高空大跨度尖角飄架施工技術(shù)

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(yè)A地塊項目，位于廣州市花都區(qū)，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(jié)構(gòu)，屋架最高處標(biāo)高為110.877 m，最低處標(biāo)高為100.167 m，呈尖角狀，懸挑跨度達(dá)4 m。平面圖見圖1。

該構(gòu)筑物外觀造型新穎獨(dú)特，屋面呈斜屋架狀，頂部斜梁高差近2m，均為高空作業(yè)，因此，高空尖角大跨度懸挑結(jié)構(gòu)支撐體系，需采用穩(wěn)妥的施工方案。

2 技術(shù)要點(diǎn)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(tǒng)(圖2)，其具有以下特點(diǎn)。

(1)針對高空大跨度尖角飄架的特點(diǎn)，充分利用原有結(jié)構(gòu)條件，在高空大懸挑結(jié)構(gòu)的下2層結(jié)構(gòu)安裝懸挑工字鋼，并焊接工字鋼水平連梁；在屋面結(jié)構(gòu)預(yù)埋鋼管和錨筋，采用鋼絲繩和錨筋對架體進(jìn)行斜拉，以抵抗斜面砼結(jié)構(gòu)自身和施工的水平預(yù)應(yīng)力，對架體受力較大立桿加設(shè)斜鋼管支頂并與預(yù)埋鋼管扣緊；并在工字鋼之間焊接?25鋼筋，面鋪鋼格柵網(wǎng)片，形成安全、可靠的操作平臺。采用“挑、吊、拉”等相結(jié)合的方式進(jìn)行施工，并利用排架進(jìn)行該部位的外裝飾施工。驗收合格后，進(jìn)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(jié)構(gòu)的支撐難題。

(2)采用了智能化模板支撐系統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)，通過在支撐系統(tǒng)受力最不利位置設(shè)置應(yīng)變傳感器，在梁跨中和板中設(shè)置位移傳感器，監(jiān)測混凝土澆筑過程中支撐系統(tǒng)和混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的應(yīng)變和位移，同時實(shí)時傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中，通過服務(wù)器的自動識別軟件和所設(shè)定的不同預(yù)警值，軟件系統(tǒng)判定后，會根據(jù)預(yù)警值的級別將數(shù)據(jù)發(fā)送短信到系統(tǒng)預(yù)設(shè)的不同手機(jī)或推送至APP端。

(3)通過BIM技術(shù)模擬搭設(shè)，將懸挑平臺工字鋼、鋼管和混凝土結(jié)構(gòu)等構(gòu)件布置進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計清晰的荷載傳遞路徑，對計算模型進(jìn)行簡化。具有節(jié)能省材，經(jīng)濟(jì)合理，施工便捷，高效率，省場地的優(yōu)點(diǎn)，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(tǒng)示意

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

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(dāng)墻柱澆筑達(dá)到一定強(qiáng)度后，再澆筑中間非懸挑樓面梁板混凝土，待其達(dá)到一定強(qiáng)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(yǎng)護(hù)→拆除扣件式鋼管支架→拆除懸挑鋼架。

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 懸挑型鋼支架系統(tǒng)搭設(shè)及防護(hù)

懸挑平臺設(shè)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(jié)構(gòu)，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(yīng)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(shè)兩個獨(dú)立吊環(huán)(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(qiáng)度為1550 mm/m2。在外挑陽角位置，充分利用原結(jié)構(gòu)四個邊角位置的混凝土斜挑柱預(yù)埋吊環(huán)，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(jié)構(gòu)梁之間采用預(yù)埋鋼板上焊接工字鋼連接，增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

每根工字鋼應(yīng)在樓面設(shè)置3道?20一級圓鋼錨箍，在懸挑結(jié)構(gòu)的下層樓面施工時，按圖預(yù)埋錨箍。錨腳置于板底筋之底，用扎絲與板底筋綁牢點(diǎn)焊，型鋼與錨箍之間用木楔楔實(shí)，兩木楔楔實(shí)方向相反。

懸挑型鋼支撐平臺搭設(shè)應(yīng)遵照由內(nèi)向外的搭設(shè)順序；拆除時遵照由外向內(nèi)的順序拆除，做好安全防護(hù)措施，確保高空施工安全。

3.2.2 懸挑鋼管腳手架搭設(shè)要點(diǎn)

(1)立桿。經(jīng)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(nèi)，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(jié)點(diǎn)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(shè)置在距立桿底端200 mm高處的立桿上，橫向掃地桿設(shè)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(shè)置。

(4)周邊拉結(jié)。在鋼管支撐底部上0.2 m處縱橫設(shè)置水平拉桿，用?48 mm鋼管拉結(jié)，以后縱橫水平桿按不大于1500 mm高設(shè)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(shè)一道水平拉桿；水平桿的設(shè)置長度應(yīng)不小于3跨，水平桿端頭有混凝土梁、柱的應(yīng)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(wěn)固頂緊；若高支模范圍一側(cè)為剪力墻，必須與剪力墻穩(wěn)固頂緊，以加強(qiáng)高支模的整體剛度。架體外圍應(yīng)設(shè)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(yīng)全面封閉，懸挑型鋼操作平臺應(yīng)滿鋪雙層鋼格柵，鋼格柵面層滿鋪密目安全網(wǎng)，懸挑型鋼下應(yīng)設(shè)置安全兜底網(wǎng)，防止物體墜落傷人。懸挑支模架外側(cè)增加1～2排立桿并鋪設(shè)鋼格柵腳手板，設(shè)置安全網(wǎng)作為操作面兼防護(hù)外架。

3.2.3 混凝土澆筑控制要點(diǎn)

懸挑支架系統(tǒng)自檢合格后，應(yīng)報當(dāng)?shù)匕踩O(jiān)督部門，并會同建設(shè)方、監(jiān)理方以及專家組共同進(jìn)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?xí)r，應(yīng)按照先里后外，先中間后兩邊、先墻柱后梁板的順序進(jìn)行施工，且墻、柱和梁板宜分開澆筑。確保樓層內(nèi)側(cè)支模架比外側(cè)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(yīng)將混凝土澆筑在非懸挑部位，再由人工鏟運(yùn)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(jiān)測和沉降監(jiān)測

在混凝土澆筑施工過程中，采用智能化模板支撐系統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)，通過在支撐系統(tǒng)受力最不利位置設(shè)置應(yīng)變傳感器，在梁跨中和板跨中設(shè)置位移傳感器，監(jiān)測混凝土澆筑過程中支撐系統(tǒng)和混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的應(yīng)變和位移。同時，實(shí)時傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中，服務(wù)器的自動識別軟件已設(shè)定了不同的預(yù)警值，通過系統(tǒng)判斷，軟件系統(tǒng)會根據(jù)預(yù)警值的級別將數(shù)據(jù)發(fā)送短信到系統(tǒng)預(yù)設(shè)的手機(jī)，并推送至APP端。在混凝土施工過程中，能及時掌握支撐系統(tǒng)的位移情況，以判斷是否啟動應(yīng)急預(yù)案。

懸挑支模架每個陽角位置設(shè)置6個觀測點(diǎn)，共24個，最大位移觀測結(jié)果數(shù)據(jù)如下：①水平位移監(jiān)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(jiān)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(yù)定監(jiān)測時段，所有監(jiān)測點(diǎn)的變形值均在規(guī)定的報警值范圍內(nèi)，說明支撐系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性符合安全標(biāo)準(zhǔn)要求，在整個施工過程中，施工區(qū)域的高支模系統(tǒng)處于安全穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2.5 懸挑支架系統(tǒng)的拆除

(1)主體混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)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(nèi)、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(huán)。

(3)拆除懸挑工字鋼，先用塔吊將型鋼吊穩(wěn)，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(yīng)系好安全帶，周邊做好安全防護(hù)，專人指揮。

(4)割掉錨箍，用塔吊將懸挑型鋼抽出吊運(yùn)至地面。

4 結(jié)論

該技術(shù)應(yīng)用于花都雅居樂錦城商業(yè)A地塊項目的高空大跨度懸挑混凝土尖角飄架屋面結(jié)構(gòu)施工，施工質(zhì)量、施工安全及工期均滿足預(yù)期要求。從實(shí)際施工效果來看，其工程混凝土屋頂飄架施工完成后，經(jīng)檢查屋頂飄架的結(jié)構(gòu)尺寸等均滿足規(guī)范要求。由于采用的工字鋼采用定模數(shù)加工，可以多次重復(fù)利用，且比落地式外架節(jié)約了大量鋼材，同時，采用的安全網(wǎng)及兜底網(wǎng)為環(huán)保材料，達(dá)到了環(huán)保節(jié)能、綠色施工的效果。實(shí)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。