高空大跨度尖角飄架施工技術

蔡四新

(廣東省第一建筑工程有限公司， 廣東 廣州 510010)

1 引言

本文所述工程為花都雅居樂錦城商業A地塊項目，位于廣州市花都區，總建筑面積為62988.45 m2，地下室1層，地上22層。 其屋架層為外飄斜面鋼筋混凝土結構，屋架最高處標高為110.877 m，最低處標高為100.167 m，呈尖角狀，懸挑跨度達4 m。平面圖見圖1。

該構筑物外觀造型新穎獨特，屋面呈斜屋架狀，頂部斜梁高差近2m，均為高空作業，因此，高空尖角大跨度懸挑結構支撐體系，需采用穩妥的施工方案。

2 技術要點分析及施工方案的選擇

目前，超高支模主要有落地式腳手排架支撐、一般懸挑式腳手排架支撐和高空大懸挑腳手排架支撐。本工程施工方案選用了高空大懸挑腳手排架支撐系統(圖2)，其具有以下特點。

(1)針對高空大跨度尖角飄架的特點，充分利用原有結構條件，在高空大懸挑結構的下2層結構安裝懸挑工字鋼，并焊接工字鋼水平連梁；在屋面結構預埋鋼管和錨筋，采用鋼絲繩和錨筋對架體進行斜拉，以抵抗斜面砼結構自身和施工的水平預應力，對架體受力較大立桿加設斜鋼管支頂并與預埋鋼管扣緊；并在工字鋼之間焊接?25鋼筋，面鋪鋼格柵網片，形成安全、可靠的操作平臺。采用“挑、吊、拉”等相結合的方式進行施工，并利用排架進行該部位的外裝飾施工。驗收合格后，進行空中解體，拆除全部排架和懸挑工字鋼，解決了高空尖角大跨度懸挑結構的支撐難題。

(2)采用了智能化模板支撐系統監測技術，通過在支撐系統受力最不利位置設置應變傳感器，在梁跨中和板中設置位移傳感器，監測混凝土澆筑過程中支撐系統和混凝土結構產生的應變和位移，同時實時傳輸監測數據到網絡服務器中，通過服務器的自動識別軟件和所設定的不同預警值，軟件系統判定后，會根據預警值的級別將數據發送短信到系統預設的不同手機或推送至APP端。

(3)通過BIM技術模擬搭設，將懸挑平臺工字鋼、鋼管和混凝土結構等構件布置進行優化，設計清晰的荷載傳遞路徑，對計算模型進行簡化。具有節能省材，經濟合理，施工便捷，高效率，省場地的優點，提高了安全文明施工水平。

圖1 屋架層外挑平面示意

圖2 屋頂飄架懸挑支撐系統示意

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

3.1.1 施工總體流程

先施工混凝土墻柱，當墻柱澆筑達到一定強度后，再澆筑中間非懸挑樓面梁板混凝土，待其達到一定強度后，最后澆筑懸挑支模樓面梁板的混凝土。

3.1.2 施工順序

懸挑型鋼支撐平臺施工→懸挑支撐架體安裝→拉吊卸荷腳手架施工→模板施工→梁、板鋼筋綁扎→梁、板混凝土澆筑及養護→拆除扣件式鋼管支架→拆除懸挑鋼架。

3.2 操作要點

3.2.1 懸挑型鋼支架系統搭設及防護

懸挑平臺設在22層樓面，采用間距1200 mm 的18號工字鋼作為主受力懸挑結構，其上焊接工字鋼水平連梁。外挑陽角位置每根工字鋼長度不小于9 m，斜角工字鋼長12 m，其余部分工字鋼不少于6 m。在對應的立桿位置焊接Φ12短鋼筋，作為立桿鋼管的限位。每一根工字鋼在屋面層樓面的邊梁分設兩個獨立吊環(用?20 mm HPB235級鋼筋制作)，用?16 mm的6×19鋼芯鋼絲繩懸吊。鋼絲繩抗拉強度為1550 mm/m2。在外挑陽角位置，充分利用原結構四個邊角位置的混凝土斜挑柱預埋吊環，增大鋼絲繩與工字鋼之間的夾角以減少鋼絲繩的受力，外挑斜柱與屋面結構梁之間采用預埋鋼板上焊接工字鋼連接，增加結構穩定性。

每根工字鋼應在樓面設置3道?20一級圓鋼錨箍，在懸挑結構的下層樓面施工時，按圖預埋錨箍。錨腳置于板底筋之底，用扎絲與板底筋綁牢點焊，型鋼與錨箍之間用木楔楔實，兩木楔楔實方向相反。

懸挑型鋼支撐平臺搭設應遵照由內向外的搭設順序；拆除時遵照由外向內的順序拆除，做好安全防護措施，確保高空施工安全。

3.2.2 懸挑鋼管腳手架搭設要點

(1)立桿。經計算，梁、板立桿的縱橫向間距不宜大于1200 mm，立桿接長采用對接扣件連接，相鄰兩立桿的對接接頭不得在同步內，且對接接頭沿豎向錯開距離不小于500 mm，各接頭中心距主節點不大于步距的1/3。

(2)水平桿與掃地桿。水平桿間距不大于1500 mm，平均分配步距，縱橫向水平桿必須雙向拉通，水平桿件接長宜對接扣件連接，兩相鄰水平桿的接頭錯開的距離不小于500 mm；縱向掃地桿設置在距立桿底端200 mm高處的立桿上，橫向掃地桿設置在緊靠縱向掃地桿下方的立柱上。

(3)剪刀撐。剪刀撐縱、橫每6 m設置。

(4)周邊拉結。在鋼管支撐底部上0.2 m處縱橫設置水平拉桿，用?48 mm鋼管拉結，以后縱橫水平桿按不大于1500 mm高設置一道，但支模高度≥8 m且≤20 m時，在支架最頂一步距的水平拉桿中間加設一道水平拉桿；水平桿的設置長度應不小于3跨，水平桿端頭有混凝土梁、柱的應與混凝土梁、柱頂緊，同時每隔一步水平拉桿與柱抱箍。

對于臨近邊梁的水平拉桿，必須與邊梁穩固頂緊；若高支模范圍一側為剪力墻，必須與剪力墻穩固頂緊，以加強高支模的整體剛度。架體外圍應設置連墻件，連墻件間距不大于3 m。

(5)封閉措施。懸挑鋼架底應全面封閉，懸挑型鋼操作平臺應滿鋪雙層鋼格柵，鋼格柵面層滿鋪密目安全網，懸挑型鋼下應設置安全兜底網，防止物體墜落傷人。懸挑支模架外側增加1～2排立桿并鋪設鋼格柵腳手板，設置安全網作為操作面兼防護外架。

3.2.3 混凝土澆筑控制要點

懸挑支架系統自檢合格后，應報當地安全監督部門，并會同建設方、監理方以及專家組共同進行驗收，驗收合格后方可澆筑混凝土。

混凝土的澆搗采用塔吊送料，在澆筑混凝土時，應按照先里后外，先中間后兩邊、先墻柱后梁板的順序進行施工，且墻、柱和梁板宜分開澆筑。確保樓層內側支模架比外側架體先受力，防止傾覆。

混凝土不宜直接傾倒在懸挑部位的梁板上，應將混凝土澆筑在非懸挑部位，再由人工鏟運至懸挑部位，以減少混凝土對懸挑部位的沖擊，且混凝土集中堆放不能過高。

3.2.4 水平位移監測和沉降監測

在混凝土澆筑施工過程中，采用智能化模板支撐系統監測技術，通過在支撐系統受力最不利位置設置應變傳感器，在梁跨中和板跨中設置位移傳感器，監測混凝土澆筑過程中支撐系統和混凝土結構產生的應變和位移。同時，實時傳輸監測數據到網絡服務器中，服務器的自動識別軟件已設定了不同的預警值，通過系統判斷，軟件系統會根據預警值的級別將數據發送短信到系統預設的手機，并推送至APP端。在混凝土施工過程中，能及時掌握支撐系統的位移情況，以判斷是否啟動應急預案。

懸挑支模架每個陽角位置設置6個觀測點，共24個，最大位移觀測結果數據如下：①水平位移監測。澆筑過程中最大變形量為2.3 mm，澆筑完成后最大變形量為2.3 mm。②沉降監測。澆筑工程中最大變形量為-5.3 mm，澆筑完成后最大變形量為-5.3 mm。

在預定監測時段，所有監測點的變形值均在規定的報警值范圍內，說明支撐系統的整體穩定性符合安全標準要求，在整個施工過程中，施工區域的高支模系統處于安全穩定狀態。

3.2.5 懸挑支架系統的拆除

(1)主體混凝土強度滿足設計要求后，開始拆除屋架飄板及邊梁模板。在飄板裝飾鋁板及外墻涂料完成后，開始拆除+94.3 m以上支架。由外向內、由上向下逐層拆除。

(2)所有外架鋼管全部拆除后，拆除+94.3 m處鋼絲繩，割掉錨環。

(3)拆除懸挑工字鋼，先用塔吊將型鋼吊穩，再用氣焊將鋼梁接頭處焊縫割掉，接著割掉懸挑型鋼之間連接的鋼筋，操作人員應系好安全帶，周邊做好安全防護，專人指揮。

(4)割掉錨箍，用塔吊將懸挑型鋼抽出吊運至地面。

4 結論

該技術應用于花都雅居樂錦城商業A地塊項目的高空大跨度懸挑混凝土尖角飄架屋面結構施工，施工質量、施工安全及工期均滿足預期要求。從實際施工效果來看，其工程混凝土屋頂飄架施工完成后，經檢查屋頂飄架的結構尺寸等均滿足規范要求。由于采用的工字鋼采用定模數加工，可以多次重復利用，且比落地式外架節約了大量鋼材，同時，采用的安全網及兜底網為環保材料，達到了環保節能、綠色施工的效果。實踐證明，本工程的施工方法是可行的，為類似工程的施工提供借鑒。