預(yù)制后澆帶PVC混凝土支撐柱的應(yīng)用

李延明

（甘肅第七建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

在土建項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，后澆帶的支撐一直是現(xiàn)場(chǎng)施工管理中的難點(diǎn)和痛點(diǎn)，尤其是地下室沉降后澆帶支撐時(shí)間非常長(zhǎng)。使用傳統(tǒng)的支撐系統(tǒng)由于桿件及配件與主體使用的桿件及配件通用，現(xiàn)場(chǎng)極難對(duì)拆除時(shí)間進(jìn)行控制，造成部分后澆帶支撐實(shí)際拆除時(shí)間過(guò)早，即使后期管理人員巡場(chǎng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，也只能后期再行頂撐，造成了結(jié)構(gòu)隱患。

后澆帶采用PVC管支撐柱則解決了這一難題。由于PVC管與常用鋼管外徑差異較大，其質(zhì)量遠(yuǎn)大于常用鋼管，且拆卸相對(duì)困難，無(wú)法用于其他架體，徹底解決了隨意拆除后澆帶支撐的問(wèn)題。

1 后澆帶使用PVC管混凝土支柱的優(yōu)點(diǎn)

第一，后澆帶使用PVC管混凝土支柱加快了設(shè)備料周轉(zhuǎn)使用率。第二，防止隨意拆除后澆帶支撐，節(jié)約管理成本。第三，支撐穩(wěn)定，可減少結(jié)構(gòu)隱患發(fā)生概率。第四，造價(jià)低，節(jié)約成本。第五，制作簡(jiǎn)單，技術(shù)要求不高。

2 PVC管混凝土支柱施工概述

某小區(qū)由于高層樓棟較多，地下車(chē)庫(kù)沉降后澆帶擱置時(shí)間預(yù)計(jì)為8個(gè)月左右，如后澆帶所在跨模板不拆除，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備料租賃費(fèi)用壓力非常大，因此，在施工中可采取PVC管混凝土支撐柱對(duì)后澆帶進(jìn)行支撐。

在后澆帶所在頂板混凝土模板拆除前28 d（約混凝土澆筑前21 d），使用與結(jié)構(gòu)頂板梁同標(biāo)號(hào)的混凝土填充通過(guò)計(jì)算確定直徑的PVC管內(nèi)，澆筑完成后將頂部混凝土整平壓光并用塑料袋將管口封住對(duì)管內(nèi)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期為14 d，期間盡量不要搬動(dòng)支柱，以減少管內(nèi)混凝土的擾動(dòng)。底板放線時(shí)將PVC管混凝土支柱的定位線同時(shí)放出，在模板支撐架搭設(shè)完畢后、支設(shè)后澆帶周邊模板前將PVC管混凝土支柱安裝到位。頂板拆模后PVC混凝土支柱將取代模板支撐體系對(duì)后澆帶處形成的臨時(shí)懸挑構(gòu)件進(jìn)行支撐，將懸挑構(gòu)件變?yōu)楹?jiǎn)支構(gòu)件，使后澆帶處的模板及支架可以同其他位置一同拆除，加快了設(shè)備料的周轉(zhuǎn)并保證了結(jié)構(gòu)的安全性。在后澆帶混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%時(shí)，即可將PVC管混凝土支柱拆除。

3 后澆帶PVC管混凝土支撐柱施工工藝

3.1 工藝流程

后澆帶PVC管混凝土支撐柱安裝工藝為截取PVC管→灌筑支撐混凝土→混凝土養(yǎng)護(hù)（14 d）→支撐柱放線定位→鉆定位鋼筋安裝孔，安裝定位鋼筋→安裝支撐柱→支設(shè)梁板模板→模板開(kāi)支撐柱孔→安裝梁板鋼筋及支撐柱抗剪鋼筋→澆筑梁板混凝土→拆除梁板模板及支撐。

后澆帶PVC混凝土支撐柱拆除工藝為澆筑后澆帶混凝土→后澆帶混凝土養(yǎng)護(hù)（28 d）→拆除后澆帶PVC混凝土支撐柱→拆除后澆帶模板及模板支撐。

3.2 PVC管混凝土支撐柱施工工藝要點(diǎn)

第一，為保證承受填充混凝土澆筑時(shí)的側(cè)壓力及安裝后對(duì)混凝土的側(cè)向約束力，應(yīng)采用厚壁優(yōu)質(zhì)PVC管；第二，為保證PVC管混凝土支撐柱能夠充分受力及拆除后便于修補(bǔ)，PVC管截取時(shí)尺寸必須按照結(jié)構(gòu)圖紙進(jìn)行加工，長(zhǎng)度誤差不大于第三，PVC管混凝土支撐柱內(nèi)填充的混凝土為更好地與梁、板共同工作，采用與梁板相同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土進(jìn)行填充；第四，PVC管混凝土支撐柱內(nèi)填充的混凝土澆筑前應(yīng)將PVC管下口封堵嚴(yán)密，杜絕漏漿，避免混凝土出現(xiàn)蜂窩麻面等影響承載力的缺陷；第五，PVC管混凝土支撐柱內(nèi)填充的混凝土澆筑時(shí)應(yīng)使用小規(guī)格插入式振動(dòng)器進(jìn)行振搗工作，并在PVC管外側(cè)輔助震動(dòng)，以保證混凝土的充分密實(shí)；第六，填充混凝土澆筑完后用鐵抹子對(duì)上口沿PVC管上口進(jìn)行3次抹壓，達(dá)到壓光標(biāo)準(zhǔn)，以減小與主體結(jié)構(gòu)的粘接力，便于拆除；第七，PVC管混凝土支撐柱放線時(shí)應(yīng)上下統(tǒng)一放線，以保證PVC管混凝土支撐柱的全高垂直度不大于5 mm，減小因偏心受壓造成的受力不均勻現(xiàn)象；第八，安裝PVC管混凝土支撐柱時(shí)應(yīng)輕拿輕放，避免管內(nèi)混凝土受到破壞；第九，待后澆帶混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%時(shí)，首先拆除PVC管混凝土支撐柱；第十一，PVC管混凝土支撐柱拆除前在支撐柱周?chē)R時(shí)搭設(shè)防護(hù)腳手架，防護(hù)腳手架與后澆帶模板支撐架連為一體，以防止PVC管混凝土支撐柱突然倒塌造成安全隱患及對(duì)車(chē)庫(kù)地面造成破壞；第十二，拆除后的PVC管混凝土支撐柱應(yīng)及時(shí)清運(yùn)。

3.3 PVC管混凝土支撐柱的設(shè)計(jì)

根據(jù)后澆帶處被截?cái)嗟牧喊迨芰?lái)看，被截?cái)嗟牧嚎梢孕纬蓱姨艚Y(jié)構(gòu)，板則可以近似看作簡(jiǎn)支板，而PVC管混凝土支撐柱的主要受力材料為混凝土，相對(duì)來(lái)說(shuō)抗壓強(qiáng)度較大，一般布置在梁下即可滿(mǎn)足受力要求。如果計(jì)算時(shí)發(fā)現(xiàn)僅在梁下布置PVC管混凝土支撐柱不能滿(mǎn)足承載力要求時(shí)，則需在板下增加PVC管混凝土支撐柱，此時(shí)，需在板下部增加相應(yīng)的抗剪鋼筋，對(duì)板進(jìn)行局部加強(qiáng)。

為便于施工及利于PVC管混凝土支撐柱的均勻受力，PVC管混凝土支撐柱的中線應(yīng)布置在距離后澆帶邊線400 mm的位置上。

4 PVC管混凝土支撐柱的受力計(jì)算

PVC管混凝土支撐柱是一種全新的后澆帶支撐工藝，目前尚無(wú)軟件對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀察及受力分析，計(jì)算PVC管混凝土支柱時(shí)需注意以下幾點(diǎn)。

首先，挑選跨度比較大、梁板截面尺寸比較大的位置所布置的PVC管混凝土支撐柱進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。計(jì)算該混凝土支撐柱作用范圍的結(jié)構(gòu)荷載。作用范圍取被支撐的梁自柱邊至PVC管混凝土支撐柱中心（即凈跨）1/2及其與相鄰的PVC管混凝土支撐柱中心（即凈跨）1/2所包圍的范圍內(nèi)的梁、板的混凝土、鋼筋的自重、施工荷載等所有可能受到的荷載，如確需在頂板上進(jìn)行堆載的，則堆載也必須考慮，如圖1所示。

圖1 PVC混凝土支柱受力范圍計(jì)算

其次，根據(jù)初步選定的PVC管的內(nèi)徑計(jì)算出混凝土的截面積，進(jìn)而計(jì)算出PVC管內(nèi)混凝土的抗壓承載力，PVC管因壁厚并不大，不參與抗壓承載力的計(jì)算。

最后，根據(jù)前述計(jì)算出的荷載與PVC管混凝土支撐柱的抗壓承載力進(jìn)行比對(duì)，對(duì)PVC管的管徑進(jìn)行調(diào)整。管徑調(diào)整后首先對(duì)PVC混凝土支撐柱的總質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)算，如超過(guò)100 kg，安裝及拆除風(fēng)險(xiǎn)較大，建議采取加密PCV管混凝土支撐柱的方法進(jìn)行解決。

4.1 某小區(qū)地下車(chē)庫(kù)PVC管混凝土支撐柱的計(jì)算過(guò)程

4.1.1 后澆帶PVC管混凝土支撐柱的強(qiáng)度驗(yàn)算（填充C35混凝土）

PVC管截面積公式：S=πR2

支撐柱抗壓強(qiáng)度計(jì)算公式：fcu=fcu，k×S÷1 000

式中fcu為該截面計(jì)算抗壓強(qiáng)度；fcu，k為混凝土強(qiáng)度等級(jí)；S為截面積

4.1.2 后澆帶處構(gòu)件荷載計(jì)算

為保證結(jié)構(gòu)安全，取后澆帶PVC管混凝土支撐柱最不利處，取跨度最大、梁截面最大處計(jì)算，根據(jù)圖紙，具體取值位置為B-11～B-12/B-J～B-H處，板面寬度按照7 800 mm跨度取值，具體取值位置見(jiàn)下圖2。

圖2 取值位置示意圖（單位：mm）

（1）混凝土荷載?；炷临|(zhì)量按照XX商砼有限公司出具的20XX-0XX-0XX號(hào)C35混凝土配合比單計(jì)算，混凝土質(zhì)量為：水泥323 kg/m3；粉煤灰83 kg/m3；礦粉28 kg/m3；膨脹劑23 kg/m3；水170 kg/m3；細(xì)骨料787 kg/m3；粗骨料948 kg/m3；減水劑13.5 kg/m3，以上合計(jì)為2 375.5 kg/m3。

梁截面為500 mm×800 mm，長(zhǎng)度取該跨梁支座至后澆帶處長(zhǎng)度的1/2：

式中：b為梁寬；h為梁高；l為梁凈跨；ρ為混凝土密度（單位：kg/m3）

板厚為250 mm，長(zhǎng)度取該跨板支座至后澆帶處長(zhǎng)度的1/2；寬度取該跨的1/2：

式中：δ為板厚；l為板凈跨長(zhǎng)度；b為板凈跨寬度；ρ為混凝土密度（單位：kg/m3）

計(jì)算混凝土荷載，即式（1）、式（2）相加，計(jì)算如下：

22.814+48.480=71.294（kN）

（2）鋼筋荷載。梁鋼筋選取配鋼筋及截面最大的KL115（500×800 C12@100/200 12C25 14C25 G4C14），長(zhǎng)度取該跨梁支座至后澆帶處長(zhǎng)度的1/2加上1/2后澆帶寬度。

①主筋及抗扭鋼筋：

式中：n1為某直徑鋼筋根數(shù)；ρ1為該直徑鋼筋每米重量（單位：kg/m）；l為梁凈跨；0.4為1/2后澆帶寬度。

經(jīng)計(jì)算得出主筋及抗扭鋼筋總荷載為2.931KN（3）

②箍筋：經(jīng)計(jì)算可得，計(jì)算范圍內(nèi)箍筋總荷載為1.634 kN（4）

計(jì)算梁鋼筋荷載，即荷載（3）、荷載（4）相加，計(jì)算如下：2.931+1.634=4.565（kN）

板鋼筋：底部鋼筋Y向：C18@150；X向：C16@140；負(fù)彎矩通長(zhǎng)鋼筋：C12@180雙向；負(fù)彎矩附加鋼筋C22@180雙向。長(zhǎng)度取該跨板支座至后澆帶處長(zhǎng)度的1/2加上1/2后澆帶寬度；寬度取該跨的1/2。

經(jīng)計(jì)算可得計(jì)算范圍內(nèi)：

①Y向底鋼筋荷載：2.879 kN；②X向底鋼筋荷載：2.343 kN；③Y向負(fù)彎矩鋼筋通長(zhǎng)鋼筋荷載：1.018 kN；④X向負(fù)彎矩鋼筋通長(zhǎng)鋼筋荷載：0.990 kN；⑤Y向負(fù)彎矩附加鋼筋荷載：0.19 kN。

X向負(fù)彎矩附加鋼筋荷載考慮全部由支座承受，不參與PVC管混凝土支撐柱受力計(jì)算。

板鋼筋荷載：

①+②+③+④+⑤=2.879+2.343+1.018+0.990+0.190=7.420（kN）

計(jì)算范圍內(nèi)鋼筋荷載合計(jì)：

梁鋼筋荷載+板鋼筋荷載=4.565 kN+7.420 kN=11.985 kN

構(gòu)件荷載合計(jì)：

混凝土荷載+鋼筋荷載=71.294+11.985=83.279（kN）

（3）后澆帶PVC管混凝土支撐柱可承受荷載為332.616 kN，大于構(gòu)件荷載合計(jì)83.279 kN，滿(mǎn)足使用要求。

（4）PVC混凝土支撐柱構(gòu)件質(zhì)量計(jì)算：

查材積表可得Φ110×4.8 mmPVC管理論質(zhì)量為2.477 kg/m；

每米支撐柱混凝土質(zhì)量為：（PVC管外徑÷2-壁厚）2×π×混凝土容重

本層層高為3.8 m；

PVC管混凝土支撐長(zhǎng)度=層高-梁高

每根支撐柱質(zhì)量為：（PVC管米重+混凝土米重）×支撐柱長(zhǎng)度

PVC混凝土支撐柱每根質(zhì)量為63.825 kg，小于80 kg/根，符合要求。

5 結(jié)語(yǔ)

PVC管混凝土支撐柱投資少，加快了設(shè)備料周轉(zhuǎn)頻次，減少了項(xiàng)目管理成本，減小了后澆帶處梁板變形，對(duì)節(jié)約成本、保證結(jié)構(gòu)安全、符合綠色施工要求等方面起到了非常積極的作用。