獨立柱組合鋼模和盤扣腳手架綜合技術的應用

張偉雄 ，莫天芳 ，黎光軍 （中國建筑第四工程局有限公司，廣東 廣州 510000）

1 引言

大多數工業廠房因使用功能的特殊性要求，都青睞于大跨度、大空間，而與之相呼應的建筑結構形式便是“鋼筋混凝土柱＋鋼網架屋蓋”組合結構。通常情況下鋼筋混凝土柱都是獨立的，且距離較遠。導致施工過程中的模板、腳手架等周轉材料投入量較大，使用率低下，進而造成項目成本的流失。采用組合鋼模+承插式盤扣鋼管腳手架相結合的施工技術，能有效解決獨立柱施工過程中進度、質量、成本的平衡關系。

2 項目概況

本項目“廣州白云國際機場南航GAMECO飛機維修設施三期18號維修機庫工程”機庫維修大廳為鋼筋混凝土柱＋鋼網架屋蓋的結構形式，跨度95m+144m+95m，進深 107.65m，建筑高度44.2m，屋架下弦標高30m；共有26根矩形獨立柱為鋼網架的支承點。

3 獨立柱構造

圖1 大廳鋼筋混凝土柱+鋼網架效果圖

圖2 鋼筋混凝土獨立柱示意圖

機庫大廳的獨立柱總數26根。分為4 類，分別為 Z1、Z2、Z3 和 Z4，柱身混凝土編號為C30,縱向主筋為HRB500鋼筋,箍筋為HRB400鋼筋。各柱截面、數量等情況如表1。

4 施工方案擇優

本工程施工之初策劃有三種施工方案。

4.1 定型化木模板+扣件式鋼管腳手架

定型化木模板重量較小，方便工人拆裝，不依賴于機械設備，且木模板價格低，成本投入較少。

其主要缺點是，木模板本身剛度較低，不利于控制獨立柱的垂直度，且成型的外觀效果較差。此外，多次使用后損耗較大，難以控制周轉次數。且安裝效率較低，進度較慢。

4.2 定型化鋼模+盤扣式鋼管腳手架

定型化鋼模采用整片鋼模板，剛度大，成型效果好。且鋼模采用螺栓連接，安拆速度快。盤扣式鋼管腳手架搭設、拆除速度快，穩定性好。

其主要缺點是，鋼模重量大，吊裝使用的機械設備投入大。定型化鋼模只適用于一種尺寸，不同尺寸的柱截面需要增加鋼模的數量，且鋼模本身要設計制作，成本較高。其次，盤扣式鋼管腳手架也比扣件式鋼管腳手架價格要貴。

4.3 組合鋼模+盤扣式鋼管腳手架

組合鋼模不僅能保證柱身的質量以及成型效果，且比較定型化鋼模，模板材料投入較少。安拆速度較快，能快速地進行周轉，配合承插式盤扣鋼管腳手架，能有效的提高模板和腳手架的使用率，進而減少周轉材料的投入。

5 組合鋼模設計

5.1 縱向分段設計

獨立柱高度最大高度30.13m，最低高度22m。采用鋼模進行施工，為保證成型效果以及澆筑質量，每截柱高度應控制在5m～8m。為保證獨立柱施工安全性，操作架應控制在8m以下，最終確認將獨立柱分為每6m一段進行施工，具體分段情況如表2。

機庫大廳26根獨立柱尺寸 表1

獨立柱豎向分段情況 表2

圖3 獨立柱及模板豎向分段示意圖

考慮模板的豎向周轉，模板豎向分段主要為M1和M2兩種尺寸，M2為5.5m整模，M1為0.5m卡箍。即每節獨立柱澆筑完成后，預留柱頭0.5m的M2模板作為卡箍，施工下節時，則將下部拆卸的M1和M2組合成6m高的大模，大模固定于柱頭的M2上，之后每6m一節往上進行周轉。

5.2 橫向組合設計

本工程獨立柱共4種，且數量最多的為Z3和Z4，模板組合設計時，優先考慮數量較多的模板，綜合考慮工期影響，確定Z3和Z4各配置兩套模板。然后使用Z3和Z4的模板進行尺寸設計，拼裝成為Z1和Z2。橫向組合設計如圖4及表3。

通過橫向模板組合，最終只需要投入1套Z1和2套Z4模板，就能滿足獨立柱施工進度要求。

6 承插式盤扣架設計

圖4 獨立柱模板橫向組合示意圖

獨立柱采用承插式盤扣鋼管腳手架，鋼管均為鍍鋅管，無銹蝕及損壞。插銷與桿身均為焊接，連接牢固。立桿尺寸為48m×3.2m、橫桿和斜拉桿尺寸為48m×2.5m，設計為雙排腳手架，腳手架橫距0.9m，步距2.0m，縱向間距不大于1.5m（縱距根據獨立柱和組合鋼模尺寸進行配置）。

外架距離柱面不小于0.6m，確保組合鋼模能夠正常安裝，在安裝鋼筋時，因外架距離柱邊距離大于0.15m，在外架內側每2步（4m高）設置3根活動填芯桿，用于鋪設腳手板，便于工人施工。安裝鋼模時，將填芯桿外移動至內側立桿邊，確保不與鋼模碰撞。待混凝土澆筑完成以及模板拆除之后，再移動填芯桿做為抱柱桿以及水平防護桿使用，既保證了外架的穩定又杜絕了高墜風險。

架體內部采用配套梯步踏板，沿著柱環繞設置，作為施工通道，既減少操作空間的占用，又保證了架體的安全性能。

7 施工效益

獨立柱模板橫向組合情況 表3

施工工序對比 表4

圖5 盤扣式操作架平面示意圖

圖6 盤扣式操作架搭設效果圖

圖7 獨立柱成型效果圖

7.1 施工質量效益

獨立柱采用組合鋼模施工，利用了鋼模剛度大的特性，有效保證了獨立柱的垂直度，防止了因施工工藝對柱身質量造成影響，進而影響整個網架結構受力。此外，鋼模表面光滑，拼裝嚴實，且涂刷了潤滑劑，保證了獨立柱的成型質量，減少了蜂窩麻面等質量通病的產生。

此外，采用全站儀對獨立柱垂直度進行監測，其中Z2—1北側垂直度偏差19mm，為所有獨立柱中偏差最大值，其余各獨立柱偏差均在10mm左右。即滿足了質量驗收規范的3‰，又達到了不超過鋼網架拼裝要求的偏移量20mm。

7.2 施工進度效益

根據施工經驗，每段獨立柱采用傳統模板和扣件鋼管架，與采用鋼模和盤扣架進度對比情況如表4，采用鋼模每段獨立柱節約1.5天，其中外架搭設節省0.5天，模板安裝節省1天。

7.3 周轉材料效益

鋼模板材料節省 表5

①鋼模板材料節省

②腳手架節省

根據腳手架構造計算情況下受力：

說明：N——組合荷載下單立桿軸向力；

NG1k——結構自重標準值；

NG2k——構配件自重標準值

通過組合荷載作用受力情況，計算立桿穩定，最終計算結果：

根據結果可知，普通的鋼管腳手架Q235很難滿足要求，若采用48×3.0扣件式鋼管雙排腳手架，立桿已超過極限受力狀態。想要滿足施工要求，則需增大立桿規格，或者采用三排腳手架。進而增加了鋼管腳手架材料的投入。

若采用48×3.2盤扣式雙排腳手架，腳手架強度為Q345，可滿足使用要求。

7.4 社會效益

獨立柱采用的組合鋼模是可周轉的鋼材，鋼模板因外尺寸固定不能直接周轉，需要二次加工。其余材料，如主次楞采用的10#和14#槽鋼，可直接進行周轉，施工材料綠色環保。

柱子面采用鋼模一次成型，觀感質量良好，可節省抹灰施工工序，輕微處理后可直接施工涂料。減少了抹灰砂漿的耗材。