某高校圖書館高支模施工的技術研究

張文龍 （中鐵十二局集團建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030012）

1 工程概況

本工程位于山西省高校新校區(qū)，本工程建筑占地面積14718.03m2，總建筑面積65589.17m2。結構分為A1、A2、A3、B1、B2、大臺階及 B 區(qū)主樓總共 7 部分，各區(qū)之間設置伸縮縫或抗震縫。A1、A2、A3區(qū)地上4層。B1、B2區(qū)地下2層，地上4層，B區(qū)主樓地下2層，地上15層。建筑長度、寬度、高度：A1、A2區(qū)：38.5m、27.5m、22.2m；A3 區(qū)：89.0m、39.0m、22.2m；B1 區(qū)：51.8m、27.4m、23.2m；B2區(qū)：51.8m、27.4m、22.2m；B 區(qū)主樓：54.9m、59.0m、75.0m。

1.1 高支模區(qū)域概況

在B主樓與A3區(qū)局部有高大支模區(qū)域，總共有4處：

①B主樓一層～四層，軸線位于8-11軸/H-K軸，標高21.6m；

②B主樓二層～四層,軸線位于7-12軸/C-D軸，標高16.2m；

③B主樓二層～三層，軸線位于6-13軸/B-C軸，標高10.8m；

④A3區(qū)二層～四層，軸線位于3/4-3/13軸/C/1-C/2軸，標高16.2m。

其中，最高一處位于B主樓一層～四層，軸線位于8-11軸/H-K軸，高度達到21.6m，而高支模區(qū)域面積最大處位于B主樓二層～四層,軸線位于7-12軸/C-D軸，面積達到456m2，還有一處弧形區(qū)域高支模，位于A3區(qū)二層～四層，軸線位于3/4-3/13軸/C/1-C/2軸，弧度達到，面積 307m2，高度16.2m。

B主樓21.6m高支模層基本參數(shù)：高支模所在區(qū)域位于一～四層，高支模層頂標高21.55m，高支模層底標高-0.05m，最大板跨度8.1m×8.1m,最大板厚120mm，最大梁跨度8.1m，最大梁截面尺寸350×800，次梁截面尺寸250×550，次梁跨度8.1m。

B主樓21.6m高支模層下層參數(shù)：高支模下層底標高-2.25m，高支模下層頂標高-0.05m,最大板厚180mm，柱子混凝土強度等級C50，梁板混凝土強度等級C35，普通板厚180mm。

高支模區(qū)域平面圖如下圖1。

圖1 B主樓高支模區(qū)域平面圖

2 高支模架體方案

2.1 架體的選用

扣件式腳手架特點：搭設靈活，桿件長度可以調(diào)整，扣件搭設不受建筑物的高度、形狀、角度的限制。

碗扣式腳手架特點：桿件沿自身軸向傳力，結構強度高、整體穩(wěn)定性好、自鎖性能較好，安全性好。

圖2 A3區(qū)高支模區(qū)域平面圖

本工程高支模區(qū)域位于主樓一層～四層，由于其下方已經(jīng)由澆筑完成的混凝土樓板，保證了架體底部基礎的平整度和強度，扣件式腳手架在節(jié)點處是偏心受力，其承載力不如軸心受壓桿件，這一缺點在本工程中有很大安全隱患，本工程架體較高面積較大，所承擔的上部荷載較大，所以采用碗扣式腳手架作為本工程高支模架體形式較為合適。

2.2 架體設計思路

本工程可以根據(jù)架體上方所支撐的樓蓋結構荷載情況，在荷載大的主次梁下方適當加密立桿布置以保證立桿的穩(wěn)定，同時間距的設置要便于施工，在荷載相對較小的板底可以適當調(diào)大立桿的間距，以降低成本。

在弧形區(qū)域的架體搭設有一定的難度，搭設區(qū)域形狀和桿件模數(shù)不一定相符，所以好多搭設方案并不理想。本工程在弧形區(qū)域的架體設計思路是主次梁下方與主樓21.6m處高支模架體計算模型一致，然后將矩形架體框架向樓板下方中間擴展最后架體形成一個扇形夾角，這樣簡化了計算模型并且經(jīng)濟性好。

2.3 架體搭設方案

①立桿：本工程高支模區(qū)域主次梁兩側立桿要進行加密，立桿間距設成900mm，但是在遠離主次梁的板底處間距則變?yōu)?200mm，立桿上部自由端長度為0.5m，立桿的步距從安全性和方便施工的角度考慮，取1200mm；在A3弧形高支模區(qū)域采取間距和搭設方式與其它高支模區(qū)域一致，主次梁兩側區(qū)。域立桿布置成矩形框架，只在樓板中間下部形成5.8的扇形夾角，再用較短的桿件進行連接，使得整個弧形高支模區(qū)域架體連成一體。

②水平桿件：縱向和橫向的水平桿件與立桿形成縱向和橫向的框架，與剪刀撐一起提供了架體的剛度。所以本工程所有高支模區(qū)域架體的縱向和橫向水平桿件長度取900mm和1200mm，與立桿形成框架。

③水平剪刀撐：高支模腳手架體系達到一定的高度時，要按照規(guī)范要求加水平剪刀撐，作為高支模架體的側向約束，使架體形成穩(wěn)定的支撐體系。本工程架體水平剪刀撐搭設于架體頂部一道，掃地桿處一道，中間的設置間距小于等于4.8m，在B主樓21.6m高支模區(qū)域共設4道.而A3區(qū)弧形16.2m高支模區(qū)域由于平面不規(guī)則，偏心距較大，對架體的整體穩(wěn)定性要求高，所以水平剪刀撐要比規(guī)范要求增設1道，共設4道。

④垂直剪刀撐：在架體外側四個方向均要從上到下設置豎向連續(xù)剪刀撐，在架體中間的縱向和橫向每隔4.5m設置從頂?shù)降椎呢Q向連續(xù)剪刀撐，通過這些剪刀撐的搭設可以增強架體豎向剛度，進而增強架體穩(wěn)定性。在A3區(qū)弧形16.2m高支模區(qū)域由于整體穩(wěn)定要求高，垂直剪刀撐也要比規(guī)范要求的增設1道。

⑤掃地桿：在本工程掃地桿設置在距地面200mm處，縱橫向均要設置。

⑥側向約束：在高支模支撐體系設計時，要利用高支模區(qū)域周邊的建筑物構件來增強架體的抗側剛度，在本工程中側向約束按照規(guī)范要求的水平間距6～9m、豎向間距2～3m，將鋼管與周邊框架柱形成抱柱連接還有和非高支模區(qū)架體進行連接，增強高支模架體的抗側移能力，

3 施工過程

3.1 滿堂架搭設

在高支模區(qū)域搭設滿堂架要根據(jù)架體平面布置圖，搭設立桿時要應先在立桿底部墊300㎜×300㎜膠合板墊塊，再搭設水平拉桿，再搭設底部掃地桿，掃地桿距離地面高度200㎜處。立桿的水平桿件根據(jù)每層的結構層高進行設置，同時立桿要保持間距均勻。然后下一步彈出梁底模標高，最后支設梁底桿件。

3.2 剪刀撐的布置

全部支架體系要與框架柱進行連接，加強整個架體的剛度。剪刀撐所用鋼管均為6m長，豎向向剪刀撐與樓平面形成夾角，并且沿架體四周從下到上連續(xù)布置。

①模板架體四周從下到上連續(xù)設置豎向剪刀撐；中間橫向和縱向的剪刀撐由下到上連續(xù)設置，間距為4.5m。

圖3 立桿及剪刀撐剖面圖

③高支模架體的頂部和底部都要設置水平剪刀撐，然后在架體中間按間距不大于4.8m設置水平剪刀撐。

3.3 周邊拉結

①分開澆筑水平結構與豎向結構，先澆筑豎向結構，利用其與高支模架體互相連接，形成一個整體。

②在立柱四周外側和高支模區(qū)域中間有框架柱的部位，架體按水平6～9m的間距和豎向2～3m的間距設置一個固結點。

③連墻件采用鋼管抱柱和雙鋼管的剛性連接，提高架體抗側向變形的能力和整體穩(wěn)定性，見圖4。

3.3 柱模安裝

進行完鋼筋隱蔽驗收后，根據(jù)柱的控制線，將柱模板封閉，要先將模板吊垂直在安裝前，然后把柱箍上緊、穿對拉螺桿，然后柱子各面打斜撐并與滿堂架連結。在柱模板封閉時，要把梁柱接頭模板一起進行安裝。為確保澆筑質(zhì)量，均采用鋼管箍配合對拉螺桿當做柱箍使用，當其截面尺寸＞700mm時在柱中穿一道對拉螺桿。

3.4 梁模安裝

圖4 連墻桿平面圖

按確定好的要求鋪好梁底方木，然后進行鋪設梁底模板，用方木做立檔和立擋支撐，用約18mm厚、30mm寬的模板壓腳將側模底部壓緊。之后將側模吊直，再將其固定。當梁截面高度超過750mm時，側模斜撐的作用變?nèi)酰室?道φ14對拉螺桿在梁高中間。在本工程中根據(jù)規(guī)范要求決定起拱高度為2/1000，在主次梁交接處時，要先起拱主梁，然后起拱次梁。為了防止梁下沉變形，本工程在主梁底模中間位置增加一排立桿與高支模架體相連接。

3.5 板模板安裝

首先彈出板模標高控制線，然后架設Φ48水平鋼管，緊接著在水平鋼管上鋪方木，要保持方木的平整，然后鋪設板底模板并將底模與方木釘牢。

3.6 混凝土澆筑

在高支模體系構件的澆筑混凝土時一定要對澆筑方向和路徑進行選擇，通常采用對稱、循環(huán)閉合的澆筑順序?；炷猎趯ΨQ澆筑時支撐架體所受的內(nèi)力比較對稱內(nèi)力是均勻的增長，而對于混凝土輸送甭管和風荷載引起的架體的水平荷載，則可以通過下列措施避免由其引起的安全事故：

①混凝土泵管不得與架體剛性連接；

②混凝土泵管的架設方向垂直于橫向框架，即垂直于架體剛度較弱的方向；

③混凝土澆筑順序時應從中間向兩邊澆筑。

3.7 架體監(jiān)測

①監(jiān)測項目：高支模架體的變形量、位移量和沉降量。

②監(jiān)測頻率：本工程中模板的沉降測量監(jiān)測由專人專職負責。首先確定初始值，就是要在開始澆筑高支?；炷燎皽y量一次，記錄好這個數(shù)值；在混凝土澆筑過程中，要每隔30min測量一次，然后和初始值做對比，得出沉降、位移量；在混凝土澆筑完成之后至高支模所澆筑樓層的混凝土強度達到80%這段時間，每隔半天測量一次。監(jiān)測時間應控制在高大支模使用時間至混凝土終凝。

③監(jiān)測預警值；梁板支撐架垂直位移預警值取10mm，水平位移預警值取8mm。

4 架體安全性影響因素分析

4.1 立桿頂層懸臂端

立桿頂層懸臂端長度主要取決于模板支架搭設高度結構主次梁高度。在高支模架體搭至頂部時，如果剩余高度不足一步，施工人員為圖省事就不去搭完，就用立桿頂端直接支撐在底模上，造成立桿頂部懸挑端長度偏大。還有一種情況，就是如果主梁梁高較大，就在梁底加一排橫桿以支撐主梁，而板底立桿就不再加設橫桿，也會造成立桿上部懸臂端過長。在本工程中要求控制在500mm以內(nèi)。

4.2 支架沉降量的控制

在實際工程施工中，支架搭建完好后，受支架本身重量和上面負載量的大小的影響，使得支架產(chǎn)生一定的沉降量，造成支架形變。如果架體的立桿承受較大的荷載而產(chǎn)生彈性壓縮：在架體立桿的墊板和接頭以及支架木方受荷的非彈性變形。針對這種情況，必須在高支模施工前就進行一個精確的預估和評價，方便在施工中做好相關處理，使得支架沉降量得到一定的控制。要采取合理的措施消除以上情況的沉降發(fā)生或者一定程度上減少沉降量，在一般的施工中，可以采取壓降這一有效方法，所謂壓降就是在施工過程中讓支架模擬負載，讓其產(chǎn)生具體的形變后，再給予適當措施消除，這是一個最常見最有效的方法。

4.3 頂托工作長度

架體立桿頂部應設置可調(diào)支托，要求支托與楞梁兩側間不得留有間隙，保證螺桿伸出立桿頂部長度小于200mm，支托內(nèi)螺桿與立柱鋼管應保證安裝后上下同心。

4.4 立桿垂直度控制

模板支架中傳遞施工荷載的主要構件是立桿，在搭設時不得有過大的初始偏心距，因為偏心距過大會導致失穩(wěn)，對立桿架體安全及承載能力有影響，所以要嚴格控制立桿垂直度，做好高支模架體立桿垂直度的測量。在施工過程中，鋼管經(jīng)常被反復使用，因此造成了初始彎曲，再加上施工中操作工人不注意對立桿的垂直度的控制，就會造成立桿垂直偏差較大，因此必須對立桿的垂直度要進行控制，對于安裝高度小于20m的模板支架，立桿垂直度允許偏差為H/200。

5 結語

當前，由于高支模問題引起的質(zhì)量安全事故居高不下，所以高支模一直是工程施工中的重要控制方面，本文以某高校圖書館的高支模施工為例，詳細闡述了高支模施工的架體方案選擇、施工過程分析、安全性影響因素分析，明確了高支模施工全過程中質(zhì)量安全控制事項，對今后此類工程的施工具有很好的借鑒意義。