單側可調式鋼管砂桶支撐后澆帶體系施工技術研究

蔡歷穎,李 龍,鄧 勇,但心怡

中建海峽建設發展有限公司,福建 福州 350030

0 引言

后澆帶是為防止現澆鋼筋混凝土結構因不均勻收縮或沉降而產生的有害裂縫,在梁、板等結構中,預留一定寬度、一定澆筑時間后的混凝土帶。傳統的后澆帶支撐體系施工采用鋼管腳手架體系,操作簡單,然而在后澆帶支撐施工的整個過程中,由于后澆帶施工須在結構頂部密封60 d以上才能封閉,導致了鋼管腳手架支撐等材料周轉的浪費,同時容易在排架的支撐中,后澆帶支撐和排架支撐混用,導致后期誤用、混合拆除等現象[1]。因此本文設計了一種單側可調式鋼管砂桶支撐后澆帶體系施工技術,為類似工程提供了實踐經驗。

1 工藝原理及特點

1.1 工藝原理

本文從定型化、可調化角度出發并結合傳統后澆帶支撐設置體系優缺點[2],研制出一種可調節、可周轉、易拆除的新型臨時鋼管支撐(見圖1)。臨時鋼管支架由鋼管、法蘭盤和砂桶組成。為滿足不同高度位置的后澆帶支撐,將不同長度的鋼管組合成支撐桿,鋼管兩端焊接法蘭板,并在法蘭盤上圍繞6個孔,通過螺栓連接鋼管法蘭盤組件,將鋼管端部插入砂桶,形成可進行適當調整的砂桶鋼管支撐。將大直徑鋼管底部的焊接鋼板制成砂桶,底側設有漏砂孔,可通過對砂箱中砂的厚度進行調節[3],達到對整體鋼管支撐高度進行微調的目的。

1—框架柱;2—樓板;3—后澆帶;4—次梁;5—可調式鋼管砂桶支撐;6—主梁。圖1 可調式鋼管砂桶支撐布置平面示意圖

在澆筑梁、板施工前,為避免兩側懸挑,后澆帶位置每隔30～40 m進行布置,并對后澆帶位置進行適當調整,一側盡量靠近柱邊,靠近柱邊的距離不大于1 500 mm,根據梁和板的底部標高,兩側進行梁板模板和腳手架的搭設支撐,隨后在后澆帶另一側用不同長度的法蘭板鋼管進行組合,確保支撐距離小于300 mm,進而計算出砂桶內砂的填充厚度并填充壓實,在距離后澆帶300 mm處通過次梁底模板開1個200 mm×200 mm預留洞,通過預留洞沿后澆帶方位搭設可調節的砂桶鋼管支撐,預留洞孔上部用快易收口網進行封堵。澆筑梁、板混凝土,滿足設計強度后,將梁板模板和腳手架支撐拆除,留下可調節的砂桶鋼管支撐,待整體結構澆筑完畢60 d后,進行后澆帶施工。

鋼管腳手架沿主體結構搭設,后澆帶位置一側靠近框架柱邊,根據次梁和下層樓面板的高度,中間設置支撐鋼管,支撐鋼管的頂部設有法蘭板與次梁連接,支撐鋼管的頂部和底部均設置連接頭并均開設開口,砂桶內部設置有用于放置連接頭的底座,砂桶的側壁開設出砂口,鋼管腳手架、可調式鋼管砂桶支撐布置立面示意圖如圖2～3所示。

1—鋼管腳手架;2—樓面板;3—法蘭板;4—次梁;5—后澆帶;6—框架柱;7—主梁;8—鋼管;9—砂桶;10—下層樓面板。圖2 鋼管腳手架、可調式鋼管砂桶支撐布置立面示意圖

1.2 工藝特點

1)采用可調式鋼管砂桶支撐,相比傳統鋼管腳手架支架,實現了本身的工具化、定型化,提高了梁、板模板和腳手架等材料的周轉率,節約了材料成本,具有較好的經濟效益。

2)利用臨時可調式鋼管砂桶支撐后澆帶一側,通過砂桶中砂的厚度來調節支撐鋼管的整體高度,有效克服傳統鋼管腳手架支架調節繁瑣的困難,節省了工期,提高了施工速度。

3)通過采用不同模數長度的支撐鋼管進行組合,達到大幅度改變支撐高度的目的,對于多標高的結構形式,提高了適用范圍,具有推廣和借鑒價值。

4)本文中的可調式鋼管砂桶支撐解決了傳統支架隨意拆除導致懸挑處次梁底部支架承載力不足而造成梁、板變形的問題,并且配合砂桶內裝砂體的厚度做到對高度的精細調節,提高了梁、板懸挑處的施工質量,并且可調式支撐桿砂桶本身具有工具化、定型化的特點,體現了建設工程工業化、集成化理念,具有較高的社會效益和推廣性。

2 工程概況

某工程位于四川省成都市,該工程主要由住宅、商業及地下室組成,其中1#、2#樓為33F高層,3#樓為39F高層,17#、18#為1～2層商業,地下2層地下室,其中1#、2#樓地下室為人防地下室,工程總建筑面積8.8萬m2。工程地下結構為框架結構,在施工過程中共有8條后澆帶,其中橫向后澆帶有2條,縱向后澆帶有6條,地下結構和頂板后澆帶總長度約2 km。

3 工藝流程

單側可調式鋼管砂桶支撐后澆帶體系施工工藝流程為施工前期準備、搭設梁板模板、搭設梁板支撐、制作可調鋼箱砂桶支撐、搭設次梁可調鋼箱砂桶支撐、澆筑梁和板混凝土、拆除梁和板混凝土模板、拆除梁、板支架、搭設后澆帶模板、澆筑后澆帶混凝土、拆除后澆帶模板和支架及一側可調式鋼管砂桶支撐。

4 施工要點

4.1 施工準備

確定施工方案,針對施工現場情況清理現場建筑垃圾并使材料準備、人員準備、機械準備均符合施工要求。確保鋼管和模板均符合施工要求,人工準備齊全,并配備相應安全設備,現場混凝土澆筑確保能及時到達施工現場。

4.2 搭設梁、板模板

計算梁和板下的支撐系統,并確定施工具體參數,進行抄平、彈線,設置支撐架,搭設柱頭模板、梁底和板模板,在拉線找平后搭設側模板并涂刷界面隔離劑。樓板模板施工安裝順序為:搭設支架和拉桿、安裝垂直和水平鋼筋、調平柱頂標高、鋪設模板塊、檢查模板平整度和水平度(見圖4～5)。

圖4 搭設梁模板

圖5 搭設板模板

4.3 搭設梁、板支撐

支撐架體安裝前,應根據實際情況選擇合適的支撐系統,立桿間距和水平桿步距等參數應由PKPM安全計算軟件確定。立桿接長須采用對拉扣件進行對接,高度調節應使用可調底座或可調頂托。插入可調底座或可調頂托的鋼管的最小長度為150 mm,頂托超出立桿長度不大于30 cm。梁、板支撐采用滿堂腳手架支撐下墊墊板,頂板縱橫格柵用壓刨刨成同樣規格,并拉線找平。應特別注意格柵周圍,彈線應保持相同的標高,板和格柵用50 mm長的釘子固定,格柵間距為300 mm。

4.4 制作可調鋼箱砂桶支撐

為符合不同高度下后澆帶的支撐情況,所需鋼管應采用模數化的設計和連接。設計鋼管長度分別為0.9、1.2、1.5和1.8 m,幾乎能夠滿足不同高度下的支撐要求。選擇1個合適的法蘭盤,其直徑略大于鋼管,隨后將鋼管兩端與法蘭盤進行焊接形成整體。在法蘭盤的周圍打6個孔洞,方便螺栓對鋼管法蘭板構件進行連接,形成豎向受力構件,砂桶里裝有精選的工程砂,砂桶底部設計有漏砂孔。通過調整砂桶中砂的厚度來調整支撐鋼管的整體高度。當需要拆除支架時,只要把砂箱中的砂子排出,支撐鋼管就會緩慢下落,從而解決支撐高度微調的問題,同時便于鋼管支撐的拆除和回收。

4.5 搭設次梁可調鋼箱砂桶支撐

依據后澆帶支撐區域主梁和次梁的底標高度不同,來選取不同長度模數的鋼管用以調整支撐的高度,確保預留高度不大于300 mm并由底部砂箱進行微部調整,通過6個螺栓進行鋼管法蘭構件的連接。確定需要支撐的主梁和次梁位置,施工作業前在其下部投影位置放置砂箱,用膨脹螺栓固定砂箱底部。依據對梁底高度的計算,選取合適的鋼管和砂箱組合高度,可準確計算出砂箱內石英砂的充填高度,待填充后壓實。在施工主次梁模板時,在梁底模板預留200 mm×200 mm的洞口,通過預留洞口將鋼管從梁板平臺垂直放入砂箱內。采用2層快易收口網對梁底部預留洞孔上部進行密封作業,在作業過程中,須保證快易收口網放置在鋼管法蘭構件的法蘭板上,同時與梁底保護層下部平行。次梁下搭設可調鋼管砂桶支撐現場如圖6所示。

圖6 次梁下搭設可調鋼管砂桶支撐現場

4.6 澆筑梁、板混凝土

清理模板內的垃圾、泥土等雜物以及鋼筋上的油漬,檢查鋼筋的水泥墊塊是否正確放置。使用木模板施工時,應先進行澆水和濕潤[4]。柱模板清理高度較高時,應在清理雜物后封閉。應同時澆筑樓板的梁和板,從一端開始澆筑,采用“趕漿法”推進澆筑,即先開始澆筑梁混凝土,然后根據梁的高度分層,形成階段形狀,當澆筑到樓板底部時,與板混凝土同時澆筑,隨著階段形持續延伸,梁板混凝土澆筑持續朝前推動。澆筑完成后,應在12 h內進行覆蓋灑水養護,養護時間應符合GB 50666—2011《混凝土結構工程施工規范》[5]的相關規定。澆筑混凝土現場如圖7所示。

圖7 澆筑混凝土現場

4.7 拆除梁、板混凝土模板

拆除模板應按照先側板后底板的順序。現場拆除模板前應先制定詳細的拆除方案。拆除跨度較大的梁下支柱時,應從跨中拆向兩端。拆除跨度較大的挑梁下支柱時,應從外向里逐步拆除。后澆帶附近樓板模板的拆除應滿足:當上層樓板正在澆筑混凝土時,下層樓板上的模板支柱不得拆除,再下層樓板模板的支柱,僅可拆除一部分。

4.8 拆除梁、板支架

應按照設計規定的方法和程序進行支架拆除工作。拆除過程中,應安排專人值班,拆除應自上而下進行,禁止自上而下多層交叉作業;當在框架上脫落后,應首先拆除底部模板,再拆除支架;施工時先拆除側面模板,再拆除支架;支架的穩定性不可受下放作業的影響。當拆除過程受到影響而暫停施工時,活動部件須牢固支撐或固定,經確認后方可離開現場。

4.9 搭設后澆帶模板

根據圖紙位置,放出后澆帶位置線,在邊線內測抹50 mm寬、50 mm或75 mm高的C25細石砼埂,將筏板、地梁及設計加強筋綁扎牢固,然后沿后澆帶中心線架設1個鋼筋網片,在鋼筋網的上部和下部各設置1根?12 mm的鋼筋,同時用?12 mm的立筋連接2根鋼筋,立筋之間的間距為100 mm,每1 000 mm范圍內,立筋與筏板鋼筋用750 mm長的?12 mm斜撐焊接固定網片。鋼筋網設置好后,將雙層20目鋼絲網固定在鋼筋網片上,然后用3 mm×300 mm止水鋼板焊接,固定止水鋼板上半部鋼絲網,采用厚度為50 mm的帶鋸齒型木條對鋼筋網的上層進行綁扎,阻擋筏板上層鋼筋網片以上砼漿。根據后澆帶底計算高度,選擇鋼管、砂箱組合的高度,精確計算出砂箱內石英砂的填充高度,填充后壓實,搭設支撐。搭設后澆帶模板如圖8所示。

4.10 澆筑后澆帶混凝土

澆筑混凝土時,原則上應按照先低后高的澆筑順序進行施工。針對特殊部位且具有特殊順序的混凝土澆筑時,不得將不同部位以及不同強度的混凝土進行混合,同時應確保其他部位的混凝土澆筑質量和后澆筑的混凝土有充足的澆筑條件。澆筑部位標高應不高于原澆筑高度。澆筑時,混凝土從中間向兩側進行擴展。禁止直接在混凝土側壁上進行振搗。對于后澆帶混凝土,養護時間不少于21 d。

4.11 拆除后澆帶模板、支架及一側可調式鋼管砂桶支撐

拆除模板時,應特別注意后澆帶附近的支撐質量,防止在拆除模板過程中由于支撐松動和移位導致結構開裂。在拆除支架一側的可調鋼管砂桶支撐時,先將砂桶底部的開關打開,排除工程砂,然后取出鋼管,擰下法蘭板螺栓,按類型堆放,并將其運輸至下一個施工現場。后澆帶混凝土模板的拆除須嚴格執行GB 50204—2002《混凝土結構工程施工質量驗收規范》的有關條款規定。當后澆帶混凝土的強度達到設計強度時,須從上到下拆除后澆帶的模板支撐系統[6]。在進行模板拆卸作業時,應遵循模板拆除和模板支撐由同一個團隊進行的原則,這是由于施工工人更熟悉情況,方便模板拆卸,從而有利于加快模板拆卸進度,并保證施工安全。

5 質量控制措施

1)現澆結構模板安裝允許偏差及檢驗方法應按照相關規定,如表1所示。

表1 現澆結構模板安裝允許偏差及檢驗方法

2)模板、支架等材料的技術指標應符合國家相關標準。進入現場時,應抽樣檢查模板和支架材料的外觀、規格和尺寸。

3)現澆混凝土結構模板和支架的安裝質量應符合國家相關標準和施工方案的要求。

4)后澆帶結構不得有影響結構性能或使用功能的尺寸偏差;混凝土設備基礎不得有影響結構性能或設備安裝的尺寸偏差。

6 應用效果

在本項目中,對于后澆帶的支撐體系進行優化,以后澆帶長度2 000 m為案例,支撐工期均為1年。采用傳統腳手架支撐體系時,總租賃成本約為35萬元,而本項目采用可調式臨時鋼管砂桶支撐體系時的總成本約為20萬元,由此分析可知,本項目節約成本約為10萬元。同時鋼管腳手架支撐不但可拆除回收,同時縮短了大面積的模板、鋼管腳手架等材料的留設時間,從而縮短了施工工期,同時解決了梁底支架微調搭設的問題。經分析,綜合節省施工工期和鋼管腳手架等材料成本19%,經濟效益顯著。通過選擇不同模數長度的支撐桿來組合實現支撐桿砂桶較大幅度調節支撐高度,對于多標高的結構形式,提高了適用范圍,得到了業主的一致好評。

7 結束語

本施工技術采用可調式鋼管砂桶支撐對傳統后澆帶和兩邊支撐體系進行了優化,在留設時期采用可調式鋼管砂桶代替大面積的鋼管腳手架支設,不但縮短了施工工期,節約了施工成本,獲得了顯著的經濟效益,還解決了傳統支架隨意拆除導致懸挑處次梁底部支架承載力不足而造成梁、板變形的問題,并配合砂箱內裝砂體的厚度做到對高度的精細調節,提高了梁、板懸挑處的施工質量,同時可調式鋼管砂桶本身具有高強度、高穩定、工具化、定型化的特點,體現了建設工程工業化、集成化理念,具有較高的社會效益和推廣性。