變截面斜支柱大模板支撐體系的開發及應用

上海電力建筑工程公司 上海 200437

1 工程概述

平山電廠一期工程項目1#、2#冷卻塔斜支柱為矩形的變截面，下大上小，底面為2 600 mm×1 500 mm，頂面為1 200 mm×1 500 mm，高10.84 m，在空間上傾斜，斜長11.31 m，中心線傾角為73.311°，混凝土為C50。該工程項目1#、2#冷卻塔斜支柱共32×2=64根。

2 變截面斜支柱模具的研發

2.1 工程難點分析

1）柱子截面尺寸大，而且為變截面，模板和支撐均需要從基礎頂面開始，高支模對支撐體系的形變和穩定性難以精確把握。

2）斜支柱現澆混凝土的自由落差需控制，柱子需要連續澆筑以確保無施工冷縫，且需選用分段合模，對模具在施工中能快速、精準地拼接制作要求高。

3）柱子空間傾斜，對支撐體系要求有足夠的強度、剛度和穩定性，以承受豎向荷載和水平荷載的要求。

4）雙曲線冷卻塔斜支柱空間分布寬，需要的模具和支撐體系多，模具和支撐體系的增多必然帶來工作量、成本、安全風險的增大。

因此，需要研發一種機械化程度高、可整體移動和周轉使用的工具[1-3]。

2.2 設計的思路

冷卻塔的斜支柱截面有人字形、變截面矩形以及X形等不同的形式，在此之前針對承建的人字形冷卻塔項目開發了一套人字柱模具支撐小車系統（圖1），而該工程斜支柱的截面為變截面的方形，有共性，也有異性，但變截面矩形柱截面更大，矩形截面模板比圓形截面的更不利，針對這一不同特點對該體系進行了改進。

1）將底部小車取消，改為底部大梁。該措施可以提高支撐體系的穩定性，可減小小車的撓度，從而控制柱的自由落差，提高成品質量。

2）在下模板后增加空間桁架。由于方形截面的模板比圓形截面的模板受力差，故在下模板后增加支撐桁架來提高支撐架的強度和剛度。

3）在支撐架上增加了懸挑平臺及圍護。由于冷卻塔斜支柱的截面尺寸大，施工中要進行模板支設及混凝土養護，為保證施工質量及施工安全，施工平臺是不可或缺的（圖2）。

圖1 人字柱小車模具

圖2 一字柱、底模及支撐體系示意

3 施工工藝及關鍵技術

3.1 施工工藝流程

定位放線→軌道地梁就位→模板下橫梁就位→斜支撐就位→底模及桁架就位→底部調節框安裝→鋼筋籠就位→側模、頂模安裝及澆筑混凝土→模板拆除

3.2 關鍵施工技術

3.2.1 底模及桁架就位

底模及桁架離地后，逐漸松鏈條葫蘆，使模板桁架達到安裝角度（78°左右），拉尾繩使桁架底部先就位，穿好底部兩連接銷軸，調節桁架角度穿上部銷軸[4-6]。

3.2.2 側模、頂模安裝及澆筑混凝土

1）一側側模安裝。焊接完成后，拆除鋼筋頂部擱置點，如鋼筋有傾斜扭曲，可拉設鋼筋籠纜風繩以調節鋼筋位置，并安裝未拉設纜風繩一側的側模板。側模與底模的連接螺栓為M16，側模就位時先穿定位銷軸，隨后穿連接螺栓并擰牢。

2）另一側側模安裝。使用腳手管撐住已安裝一側側模板，解除對側相應位置纜風繩，安裝對側位置側模。

3）第1節頂模安裝。安裝第1節頂模時，如螺栓孔無法對孔，采用調節側模上臨時支撐，穿好模板定位銷軸后，解除臨時支撐，連接完成全部連接螺栓，通過線錘調節側模垂直度，頂模朝兩側拉設纜風繩，固定側模角度，穿第1節模板對拉螺栓。在第3節頂模位置底端及頂端安裝鋼筋卡扣，控制模板內側間距，第2節頂模位置穿外側1排對拉螺桿，第3節頂模位置穿最底下的1根對拉螺桿，拉緊對拉螺桿，以便施工連續性及方便施工人員在鋼筋籠中穿行。

4）第1節混凝土澆筑。安裝澆筑平臺及澆筑料斗，施工人員站在鋼筋籠定位箍上振搗混凝土，不允許站在對拉螺桿上。

5）第2、3節頂模安裝及澆筑混凝土。第1節混凝土澆筑完成后安裝第2節頂模，在第2節頂模安裝側向纜風繩，用吊線錘調節側模垂直度，由于混凝土澆筑時側向晃動較大，每次澆筑混凝土前都需檢查頂模側向纜風繩。第3節頂模在第2節混凝土澆筑完成后進行安裝，模板安裝到位后安裝模板上預埋螺桿定位錐及連接螺栓（圖3、圖4）。

圖3 第1節混凝土澆筑

圖4 第2、3節混凝土澆筑

3.2.3 模板拆除

1）頂模及側模拆除。混凝土強度達到1.2 MPa時，開始拆除對拉螺桿、頂模、側模。其拆除順序為：拆除頂模牛腿定位螺栓→頂模與底模的對拉螺桿拆除→頂模分節拆除→側模對拉螺桿拆除→側模拆除。根據頂模拆除后混凝土表面情況，來決定側模是否立即拆除。

2）底模拆除。混凝土強度達到15 MPa時，開始拆除底模。其拆除順序為：安裝頂面牛腿→拆除底模預埋螺桿定位螺栓→底模退模→Ⅰ柱包裹塑料薄膜→安裝內側牛腿→整體吊裝。拆除軌道梁上預埋錐，將模板體系整體吊裝到下一個施工位置。

4 相較傳統腳手架的優勢

1）施工質量易于控制，可通過斜撐角度實現預起拱。

2）體系易于周轉，整體吊裝移位，所占空間少，實現了機械化施工和綠色施工。

3）施工柱子平均一天一根，工效比腳手架施工工藝有顯著提高，費用節省多。

4）該體系在鋼結構廠加工好后使用，只需要拆裝1次，可整體吊裝移位，效率高、速度快、耗費人工少。

5 結語

該系統已在淮北平山電廠一期工程項目1#冷卻塔中成功應用，并取得了顯著的成效。成品外觀及質量得到了業主和監理的一致好評。

工程實踐證明：該體系以其安全性能高、搭拆方便，易周轉、用工量少、所占空間少、外形美觀等特點，克服了傳統腳手架的施工難題，進一步推動無排架施工方法在現澆結構施工中的應用，對于施工工期緊張的項目尤為適用，不僅為本工程贏得了可觀的經濟效益，亦為類似結構支撐體系的設計與施工提供了對照和參考[7]。