高危邊坡上搭設(shè)超高大模板支撐體系施工技術(shù)研究

李波 楊廣海

中建四局第三建筑工程有限公司

摘要：隨著我國建筑業(yè)不斷發(fā)展，大跨度、大空間、大層高、高性能的鋼筋砼結(jié)構(gòu)得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)帶動(dòng)了建筑施工技術(shù)以及施工水平不斷提高，因受施工場地限制或有特殊造型或使用等要求的建筑物也時(shí)有遇見，如我司承建的一個(gè)項(xiàng)目的架空停車場工程，位于高差達(dá)20余米的市政邊坡上，為了確保施工過程的安全，對(duì)其立桿支撐基礎(chǔ)、架體抗傾覆和抗滑移等因素進(jìn)行綜合研究，以實(shí)現(xiàn)“施工簡便、安全有效、經(jīng)濟(jì)合理”的目標(biāo)要求。

關(guān)鍵詞：高危邊坡；超高大模板支撐體系；施工技術(shù)研究

1、工程概況

該工程架空停車場位于項(xiàng)目南側(cè)原市政邊坡，坡體因長期受風(fēng)雨侵蝕，巖層風(fēng)化較嚴(yán)重，局部覆蓋有爬藤植被，局部巖層縫隙20～35mm，坡度約45～75度不等，最大高差約20余米。

該架空停車場沿邊坡總長258米，結(jié)構(gòu)最寬處約29.4米，結(jié)構(gòu)形式為框架梁板結(jié)構(gòu)。豎向支撐體系為共用基礎(chǔ)的豎向柱和斜向柱（柱截面為800*800和1000*1000兩種，柱頂分別承受A、B軸主梁荷載），柱基礎(chǔ)位于邊坡坡腳，坡頂為結(jié)構(gòu)條形基礎(chǔ)，上部最大梁截面為600*1600（最大凈跨度為11.0m），最大梁跨度為18.9m（梁截面為450*1500），結(jié)構(gòu)支撐體系最大高度約22米，因此施工難度非常大。

2、高危邊坡上搭設(shè)超高大模板支撐體系施工技術(shù)研究

該施工技術(shù)主要包括四項(xiàng)內(nèi)容：支撐體系基礎(chǔ)施工技術(shù)，架體抗傾覆施工技術(shù)，架體抗滑移施工技術(shù)，上部大截面結(jié)構(gòu)二次施工技術(shù)。

1）支撐體系基礎(chǔ)施工技術(shù)

高危邊坡上搭設(shè)超高大滿堂支撐體系基礎(chǔ)施工技術(shù)研究是本工程的重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容之一，也是本工程需要突破的技術(shù)瓶頸，是能否順利完成本工程施工任務(wù)的關(guān)鍵點(diǎn)。

本工程地處風(fēng)化較嚴(yán)重的市政邊坡上，且邊坡坡度較大，在搭設(shè)結(jié)構(gòu)施工時(shí)的滿堂支撐體系時(shí)沒有可利用的立桿支撐面，因邊坡坡體風(fēng)化嚴(yán)重，在施加上部結(jié)構(gòu)施工荷載時(shí)可能造成坡體巖層滑移或坍塌，因此需要進(jìn)行坡體巖層加固。在進(jìn)行“高危邊坡上搭設(shè)超高大滿堂支撐體系基礎(chǔ)施工技術(shù)”研究時(shí)，需要結(jié)合上述兩個(gè)因數(shù)進(jìn)行綜合考慮，有利于對(duì)本工程的進(jìn)度、質(zhì)量、施工安全及工程成本進(jìn)行控制。

在本工程實(shí)施前，相關(guān)技術(shù)人員根據(jù)工程結(jié)構(gòu)形式、現(xiàn)場邊坡巖層情況及邊坡坡度等進(jìn)行綜合考慮，對(duì)結(jié)構(gòu)施工涉及的滿堂腳手架支撐體系立桿基礎(chǔ)進(jìn)行了綜合研究，在理論上分別提出了“在邊坡坡腳增加擋土墻”“搭設(shè)鋼平臺(tái)”“對(duì)邊坡進(jìn)行支護(hù)，利用支護(hù)結(jié)構(gòu)作為滿堂架立桿的基礎(chǔ)”“邊坡巖石開挖”四個(gè)立桿支撐基礎(chǔ)施工方案。

經(jīng)相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員及巖土專家和土建專家綜合進(jìn)度、安全、成本等因素進(jìn)行分析評(píng)估，該工程超高大模板支撐體系基礎(chǔ)采用邊坡支護(hù)和滿堂架立桿基礎(chǔ)施工相結(jié)合的施工方案較經(jīng)濟(jì)合理，即：進(jìn)行邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)在主次梁的投影部位布置支護(hù)格構(gòu)梁，將常規(guī)的矩形格夠梁施工成階梯型格夠梁，利用邊坡支護(hù)的格構(gòu)梁水平面作為梁下支撐體系的立桿基礎(chǔ)，將支護(hù)的錨桿或錨索錨固在格構(gòu)梁內(nèi)，在設(shè)置格構(gòu)梁時(shí)需注意將結(jié)構(gòu)梁的投影中線需與格夠梁的中線重合。

2）架體抗傾覆施工技術(shù)

高大模板支撐體系研究，除了基礎(chǔ)承載能力研究外主要就是研究架體的抗傾覆能力，該內(nèi)容的研究直接關(guān)系到整個(gè)支撐體系能否有效地將上部結(jié)構(gòu)荷載及施工荷載傳遞至基礎(chǔ)，該項(xiàng)研究是確保整個(gè)支撐體系安全有效的一個(gè)重要因素，也是確保本工程能夠順利實(shí)施的重要保障。

在進(jìn)行該項(xiàng)技術(shù)研究前，研究小組組對(duì)普通滿堂支撐體系進(jìn)行受力分析及研究，發(fā)現(xiàn)支撐體系受力后首先是體系頂端出現(xiàn)位移，造成偏心受壓，隨著變形逐步加大，進(jìn)而引起整個(gè)支撐體系失穩(wěn)而傾覆，造成安全事故，因此研究小組考慮將上部結(jié)構(gòu)梁分兩次施工，利用梁下部先澆筑的砼形成田字型框架結(jié)構(gòu)，將支撐體系頂部固定，控制支撐體系頂部位移，減小受力后的偏心受壓變形，以此提高支撐體系抗傾覆能力。

由于本工程位于市政邊坡上，其支撐體系非常規(guī)的矩形，而是自身極不穩(wěn)定的倒三角形，為了增加支撐體系的抗傾覆能力，研究小組通過研究，要求在實(shí)施階梯型支撐基礎(chǔ)時(shí)，在基礎(chǔ)砼中預(yù)埋HPB300級(jí)直徑為20厘的圓鋼拉環(huán)，用直徑為14mm的鋼絲繩將整個(gè)支撐體系向邊坡方向張拉，鋼絲繩用繩卡栓系在支撐體系的最外排主節(jié)點(diǎn)處，用花籃螺桿系掛在預(yù)埋環(huán)上，預(yù)埋環(huán)一端低于主節(jié)點(diǎn)，控制鋼絲繩角度在10-15度為宜，鋼絲繩水平間距4米，豎向間距6米，張拉力以鋼絲繩最大撓度100～200mm為宜。采用上述兩項(xiàng)抗傾覆措施后，可有效地大幅度提高整個(gè)支撐體系的抗傾覆能力，增加工程實(shí)施過程的安全性。

3）架體抗滑移施工技術(shù)

普通高大模板支撐體系通常是搭設(shè)在場地較平整或較規(guī)則的支撐面上，因本工程位于坡度較大的市政邊坡上，因此在研究“高危邊坡上搭設(shè)超高大滿堂支撐體系施工技術(shù)”時(shí)還需要研究架體底部的抗滑移能力。

根據(jù)前面分析可知，本工程實(shí)施體量較大，在確保實(shí)施過程安全的前提下，為了加快施工進(jìn)度、減小施工難度、節(jié)約工程施工成本，實(shí)施方案要求在上部結(jié)構(gòu)梁投影位置布置階梯型支護(hù)格夠梁，在格夠梁水平面上搭設(shè)結(jié)構(gòu)梁的支撐體系，可滿足梁下支撐體系的受力要求，而結(jié)構(gòu)板下支撐體系立桿沒有可用的支撐面，因此只能支撐在邊坡噴錨的砼面層上。

在搭設(shè)立桿時(shí)用人工鑿打的方式將砼面層開鑿一個(gè)小平面用于支撐立桿，這樣容易造成立桿底部失穩(wěn)產(chǎn)生滑移而發(fā)生安全事故。為了提高整個(gè)架體的抗滑移性能，研究小組通過研究發(fā)現(xiàn)，在立桿底部設(shè)置水平向的橫向和縱向水平桿不能達(dá)到支撐體系抗滑移的要求，立桿在受力后其底部存在沿坡體面向下的滑動(dòng)趨勢，因此研究小組要求在支撐體系立桿底端沿坡體表面增設(shè)一根鎖腳桿，所有鎖腳桿采用對(duì)接或搭接沿坡面連通，形成整體受力，控制其受力后的滑動(dòng)，達(dá)到整個(gè)支撐體系穩(wěn)定可靠的目的。

4）上部大截面結(jié)構(gòu)二次施工技術(shù)

本工程最大梁截面為600*1600，每延米結(jié)構(gòu)自重達(dá)0.6*1.6*27=25.92KN/M，經(jīng)計(jì)算可得下部支撐體系立桿間距僅0.35m，對(duì)實(shí)施操作帶來非常大的困難，如將該截面梁砼分兩次施工，可有效減輕結(jié)構(gòu)自重，下部立桿經(jīng)計(jì)算，其間距可適當(dāng)放大，不但便于施工操作，而且減少了架料的投入，節(jié)約了工程施工成本。

對(duì)于梁板等受力構(gòu)件而言，在混凝土二次澆筑的結(jié)合面上，會(huì)產(chǎn)生拉、壓、剪等復(fù)雜應(yīng)力。但通過綜合分析，可確定對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)交結(jié)面影響較大的主要是剪應(yīng)力。兩次澆筑的材料間能否有效的共同工作取決于結(jié)合面上的剪應(yīng)力能否有效的進(jìn)行傳遞。結(jié)合面上的剪應(yīng)力主要由混凝土自身的抗剪強(qiáng)度和橫貫結(jié)合面的鋼筋抗拉強(qiáng)度共同承擔(dān)。

中國建筑科學(xué)研究院建議按如下公式驗(yàn)算結(jié)合面的抗剪承載力：

（1）

式中r為結(jié)合面剪應(yīng)力設(shè)計(jì)值；V為截面剪力設(shè)計(jì)值；I為截面慣性矩；S為截面的面積矩；b為截面寬度

（2）

考慮了梁上恒荷載和活荷載的最不利組合，經(jīng)計(jì)算求得施工縫截面上的剪應(yīng)力最大值-截面上混凝土抗剪和箍筋抗剪的合力為5.094N/mm2大于施工縫截面上的剪應(yīng)力2.735N/mm2，因此施工縫處的剪力能有效傳遞，可保證分別澆筑的混凝土能共同工作.

經(jīng)工程理論分析及實(shí)際驗(yàn)算，本工程計(jì)劃將600*1600大截面梁分兩層澆筑砼，施工縫預(yù)留在距梁底800mm處，滿足結(jié)構(gòu)受力要求，結(jié)構(gòu)安全可靠。

3、總結(jié)

通過對(duì)“高危邊坡上搭設(shè)超高大模板支撐體系施工技術(shù)”的研究，我們可以有效地對(duì)施工過程中的安全因素進(jìn)行掌握和控制，在確保施工作業(yè)安全的同時(shí)還減少了工程中的周轉(zhuǎn)材料投入，選擇適合本工程實(shí)際情況的施工方案，從而節(jié)約了工程成本，產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益，為后續(xù)類似工程提供了參考借鑒作用。