超高超重支模架系統的設計與施工技術

劉 武 呂繼敏 張興建

隨著工業生產現代化發展的需要,大跨度、大空間及特殊功能需要的建設結構體逐漸增多,大截面、大跨度、超高混凝土結構體支模架體系的設計與施工已成為工程界熱門的研究課題。近年全國發生多起支模架倒塌事故,超高、超重、大跨度支模架體系的設計與施工技術的研究已迫在眉睫。本文項目為超高、超重、大跨度混凝土工業射線探傷室,因門架、扣件式鋼管支架是目前建筑施工最常用的腳手架形式,安拆便捷,可周轉使用,成本低廉,本項目選用重型門架、扣件式鋼管支架為支撐體系。本文介紹超高、超重、大跨度混凝土工業射線探傷室支模架系統的設計與施工,供同行參考。

1 工程概況

杭州杭氧遷擴建項目群中有一項目單體為450 kV X射線探傷室兩個,內置15臺 X射線機,占地面積1 507 m2,總建筑面積2 095 m2,設計使用年限 50年,建筑高度 15.1 m,為現澆鋼筋混凝土結構。兩探傷室平面建筑尺寸為14.5 m×25.5 m,17.5 m×34 m,檐口高14.95 m,屋面梁截面尺寸500 mm×1 500 mm,梁底標高13.5 m,屋面板厚350 mm,探傷室四周為封閉式混凝土墻體,墻體混凝土的干容重不小于2.35 t/m3,墻厚為650 mm,混凝土設計等級為C30。混凝土總量2 700 m3。設計要求混凝土的干容重不小于2.35 t/m3,四周及頂混凝土不得有裂縫。

2 支模架設計

2.1 方案選擇

本項目梁的最大跨度為17.5 m,最大梁截面尺寸500 mm×1 500 mm,結構板厚350 mm,梁、板底模支架自基礎起最大搭設高度為15.6 m,考慮到施工安全、可操作性及經濟性等因素,該項目模板支撐架采用HR重型門式架和扣件式鋼管模板支撐相結合的模板支撐系統。其中500 mm×1 500 mm梁采用HR重型門式架,350 mm厚板采用扣件式鋼管模板支撐架。

2.2 設計及計算簡述

1)設計方案選取。本項目支模架系統采用PKPM軟件計算,支模架高度為16 m。HR重型門式架(立桿φ 57)垂直于 500 mm×1 500 mm梁,門架之間間距900mm(門架與外墻距離小于500 mm),每榀門架高度不大于1.9 m(取1.9 m,門架寬 1 m),門架采用交叉拉桿連接,門架整體采用鋼管扣件加固,每層門架需設置縱橫水平加固桿進行加固拉結,形成整體,掃地桿離地高200 mm連續設置,水平加固桿采用φ 48×3.2鋼管,梁底托梁采用2φ 48×3.2鋼管。屋面板支模架立桿間距 700 mm×700 mm,步距1 500 mm,板底承重水平桿與立桿采用雙扣件連接,板底小楞采用60 mm×80 mm木方平放布置,間距200 mm,支架四周及縱橫向每4排豎向設置剪刀撐一道,高度方向每4排設3道水平剪刀撐,掃地桿離地200 mm連續設置,立桿基礎素土夯實后或碎石夯實后通長鋪設槽鋼后立豎桿,鋼管全部選用φ 48×3.2鋼管。模板選用18 mm厚多層板,扣件材質為可鍛鑄鐵,支撐架配U形可調托座,模板支架在高度方向每步水平桿與墻頂緊。

2)荷載取值。依據荷載規范及類似工程經驗,荷載取值:板模板自重0.3 kN/m2,梁模板及木方自重0.5 kN/m2,支架自重0.15 kN/m,新澆筑混凝土自重 24 kN/m3,梁板鋼筋自重1.5 kN/m3,1.1 kN/m3,施工人員及施工設備重2.0 kN/m2,振搗荷載2.0 kN/m2。分項系數取值:梁板模板及支架自重、新澆筑混凝土自重、鋼筋自重分扣件式鋼管支架及門式支架分別取1.35及1.2;人員及設備施工荷載、振搗荷載疊加取1.4計算。

3)強度驗算。強度計算及驗算結果顯示:各項均滿足要求。

3 施工管理及控制

3.1 施工方案的確定

3.1.1 混凝土澆筑方案確定

考慮到超高大建筑物的施工難度及混凝土的防輻射要求,經多方專家認證決定采取二次澆筑施工方案,水平施工縫呈凹形折線,設置在墻體牛腿面標高處,確保滿足防輻射要求。二次澆筑的剩余墻體及屋面梁板一次澆筑成型,墻體部分混凝土繞墻周循環連續澆筑,豎向分層高度不大于500 mm;屋面梁板部分混凝土先澆筑梁后澆筑面板,梁澆筑及振搗遵循由梁中心向兩端對稱擴展原則;面板澆筑及振搗遵循由中心向四周原則,確保支模架整體受力均勻。

3.1.2 支模架搭設要求

1)扣件式支模架搭設要求。a.水平桿:立桿之間按步距1.5 m滿設雙向水平桿,并與立桿相交處扣接牢固,外圍水平桿設于立桿內側,其余縱橫向水平桿均分別設于立桿同側,便于剪刀撐和斜桿與立桿相交處扣接;b.剪刀撐:沿四周及中間每隔4排縱橫向設一道豎向剪刀撐,由底至頂連續設置,與立桿相交處用旋轉扣件扣接;沿四周及中間每隔4排立桿沿高度方向共設置4道水平剪刀撐,頂部2道加強;c.立桿:立桿接長必須采用對接扣件連接,對接接頭應交錯布置,且相鄰立桿接頭不應設置在同步內;同步內接頭間高度方向錯開的距離不宜小于500 mm,且各接頭中心距主節點距離不宜大于步距的1/3;立桿垂直度偏差不大于0.75%且不大于60 mm;立桿與板底水平桿采用雙扣件連接。2)門式支模架搭設要求。a.門架安裝搭設應縱橫向排列整齊,自一端延伸向另一端,自下而上按步架設,上下保持垂直,并逐層改變搭設方向,整架垂直度偏差不大于 H/400即40 mm(H為整架高度)。b.交叉支撐:門架兩側設置交叉支撐,并與門架鎖銷鎖牢,如因施工需要,個別部位需要拆除的,應先用鋼管扣件加固可靠后方可臨時拆除。c.可調支座設置:可調底座頂實,不浮動不松動,并與整架保持垂直;可調托座調節至整架要求高度,頂托上使用雙鋼管進行承載,但可調底座和可調托座的調節長度均不得超過200 mm。d.縱橫水平加固桿:門架每兩步設置一道縱橫水平加固桿,加固桿應設置在立桿節點位置或靠近立桿節點的位置。縱橫水平桿應設置在立桿內側,其長度不小于3跨,縱橫水平加固桿接長采用對接并交錯布置,并按規范要求設置剪刀撐。3)模板鋪設要求。模板鋪設跨度大于4 m時,按2%的高度起拱。

3.1.3 施工使用要求

材料施工中,嚴格控制鋼管、扣件、板材、木方等材料的進場驗收,不合格產品不得使用。澆筑過程中,嚴格遵循混凝土澆筑方案,采用由中部向周邊擴展原則,確保支模架施工過程中均衡受載;嚴格控制實際施工荷載不超過設計荷載,鋼筋等材料不得集中堆放在支架上;派人檢查支模架支承情況,發現支架沉陷、松動、變形等情況,及時采取解決措施。

3.2 施工過程控制

把好材料進場質量驗收關,做到不合格產品不得進場;把好技術交底關,組織技術人員、班組吃透施工圖及施工方案,做到人人對施工過程、施工技術了如指掌,并隨時接受監理、業主、質檢站的監督和檢查。把好工序檢查驗收關,嚴格按照施工方案檢查門架及鋼管支架間距設置;嚴格按規范要求逐層抽樣檢查支模架扣件扭力矩、鎖銷鎖固情況,并對梁板底水平桿與立桿連接扣件扭力矩全數檢查;逐層驗收合格后方可進行上層支模架安裝,并嚴格控制立桿垂直度偏差。各工序嚴格按照規范及施工方案要求驗收,并要求相關責任人簽字驗收形成文字記錄。

3.3 應急預案

1)支模架局部變形、下陷。混凝土澆筑過程中,監控專員一旦發現支架局部變形或下陷應立即通知項目經理及施工負責人,必要時停止作業,及時疏散施工人員,馬上卸掉板上的混凝土,對整體支模架進行加固,再次驗收通過后方可再施工,確保超高超重支模架安全。2)火災。現場施工危險源部位準備干粉滅火器,并對所有現場作業人員進行滅火器使用教育,一旦起火,迅速滅火,并及時通知項目經理;火勢現場不能控制的立即組織非應急人員疏散;在火勢擴大蔓延時,立即撥打119,尋求第三方援助,并組織搶救生命及財產,保護現場。3)觸電。發現有人觸電時,應立即切斷電源或用干木棍、竹竿等絕緣物體把電線從觸電人身上移開,使傷員盡早脫離電源,及時通知項目經理,對神智清醒者,應讓其在通風處休息,觀察病情變化;對已失去知覺者,仰臥地上,解開衣服等,使其呼吸不受阻礙;對心跳呼吸停止的觸電者,應立即進行人工呼吸和胸外心臟按壓等搶救措施。4)高空墜落。發現墜落傷員,應及時通知項目經理,并觀察傷員,盡快掌握受傷部位,必要時撥打120,松解傷員衣扣,實施止血、人工呼吸等應急搶救,不得隨意移動傷者。

4 結語

本項目通過多方專家論證、研究通過了此項超高、超重支模架專項方案。現場實施嚴格遵循此方案,施工過程中未出現異常,混凝土成功澆筑,密實度符合防輻射要求,實踐證明該方案切實可行,安全實用,有較好的經濟效益,可供借鑒推廣。

[1] 范曉川.空冷柱外模施工工藝[J].山西建筑,2009,35(22):159-160.