筏板基礎(chǔ)鋼筋工具式支撐研制與操作技術(shù)研究

羅成浩

（中鐵十六局集團(tuán)城市建設(shè)發(fā)展有限公司，北京 100018）

0 引言

大體積混凝土基礎(chǔ)其鋼筋安裝工程具有鋼筋用量大、自重大、規(guī)格型號(hào)多、布筋密集等特點(diǎn)［1］，基礎(chǔ)上層鋼筋懸空擱置，上下排鋼筋高差大，標(biāo)高變化多，安裝工藝復(fù)雜。支撐筏板上下層鋼筋的措施筋，施工現(xiàn)場(chǎng)常規(guī)采用鋼筋或型鋼焊接支架，具體操作有以下 3 種方法。

1）當(dāng)筏板厚度h≤1.0 m 時(shí)，采用“幾”字形鋼筋馬凳支承筏板上層鋼筋，馬凳在下層鋼筋綁扎完成后布置，綁扎或焊接在下層鋼筋上，筏板上部鋼筋與馬凳筋綁扎或焊接固定。

2）當(dāng)筏板厚度 1.0 m＜h≤2.0 m 時(shí)，采用焊接鋼筋支架承載上部鋼筋，縱、橫間距為 1.0～1.5 m，支架頂部焊接通長(zhǎng)支撐鋼筋，并利用斜撐鋼筋加強(qiáng)支架穩(wěn)定性。

3）當(dāng)筏板厚度h＞2.0 m 時(shí)，采用型鋼焊制的支架或搭設(shè)鋼管腳手架，焊接型鋼橫擔(dān)支承上層鋼筋及操作平臺(tái)的施工荷載。

由于基礎(chǔ)鋼筋安裝屬于隱蔽工程，上述方法在實(shí)際操作中受工藝條件制約及人為因素影響較大，存在不同程度的缺陷問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)管理不到位或重視不足、控制不嚴(yán)的情況時(shí)有發(fā)生，施工人員不遵照專(zhuān)項(xiàng)方案施工的現(xiàn)象十分常見(jiàn)，比如擅自減小馬凳筋或支撐筋的規(guī)格、隨意增大支撐間距等，降低了支撐體系的承載能力，對(duì)安全生產(chǎn)及工程質(zhì)量造成事故隱患。現(xiàn)有技術(shù)中缺少有效的預(yù)防與改進(jìn)機(jī)制，傳統(tǒng)施工方法的缺陷長(zhǎng)期存在，不利于建筑產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

1 工程概況

保定市主城區(qū)城中村改造中陽(yáng)安置區(qū)項(xiàng)目位于保定市蓮池區(qū)楊莊鄉(xiāng)，安置住房 2 432 套，總建筑面積為 39.27 萬(wàn) m2，包含 17 棟高層住宅，住宅樓地下 3 層，地上最高 26 層，住宅樓結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)［2］，基礎(chǔ)形式為 CFG 樁復(fù)合地基+筏板基礎(chǔ)，筏板厚度為 1.2 m，單座基礎(chǔ)混凝土共 1 208 m3，屬于大體積混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋工程體量大、周期長(zhǎng)，是制約本項(xiàng)目施工進(jìn)度的關(guān)鍵之一。

2 現(xiàn)有技術(shù)闡述與分析

焊接鋼筋支架是現(xiàn)場(chǎng)最常用的筏板鋼筋支撐方式，由豎向鋼筋支架及通長(zhǎng)筋焊接而成，如圖 1 所示。鋼筋支架與筏板下層鋼筋點(diǎn)焊固定，支架頂部焊接通長(zhǎng)支撐筋，利用斜撐鋼筋將其與筏板鋼筋互相連接，如圖 2 所示。

1）焊接鋼筋支架的作法現(xiàn)場(chǎng)操作工序多，焊接工作量大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，措施筋及人工成本高，但工效較低，基礎(chǔ)施工工序周期加長(zhǎng)。

圖1 焊接鋼筋支架示意圖（單位：mm）

圖2 鋼筋支架安裝示意圖（單位：mm）

2）所有措施筋均為一次性使用，需要消耗大量鋼材，增加的施工成本十分可觀(guān)，不符合低碳、節(jié)能、環(huán)保的綠色建筑理念。

3）鋼筋支架與筏板受力鋼筋多采用電弧點(diǎn)焊連接，鋼筋支架上下兩端的焊縫不易飽滿(mǎn)，焊接質(zhì)量不良會(huì)削弱支架承載力，在上部荷載作用下致使鋼筋支架失穩(wěn)；點(diǎn)焊對(duì)筏板受力鋼筋造成咬邊和燒傷，鋼筋有效截面減小產(chǎn)生應(yīng)力集中，影響其受力性能。

4）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施過(guò)程中，鋼筋支撐體系的設(shè)置普遍缺乏結(jié)構(gòu)受力驗(yàn)算，往往憑經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)，隨意性較大，違背專(zhuān)項(xiàng)施工方案的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，支撐筋直徑偏小、布置間距過(guò)大等現(xiàn)象普遍存在，支撐構(gòu)造與筏板受力鋼筋不能構(gòu)成完整穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)體系，在上部荷載集中的工況下產(chǎn)生水平位移，引發(fā)鋼筋支架焊口受剪斷裂，進(jìn)而導(dǎo)致筏板鋼筋整體變形位移、甚至坍塌的嚴(yán)重后果。

3 筏板鋼筋工具式支撐關(guān)鍵技術(shù)

3.1 工藝原理

工具式支撐由通絲立柱、立柱鎖腳、鋼筋支撐定位器及角鋼連梁組合而成。立柱鎖腳與筏板下層縱向鋼筋焊接，并兼做鋼筋保護(hù)層控制工具；通絲立柱套入 PVC 套管及鋼筋支撐定位器后連接立柱鎖腳，鋼筋支撐定位器可兼做筏板頂面找平的控制工具；角鋼連梁與通絲立柱以?xún)芍菝辨i緊，完成工具式支撐的組裝；利用鋼筋支撐定位器上的角鋼作為支座，通長(zhǎng)焊接由筏板上層鋼筋代替水平支撐筋，構(gòu)成剛性門(mén)式支架，組合為超靜定空間體系，具有良好的結(jié)構(gòu)剛度及抗水平位移性能。

筏板混凝土初凝后拆卸工具式支撐，先拆角鋼連梁，再旋轉(zhuǎn)通絲立柱脫離立柱鎖腳后垂直取出，將提取部位的孔洞注漿抹平，支撐工具可連續(xù)周轉(zhuǎn)使用。

3.2 工藝操作流程

制作工具式支撐→確定布置間距→布置立柱鎖腳→綁扎筏板下層鋼筋→組裝工具式支撐→焊接水平支撐筋→綁扎基礎(chǔ)上層鋼筋→質(zhì)量驗(yàn)收→筏板混凝土澆筑→拆卸支撐工具。

3.3 工具式支撐制作

3.3.1 制作通絲立柱

通絲立柱以 M22 通絲螺桿制作，下料長(zhǎng)度為筏板高度+120 mm。

3.3.2 制作立柱鎖腳

立柱鎖腳采用 8# 輕型槽鋼及 M22 加長(zhǎng)螺帽焊接制作，槽鋼長(zhǎng)度為 70 mm，加長(zhǎng)螺帽長(zhǎng)度為 60 mm，將其垂直焊接，沿圓周連續(xù)焊，立柱鎖腳制作詳圖如圖 3 所示，三維示意圖如圖 4 所示。

圖3 立柱鎖腳制作詳圖（單位：mm）

圖4 立柱鎖腳三維示意圖（單位：mm）

3.3.3 制作鋼筋支撐定位器

鋼筋支撐定位器采用 100 mm×63 mm×5 mm 角鋼及 M22 螺帽組焊制作，角鋼下料長(zhǎng)度為 50 mm，其豎向邊肋與螺帽焊接，采用雙面焊，角焊縫高度 5 mm，使螺帽頂面與角鋼長(zhǎng)向邊肋邊緣平齊，鋼筋支撐定位器制作如圖 5 所示。

3.3.4 組合工具式支撐

通絲立柱下端螺紋連接立柱鎖腳，上端套入鋼筋支撐定位器，組合為工具式支撐，如圖 6 所示。

圖5 鋼筋支撐定位器詳圖（單位：mm）

圖6 工具式支撐組合示意圖（單位：mm）

3.3.5 制作角鋼連梁

角鋼連梁采用 75 mm×50 mm×6 mm 角鋼制作，下料長(zhǎng)度為通絲立柱橫向間距+150 mm，在其長(zhǎng)向邊肋上鉆出 75 mm×25 mm 螺栓孔，如圖 7 所示。

圖7 角鋼連梁制作詳圖（單位：mm）

3.4 使用操作步驟

3.4.1 確定布置間距

工具式支撐布置間距經(jīng)計(jì)算確定，遵循可靠適度的原則，以筏板短向鋼筋方向?yàn)榭v向，以筏板長(zhǎng)向鋼筋方向?yàn)闄M向，縱向間距為 1.0～1.2 m，橫向間距為 6～8 倍筏板主筋間距并不超過(guò) 1.25 m。

3.4.2 測(cè)量放樣

按設(shè)計(jì)間距在基礎(chǔ)墊層上放出筏板下層縱橫向鋼筋的分檔位置線(xiàn)及工具式支撐定位線(xiàn)，墻、柱插筋位置以紅油漆標(biāo)識(shí)，引測(cè)至少 2 個(gè)標(biāo)高控制點(diǎn)，并找平基層標(biāo)高。

3.4.3 布置立柱鎖腳

按照計(jì)算間距布置立柱鎖腳，靠近筏板下層縱、橫向鋼筋的交叉點(diǎn)擺放，以筏板短向鋼筋方向?yàn)榭v向依次排列，并與下層縱向鋼筋位置對(duì)應(yīng)。

3.4.4 綁扎筏板下層鋼筋

按設(shè)計(jì)間距排布筏板下層縱向鋼筋，并與立柱鎖腳的槽鋼頂面焊接，槽鋼底座可兼做筏板鋼筋保護(hù)層的控制工具；排布筏板下層橫向鋼筋，鋼筋接頭均采用機(jī)械連接，鋼筋交叉點(diǎn)采用八字扣全部綁扎；根據(jù)墻、柱位置線(xiàn)，綁扎墻、柱伸入基礎(chǔ)的插筋，滿(mǎn)足錨固長(zhǎng)度要求，利用定位箍筋保證插筋垂直、位置準(zhǔn)確［3］。

3.4.5 安裝工具式支撐

將通絲立柱套入立柱鎖腳上的加長(zhǎng)螺帽，旋轉(zhuǎn)至加長(zhǎng)螺帽底部，自通絲立柱上部套入 DN32 PVC 套管及鋼筋支撐定位器，旋調(diào)鋼筋支撐定位器頂面標(biāo)高，使其頂部的螺帽與筏板頂面設(shè)計(jì)標(biāo)高相同，支撐定位器可兼做筏板頂面找平標(biāo)高的控制工具；隨后將角鋼連梁的螺栓孔套入相鄰兩根通絲立柱，縱向每隔 3 跨布置 1 道，利用上下兩支螺帽鎖緊角鋼連梁。

3.4.6 焊接水平支撐筋

利用 鋼 筋 支 撐 定位 器上 的 10 0 m m×63 m m ×5 m m 角鋼作為支座，縱向通長(zhǎng)焊接水平鋼筋支撐，水平鋼筋支撐利用筏板上層縱向鋼筋下移代替，與 100 mm×63 mm×5 mm 角鋼支座的平面焊接，采用單面連續(xù)焊，焊縫長(zhǎng)度為 50 mm，高度 5 mm，將工具式支撐連接為剛性門(mén)式支架，如圖 8 所示。

圖8 工具式支撐安裝示意圖（單位：mm）

3.4.7 綁扎基礎(chǔ)上層鋼筋

按設(shè)計(jì)間距在水平鋼筋支撐上劃出筏板上層橫向鋼筋的分檔位置線(xiàn)，排布上層橫向鋼筋，并與角鋼支座的側(cè)面點(diǎn)焊連接；然后綁扎筏板上層縱向鋼筋，綁扎方法與筏板下層鋼筋相同［4］。

工具式支撐上部的角鋼支座及下部的槽鋼底座分別與筏板基礎(chǔ)上下層鋼筋焊接，使支撐工具形成的門(mén)架結(jié)構(gòu)與筏板上下層鋼筋網(wǎng)共同構(gòu)成完整穩(wěn)固的空間結(jié)構(gòu)體系，組合為超靜定空間體系，使其具有良好的結(jié)構(gòu)剛度及抗水平位移性能。

3.4.8 筏板混凝土澆筑

筏板基礎(chǔ)模板安裝完成后澆筑混凝土，商混泵送入模，同步進(jìn)行振搗與抹平。因鋼筋支撐定位器頂面與筏板頂面設(shè)計(jì)標(biāo)高相同，抹面時(shí)可利用 M22 螺帽頂部作為精確找平的依據(jù)，施工人員在澆筑和收面過(guò)程中應(yīng)注意不要踩踏角鋼連梁或被其絆倒，并避免泵送混凝土?xí)r直接沖擊，混凝土振搗過(guò)程中應(yīng)避免碰撞通絲立柱及角鋼連梁，隨澆隨用木抹子將筏板基礎(chǔ)表面抹平。

3.4.9 拆卸工具式支撐

筏板混凝土初凝后將工具式支撐拆卸取出，首先拆掉角鋼連梁，利用扳手逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)通絲立柱，使其脫離上下 2 道螺帽，自 PVC 套管內(nèi)垂直取出，將提取部位的孔洞注漿抹平；拆卸的通絲立柱、角鋼連梁等部件及時(shí)收集清理，以備繼續(xù)周轉(zhuǎn)使用；筏板基礎(chǔ)收面完成后覆蓋薄膜灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于 7 d。

4 創(chuàng)新技術(shù)優(yōu)勢(shì)

4.1 多功能設(shè)計(jì)

工具式支撐兼具支墊筏板鋼筋保護(hù)層、架立筏板上層主筋、控制筏板頂面標(biāo)高多項(xiàng)功能，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、裝拆方便、安全穩(wěn)定、通用性強(qiáng)等特性，可替代鋼筋馬凳、鋼筋或型鋼支架等傳統(tǒng)工藝，促進(jìn)隱蔽工程的可控性，提升鋼筋安裝工程的整體質(zhì)量［7］。

4.2 安全性保障

工具式支撐上下節(jié)點(diǎn)分別與筏板上下層鋼筋剛性連接為超靜定門(mén)架體系，增強(qiáng)支撐體系的承載力及抗水平位移性能，有效防止支撐位移失穩(wěn)等事故隱患，確保大體積混凝土基礎(chǔ)實(shí)體結(jié)構(gòu)安全。

4.3 周轉(zhuǎn)性使用

通絲立柱及角鋼連梁均可在混凝土澆筑后拆卸周轉(zhuǎn)使用，水平鋼筋支撐利用筏板上層縱向鋼筋下移代替，最大限度地節(jié)省措施筋投入，將傳統(tǒng)耗材變成可連續(xù)周轉(zhuǎn)的工具式材料，節(jié)省大量的工、料成本，實(shí)現(xiàn)效益指標(biāo)。

4.4 先進(jìn)性推廣

工具式支撐構(gòu)造簡(jiǎn)單、受力可靠，現(xiàn)場(chǎng)裝卸方便快捷、支撐穩(wěn)固，可簡(jiǎn)化施工工序，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工效，節(jié)材省時(shí)，有利于縮減基礎(chǔ)工程施工周期，加快施工進(jìn)度，可推廣應(yīng)用于厚度 2 m 以?xún)?nèi)的大型設(shè)備基礎(chǔ)及多、高層建筑大體積筏板基礎(chǔ)的鋼筋安裝工程。

表1 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比表

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

以中陽(yáng)安置區(qū)單棟住宅樓（筏板面積 836.4 m2）為單元計(jì)算，工具式支撐與傳統(tǒng)焊接鋼筋支架間的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比如表 1 所示。

通過(guò)經(jīng)濟(jì)比選可知，采用工具式支撐相對(duì)于傳統(tǒng)焊接鋼筋支架降低成本 88.5 %，中陽(yáng)安置區(qū)共 17 棟高層住宅樓，合計(jì)壓減成本 77.55 萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

6 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)筏板基礎(chǔ)鋼筋傳統(tǒng)支撐措施存在的不足，研發(fā)一種多功能工具式支撐，相對(duì)于焊接鋼筋支架等施工作法，有效增強(qiáng)支撐體系的承載力及抗水平位移性能，防止支撐位移失穩(wěn)等事故隱患，并可多次周轉(zhuǎn)使用，降低耗材成本。該技術(shù)已授權(quán)“一種筏板基礎(chǔ)鋼筋支撐工具”實(shí)用新型專(zhuān)利（專(zhuān)利號(hào)：ZL 2020 2 0909623.1）［6］，可廣泛應(yīng)用于厚度 2 m 以?xún)?nèi)的大型設(shè)備基礎(chǔ)及多、高層建筑筏板基礎(chǔ)的鋼筋安裝工程，確保大體積混凝土基礎(chǔ)實(shí)體結(jié)構(gòu)安全。Q