跨度髙支撐密肋井字梁施工工法

張 巖，劉大為，齊麗晶

(1.吉林吉化建修有限公司， 吉林 吉林 132021；2.中鐵九局集團第二工程有限公司,吉林 吉林 132001；3.吉林化工學院 理學院， 吉林 吉林 132021)

近年來隨著人們物質生活水平的不斷提高，人們對建筑物的要求也越來越高，不僅僅只滿足于其使用功能，對建筑物整體空間效果的要求也越來越高，大空間的禮堂、展廳、會議室越來越受建筑設師們的青睞，通常設計采用井字梁來解決人們對大跨度、高空間的要求.

所謂井字梁[1-3]就是不分主次，高度相當的梁，同位相交，呈井字型.它的特點是：梁交叉處無支撐，交叉點處的荷載由兩根梁按單位剛度的比例分擔，單位剛度大的梁承擔的多(單位剛度指梁的截面剛度與梁長之比).在荷載相同的情況下，井字梁結構與主次梁結構相比，有以下特點：當跨度相同時，井字梁的梁高比主次梁的梁高要小；當梁高相同時，井字梁結構的跨度可以做得比主次梁結構大[4-9].因此，井字梁結構常用于跨度較大、房屋凈空要求高的房間，作為樓面或屋面.

1 工法特點及原理

1.1 工法特點

(1) 此類工程支撐高度高，跨度大，鋼筋密度大，模板現場安裝量大等特點，因此模板及支撐體系要求較高，支撐體系應經嚴格計算，且經專家論證，混凝土澆筑前應對支撐體系嚴格檢查.

(2) 井字梁間距較小，梁梁相交形成小空間立體方格，且由于跨度較大，結構梁的截面尺寸一般較大且鋼筋密度大，井字梁部分鋼筋含量大，且鋼筋直徑較粗，梁柱接頭處鋼筋密集，空隙狹窄，這就給混凝土的澆筑造成一定的難度，且混凝土的澆筑質量不容易保證.

1.2 適用范圍

工法適用于大跨度、高支撐密肋井字梁混凝土結構工程施工(如會議室、階梯教室、報告廳等大跨度結構工程).

1.3 工藝原理

工法對支撐體系要求較高，應經過嚴格計算，且經專家論證，混凝土澆筑前應對支撐體系嚴格檢查；為保證架體的整體穩定，應合理安排混凝土的澆筑順序，控制混凝土的澆筑速度.井字梁間距較小，梁梁相交形成小空間立體方格，且由于跨度較大，結構梁的截面尺寸一般較大，模板需現場拼裝，以利于鋼筋的安裝.鋼筋密度大，井字梁部分鋼筋含量大，且鋼筋直徑較粗，梁柱接頭處鋼筋密集，空隙狹窄，在澆筑混凝土時要選擇塌落度較大的混凝土，可選擇添加外加劑來進行必要的調節，以保證混凝土的澆筑質量[10-12].

2 施工工藝流程及操作要點

2.1 工藝流程

圖1是高支撐密肋井字梁混凝土結構工程施工流程圖.工法對支撐體系要求較高，為保證架體的整體穩定，應合理安排混凝土的澆筑順序，控制混凝土的澆筑速度.在澆筑混凝土時要選擇塌落度較大的混凝土，可選擇添加外加劑來進行必要的調節，以保證混凝土的澆筑質量.

圖1 工藝流程圖

2.2 操作要點

2.2.1 支撐體系設計及施工

密肋井字梁結構梁、板支撐體系有扣件式滿堂腳手架和碗扣式滿堂腳手架兩種形式，碗扣式腳手架具有通用性強、承載力大、安全可靠、易于加工、便于管理等優點，但由于碗扣式支撐體系對施工結構的高度及地面的平整度要求較高，一般選擇扣件式支撐體系.

根據工程特點及井字梁的分格尺寸，確定支撐體系的縱橫向間距，步距及連接桿件位置，并利用施工計算軟件計算合格，并經專家論證，方可施工.

(1) 首先按照支架平面布置圖上腳手架的間距在底板上彈出腳手架縱、橫方向的中心線.如果架體最底層坐落于回填土上，應確保回填土的回填質量，并在回填土上滿堂澆筑50厚C15混凝土墊層，再進行上述操作.

(2) 按照所彈中心線布置立桿，先從跨內的一側開始布置，隨之加設橫桿，然后再逐層向上安裝立桿和橫桿.豎向間距從掃地桿算起，根據計算步距布置.在裝立桿時應及時設置掃地橫桿.

(3) 架管接頭位置錯開布置，上層和下層立桿位置相對應，立桿應采用4米和6米的腳手管對接.橫桿采用對接或搭接，搭接長度不小于1米,采用不少于三個扣件連接固定.對接接頭錯開布置，不得設在同步、同跨內，相鄰接頭水平距離不小于500 mm.

(4) 在架體四周設置由下至上的豎向連續式剪刀撐，在中間縱橫向每隔10 m加設一道剪刀撐，其寬度為4～6 m，并在剪刀撐的頂部、掃地桿處設置水平剪刀撐，剪刀撐桿件的底端應與地面緊頂，夾角為45°～60°，當建筑物層高8～20 m時處應滿足上述規定外，還應在縱橫向相鄰的兩豎向連續式剪刀撐之間增加之字斜撐，在有水平剪刀撐的部位，應在每個剪刀撐中間處增加一道水平剪刀撐.當建筑物層高超過20 m時在滿足以上規定的基礎上應將所有之字斜撐全部改為連續式剪刀撐.為加強架體的整體穩定性，架體周圍縱橫向每不超過3 m應與外圍結構做可靠固定點拉結.

(5) 安全網的掛設：掃地桿上第一步橫桿開始掛設第一道水平安全網，以上不大于10 m加設一道水平安全網.

2.2.2 配模、支設梁底模板

(1) 所有模板和方木均現場配置，提前放樣，嚴格按照圖紙尺寸加工.施工前提前配制模板，將多層板按尺寸加工成型備用，背楞方木比模板尺寸短3～5 cm，交錯使用，以方便拆除.

(2) 模板的配置偏差尺寸不能超過2 mm，模板嚴禁隨意裁割,剩余的小模板要按規格堆放，以備裁制再利用.木質多層板和木方要連接牢固，使釘帽與多層板板面平齊.

(3) 由于此類工程跨度較大，圖紙會設計起拱.梁底管架設過程中就應根據工程標高線，按設計要求起拱，梁底管間距一米均勻布置.

(4) 架設梁底模板，梁底模板架設過程中應拉線找直，保證同一道梁在同一條直線上.梁底模板接頭處應盡量處于架管上，且模板邊緣兩根木方子的接頭應相應錯開，防止梁底下沉.

2.2.3 梁鋼筋綁扎

工程所用鋼筋型號較大，為保證鋼筋接頭的質量，梁鋼筋采用直螺紋連接.由于梁跨度較大，同架梁的直螺紋接頭不會少于三個，因此鋼筋下料時應控制好鋼筋的長度，保證拼接鋼筋的整體長度.梁鋼筋就位時必須事先考慮各方向梁筋相互穿插關系，主次梁交接位置的鋼筋直徑、分布情況，準確計算，排列出各梁鋼筋位置.梁筋安裝時按先短跨后長跨的順序，如果梁有加腋，應先將加腋梁鋼筋安裝就位，再安裝短向非加腋梁，最后安裝長向非加腋梁，安裝過程中應注意留出穿插梁位置.梁鋼筋綁扎過程中應及時對鋼筋的位置進行校正，避免梁鋼筋綁扎成型位置偏差，造成模板無法調整.鋼筋綁扎完畢，側模支設前應對鋼筋直螺紋接頭進行全數檢查，控制好鋼筋的接頭質量.

2.2.4 支設梁側及頂板模板

梁側模板安裝：梁側模板安裝前應先涂刷水性脫模劑，然后吊裝就位.由于密肋井字梁結構梁梁相交形成小的立體分格，這就形成較多的拼角，相鄰兩個梁側模板安裝時應相互交叉，形成嚴密拼縫.每個立體方格模板就位后加固前，拉通線對模板上口位置進行校正，并對單個立體方格拉對角線，檢查單體方格模板的方正.由于本工程梁截面較高，梁側模加固時還應采用Φ12對拉螺栓進行加固，螺栓間距經計算確定.頂板模板安裝、頂板模板加工尺寸應準確，且模板應方正.頂板模板拼裝時接縫處應加設海綿條，以免接縫處漏漿.頂板模板固定前應先拉通線調整位置，避免出現錯縫.

2.2.5 頂板鋼筋綁扎

頂板鋼筋綁扎前應根據設計間距彈好線，且底板鋼筋宜視工程情況拉通布置，這樣不僅可以節約鋼筋，而且，鋼筋布置較整齊美觀.頂板鋼筋綁扎完成后應及時添設馬凳和墊塊，馬凳和墊塊均應間距一米，梅花狀布置，墊塊應自梁邊不大于20 cm開始布置.

2.2.6 混凝土澆筑

此類工程具有梁截面尺寸大、跨度長、鋼筋密、模板支架高的結構特點，因此混凝土澆筑前，應事先與混凝土攪拌站進行溝通，優化混凝土配合比，摻用外加劑減緩水化熱的發生速率，以便在保證混凝土強度及流動度條件下，盡量節省水泥、降低混凝土絕熱溫升，提高混凝土的抗裂能力.

(1) 混凝土采用從高向低的方法澆筑，用兩臺混凝土汽車泵分站建筑物兩側，沿長向從中間(起拱最高處)向兩邊擴展，沿長向由跨中開始向兩邊對稱澆筑，以保證施工過程中模板支架均勻受力，確保架體穩定.

(2) 在施工操作上先澆筑梁后澆筑板，分層澆筑平推澆筑，控制分層厚度.每層厚度不大于400 mm，必須在下一層混凝土初凝前澆筑完上層混凝土，每一澆筑層采用平推澆筑法.

(3) 溫度檢查測控：施工中可采用熱敏溫度計監測或專人多點監測，以隨時掌握與控制混凝土內的溫度變化.混凝土內外溫差應控制在25°以內，基面溫差和基底面溫差均控制在20°以內，并及時調整保溫及養護措施，使混凝土的溫度梯度和濕度不致過大，以有效控制有害裂縫的出現.

2.2.7 混凝土養護

混凝土隨澆筑抹壓隨覆蓋塑料薄膜，達一定強度可上人后澆水養護，養護時間不少于7天.緩拆側模，防止淺表熱量迅速散失，側模拆除即涂刷養護液.

2.2.8 模板及支撐架體拆除

(1) 底模拆除前首先應待強度達設計強度的100%，且經計算拆除層頂板可以承受上部施工荷載及恒荷載.

(2) 支撐體系拆除從周邊向中間緩慢對稱均勻卸荷，使結構受力平穩過渡，拆除順序見拆除分格及順序示意圖.

(3) 先支后拆，后支先拆，先拆側模，再拆底模，最后拆除支撐架體.

(4) 拆除過程中應對撓度變化進行觀測

在梁支撐體系拆除過程中，觀測梁撓度的變化，是為了控制拆卸的步驟和進程，防止變形過大而削弱梁整體使用安全性，保證結構平穩過渡到正常的工作狀態.觀測方法是用水準儀配塔尺及鋼尺觀測梁在支撐每一拆除區域拆除前后的標高變化.在以下情況進行觀測：①拆除前觀測與框架柱相連的梁交點處的標高;②拆除周邊第1拆除區域的支撐點后觀測一次；③拆除第2拆除區域的支撐點后觀測一次；④拆除第3、4拆除區域的支撐點后各觀測一次；⑤拆除完畢后每12 h觀測1次，連續觀測72 h不再有變化.從拆除開始到觀測結束，梁的撓度變化最大累計不超過20 mm則在允許范圍內.

3 材料與設備

3.1 混凝土拌合物

為了能夠使混凝土土在密集的鋼筋中順利澆筑振搗，對混凝土拌合物的材料規格應進行嚴格控制，對碎石的粒徑宜控制在4.5 mm以內，也可適量增加外加劑，具體摻量應以實驗室配合比為準.

3.2 機具設備

主要施工機具設備見表1.

表1 主要施工機具設備

4 質量控制

4.1 質量控制標準及質量要求

(1) 技術標準執行以《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010)、《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB50204-2002(2011年版))和《大體積混凝土施工規范》(GB 50496-2009)等國家標準及相關要求為依據進行施工質量控制.

(2) 嚴格控制預拼模板精度，其組拼精度要求見表2.

表2 精度要求

4.3 混凝土澆筑

在混凝土澆筑施工中，大跨度井字梁上下鋼筋直徑較大而且較多，在梁柱結點澆筑時尤其重要，因此梁柱結點控制是關鍵.首先，梁柱處選用小型號振搗棒(Ф20型號)，但由于結點處有負彎矩筋，鋼筋密集，在施工中時由木工班制作500 mm長的楔子，把結點處鋼筋翹開至少50 mm，待澆筑完畢后，再把鋼筋扶正，綁扎好.嚴格控制實際施工荷載不超過設計荷載，對出現的超過最大荷載要有相應的控制措施，鋼筋等材料不能在支架上方堆放.

4.4 安全環保措施

(1) 執行《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》JGJ130-2011、《施工現場臨時用電安全技術規范》(JGJ46-2005)及《建筑施工模板安全技術規范》(JGJ162-2008)等標準及相關要求.

(2) 模板支設過程中應遵守安全操作規程，如遇途中停歇，應將就位的支頂、模板聯結穩固，不得空架浮擱.拆模間歇時應將松開的部件和模板運走，防止墜下傷人.

(3) 腳手架搭設過程中，嚴禁隨意拋擲構件.

(4) 腳手架拆除過程中，出入口應有明顯的警示標志，且拆除過程中應有專人在下部看護.

(5) 模板支設、拆除過程中要嚴格按照設計要求的步驟進行，全面檢查支撐系統的穩定性.

(6) 模板所用的脫模劑在施工現場不得亂扔，以防止影響環境質量.

(7) 施工樓層上不得長時間存放模板，當模板臨時在施工樓層存放時，必須有可靠防護措施.

(8) 澆筑過程中散落的混凝土應及時進行清理至工地指定垃圾堆放點.混凝土澆筑應盡量避免夜間施工，防止擾民.

4.5 效益分析

工法的經濟效益主要表現在以下幾個方面：

(1) 工序安排合理，加快工程施工的施工進度，縮短施工工效,同時節省了周轉材料的租賃費用.

(2) 節省勞動力10%，為企業、社會創造了良好的效益.

4.6 工程實例：

吉林鐵道職業技術學院新建校區工程培訓中心是一個集教訓、餐飲、住宿及大型會議的單體建筑.建筑面積16 100 m2，占地面積6 110 m2，其中餐飲部分2層、教學部分4層、餐飲部分4層及高架連廊.培訓中心的多功能報告廳，樓層層高7.2 m，寬度22.3 m，長度42.3 m，梁截面高度為1 000 mm，主筋HRB400直徑25箍筋HPB300直徑12，最大梁跨度達23.6 m.采用正交井字梁結構，屬大跨度、高支撐、密肋井字梁.該工程采用本工法施工，不僅施工工期比計劃工期縮短15天，而且節約費用約46萬元，竣工驗收時，施工質量及施工進度得到了甲方及監理方的一致好評.

5 結 論

論述了大跨度、高支撐井字梁施工的方法，施工工藝流程及操作要點.通過工程實踐形成了一套施工速度快且安全可靠的施工方法，確保了本工程大跨井字梁的順利施工，該工程完工后對其施工技術總結形成本工法.