值;混凝土澆筑后2～3 h進(jìn)行第二次高差值監(jiān)測(cè);混凝土澆筑后3 d進(jìn)行第三次高差值監(jiān)測(cè),混凝土澆筑后7 d進(jìn)行第四次高差值監(jiān)測(cè)。

7 高支模體系的拆除

(1)做好高支模體系拆除前的準(zhǔn)備工作→拆除模板及支模架體→拆除工字鋼懸挑梁上的工字鋼聯(lián)梁→松除鋼桿件→松除工字鋼主梁與圓鋼壓環(huán)的楔緊木楔、焊件→割除圓鋼壓環(huán)→吊離工字鋼梁。

(2)腳手的拆除應(yīng)按照專項(xiàng)施工方案施工,拆除前應(yīng)做好下列準(zhǔn)備:①全面檢查腳手架的扣件連接、連墻件、支撐體系等是否符合構(gòu)造要求;②拆除前做好對(duì)施工人員的安全技術(shù)交底;③清除腳手架上的雜物及影響拆除作業(yè)的障礙物。

8 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)高層大懸挑屋檐挑板模板與支撐體系的設(shè)計(jì)與計(jì)算,項(xiàng)目部精心制定了施工方案并予以實(shí)施,使工程得以安全順利地完成。該工程采用的高空型鋼懸挑高支模架體體系安全可行,有效地解決了高層建筑中屋面挑檐施工的難題,不但縮短了工期,還大大減少了材料的占用及損耗,降低了工程成本,保證了施工安全和工程質(zhì)量。在該工程中,高空型鋼懸挑高支模架體體系腳手架不僅作為屋檐挑板模板支撐使用,而且還在隨后進(jìn)行的屋面施工中成為很好的防護(hù)腳手架,使坡屋面后續(xù)施工更為安全可靠。