模板支撐體系在污水處理廠中的應(yīng)用分析

姜婷婷

中鐵二十一局集團(tuán)第四工程有限公司 青海 西寧 810000

1 工程特點(diǎn)

喀什市第二污水處理廠提標(biāo)改造項(xiàng)目位于喀什市東部新城多萊特巴格鄉(xiāng)15村污水處理廠內(nèi)，項(xiàng)目主要承載的是喀什市東部新城的居民生活污水處理。通過(guò)提標(biāo)改造，采用國(guó)內(nèi)較為成熟的厭氧、缺氧、好氧（AAO）脫氮除磷工藝，使污水處理廠出水質(zhì)量由原來(lái)的32000立方一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)全部提高到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。施工中重點(diǎn)單位工程為生化池，其尺寸為：長(zhǎng)39.0m，寬30.0m，池體高度6.5m。生化池外池壁墻體底部厚度700mm，頂部厚度500mm。生化池分為厭氧池、曝氣池、沉淀池三部分。其中厭氧池設(shè)計(jì)6.5m高弧形墻模板安裝施工，沉淀池涉及有60°傾斜角度斜板模板安裝加固，跨度30.0m矩形梁支撐體系超過(guò)一定規(guī)模危險(xiǎn)性模板專項(xiàng)施工方案。

2 難點(diǎn)分析

2.1 厭氧池中弧形剪力墻模板的安裝以及加固

本工程平面面積大弧形墻高度大（6.5m）?；⌒螇ν庋刂荛L(zhǎng)達(dá)到4.39m。墻體寬度為500mm，底部水平方向加腋對(duì)模板安裝嚴(yán)密性要求較高且弧形墻中各處模板尤其是曲率變化位置容易出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)，導(dǎo)致澆筑混凝土漏漿或者澆筑后觀感不佳。且由于墻體中模板端頭不閉合受力不同不能產(chǎn)生整體抗拉強(qiáng)度，難以平滑過(guò)渡。

2.2 斜板支撐

沉淀池中的傾斜模板傾斜60°板厚度為100mm混凝土采用泵車澆筑后傾斜模板底部支撐體系如加固不當(dāng)不具有足有剛度難以承受混凝土的沖擊荷載。

2.3 大跨度梁模板支撐體系

沉淀池中荷載以及尺寸最大橫向矩形框架為L(zhǎng)3長(zhǎng)29.0m，寬0.4m，高3.50m，根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)線性荷載集中線荷載 20kN/m2，其長(zhǎng)度與線性荷載均達(dá)到超過(guò)一定規(guī)模危險(xiǎn)性模板支撐體系范圍。其模板支撐體系容易產(chǎn)生以下質(zhì)量問(wèn)題：若采用通常的橫桿支撐梁底模因其尺寸導(dǎo)致線性荷載過(guò)大易導(dǎo)致梁底模板炸開(kāi)。此外因梁高過(guò)大若不采取額外側(cè)向支撐也會(huì)導(dǎo)致梁上口模板傾斜影響混凝土澆筑后觀感質(zhì)量。

2.4 外池壁施工安全性要求較高

生化池外墻底部厚度700mm，頂部厚度500mm，墻體高度6.5m，根據(jù)混凝土澆筑施工計(jì)劃需連續(xù)約7小時(shí)，連續(xù)施工對(duì)安全措施要求較高。池壁鋼筋過(guò)高對(duì)于模板定位和加固要求高，不僅要保證整個(gè)體系的穩(wěn)定性還要兼顧模板位置準(zhǔn)確，以便于后續(xù)設(shè)備安裝定位。

3 支撐體系設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 厭氧池圓弧形剪力墻模板支撐體系施工要點(diǎn)

厭氧池中弧形墻起到回流。分隔不同水質(zhì)作用。同時(shí)污水中的腐蝕性微生物與化學(xué)成分對(duì)墻體防腐蝕有很高的要求，必須一次澆筑后墻體不留有縫隙、錯(cuò)臺(tái)。這就保證施工中不能采取傳統(tǒng)工藝。通過(guò)進(jìn)行BIM建模技術(shù)研究可行性通過(guò)，以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性之后決定將圓弧墻水平主鋼楞制成弧形來(lái)保證各弧形墻的弧度, 以多層膠合板及鋼管次楞、斜撐（每間隔3道立桿設(shè)置）組成的模板體系，放棄初步確定的鋼制弧形模板。主楞鋼管水平間距450mm弧形墻豎向鋼管間距450mm，止水螺桿矩形450mm布置采用雙螺帽加固。由于曲線原因，兩兩相鄰的模板邊楞間會(huì)形成夾角，內(nèi)側(cè)可能會(huì)因此產(chǎn)生縫隙，控制夾角約為0.3°-0.8°，在模板邊位置不變化的情況下，施工過(guò)程中采用打泡沫劑來(lái)彌補(bǔ)縫隙。

為了確保鋼筋綁扎后不發(fā)生位置變形增加整體穩(wěn)定性，確保高處作業(yè)人員安全。施工增加間隔250mm與墻體主筋規(guī)格相同的鋼筋焊接成梯子骨架（如圖1）。鋼筋梯子保證豎向橫向鋼筋焊接合格。橫向鋼筋在施工過(guò)程中兼做頂桿和模板安裝位置分割點(diǎn)，確?；⌒螇φw不發(fā)生偏移?；⌒螇Ψ殖?段施工，每段長(zhǎng)約3m。上一段施工完成后不拆除支撐體系以保證弧形墻整體性，為保護(hù)基礎(chǔ)筏板支撐體系底部滿鋪平整墊板。

圖1 鋼筋梯子安全通道圖

3.2 大跨度梁支撐體系設(shè)計(jì)要點(diǎn)

沉淀池中的L3跨度為30m，梁高度3.5m。其設(shè)計(jì)計(jì)算線性荷載為20kN/m2梁底部承受線性荷載以及施工中承受的沖擊荷載較大，通過(guò)專家論證專項(xiàng)施工方案，在梁底支撐橫桿下部中間增加一根立桿。本例以L3為例，取1m單位寬度計(jì)算[1]。

W=bh3/6=1000×35×35/6=37500mm3，I=bh3/12=1000×15×15×15/12=281250mm4

承載能力極限狀態(tài)

q1=γ0×[1.3×(G1k +(G2k+G3k)×h)+1.5×Q1k]×b=1.1×[1.3×(0.1+(24+1.1)×0.15)+1.5×2.5]×1=9.652kN/m

正常使用極限狀態(tài)

q=(γG(G1k +(G2k+G3k)×h))×b =(1×(0.1+(24+1.1)×0.1 5))×1=3.865kN/m

計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：

1、強(qiáng)度驗(yàn)算

Mmax=q1l2/8=9.652×0.32/8=0.109kN·m

σ=Mmax/W=0.109×106/37500=2.896N/mm2≤[f]=15N/mm2

滿足要求

2、撓度驗(yàn)算

νmax=5ql4/(384EI)=5×3.865×3004/(384×10000×281250)=0.145mm

ν＝0.145mm≤[ν]＝L/400＝300/400＝0.75mm

方案經(jīng)專家論證驗(yàn)證其可行性。支撐系統(tǒng)立柱接長(zhǎng)嚴(yán)禁搭接并搭設(shè)高度2m以上的支撐架體設(shè)置作業(yè)人員登高措施。并且按有關(guān)規(guī)定設(shè)置安全防護(hù)網(wǎng)。大跨度梁底部支撐體系。

支撐體系增加斜撐固定于外池壁以增強(qiáng)穩(wěn)定性，L3底模設(shè)置5m一處的分割點(diǎn)每處按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行10mm起拱。L3兩側(cè)的梁高范圍內(nèi)加固雙立桿并排間隔300mm，兩側(cè)梁高范圍內(nèi)水平桿間距為300mm，止水螺桿加固采取雙螺帽300mm矩形布置在L3梁模兩側(cè)。每間隔3道立桿加設(shè)一道斜撐于沉淀池內(nèi)外側(cè)墻體頂牢固定。鋼管立柱的掃地桿、水平拉桿、剪刀撐均采用?48.3×3.0mm鋼管，用扣件與鋼管立柱進(jìn)行連接扣牢，鋼管掃地桿、水平拉桿嚴(yán)格按照相關(guān)鋼管腳手架搭設(shè)規(guī)范進(jìn)行對(duì)接連接，剪刀撐采用搭接連接，搭接連接長(zhǎng)度不小于1000mm，并應(yīng)采用不少于3個(gè)旋轉(zhuǎn)扣件分別在離桿端不小于100mm處進(jìn)行固定。如下圖2及圖3。

圖2 模板支撐體系鋼管搭設(shè)立面圖

圖3 模板支撐體系實(shí)際效果圖

梁底處支撐體系在立柱底距地面200mm高處，沿縱橫向水平方向應(yīng)按縱下橫上的程序設(shè)掃地桿。設(shè)置一道水平拉桿支撐于L3底模，兩點(diǎn)各設(shè)置距離梁側(cè)模150mm立桿中間設(shè)置一道加強(qiáng)立桿，加強(qiáng)立桿間距保證不大于500mm，并置于梁底的中軸線位置上。保證梁底在澆筑混凝土中不炸模。

3.3 斜模板支撐體系要點(diǎn)：

沉淀池中斜模板角度為60°，厚度為100mm其主要承受沉淀池中水沖擊荷載。其施工中對(duì)支撐體系穩(wěn)定性、安裝精準(zhǔn)性要求較高。

準(zhǔn)備工作模板拼裝：斜板支撐體系采用?48.3×3.0mm鋼管，模板組裝要嚴(yán)格按照模板淑女裝尺寸進(jìn)行組拼安裝成整體，并在安裝過(guò)程中控制模板的尺寸偏差，要求模板的水平及垂直偏差均滿足相關(guān)設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，在安裝完模板后需對(duì)模板的背楞及加固進(jìn)行逐一檢查，符合審批后的模板工程專項(xiàng)方案要求。

模板的基準(zhǔn)定位工作：因斜板于沉淀池框架梁中生根，首先引測(cè)沉淀池的框架梁軸線，并以該軸線為起點(diǎn)對(duì)應(yīng)引出每條軸線，根據(jù)軸線與施工圖用墨線彈出斜板模板對(duì)應(yīng)的內(nèi)側(cè)及外側(cè)控制線，控制線按照距離安裝線10cm進(jìn)行控制，后期模板安裝過(guò)程中根據(jù)控制線對(duì)模板進(jìn)行校正處理；標(biāo)高控制利用水準(zhǔn)儀將建筑物水平標(biāo)高引測(cè)到相對(duì)固定的位置，再利用水平尺及鋼尺引入模板底側(cè)立桿鋼管上，后期運(yùn)用水平儀進(jìn)行標(biāo)高檢測(cè)，是模板標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)要求。

支模前對(duì)前一道工序的標(biāo)高、尺寸預(yù)留孔等位置按設(shè)計(jì)圖紙做好技術(shù)復(fù)核工作。對(duì)于傾斜面，增設(shè)一道斜向支撐作為構(gòu)造措施，驗(yàn)算時(shí)不考慮其受力，板底斜撐采用?48.3×3.0mm鋼管斜板底部采用同斜板底部長(zhǎng)度相同間距450mm斜鋼管支撐。鋼管立桿底部應(yīng)設(shè)墊木和底座，頂部應(yīng)設(shè)可調(diào)支托，支托于斜模板底部鋼管支撐固定好[2]。

3.4 安全保護(hù)措施

生化池墻體高度為6.5m，根據(jù)高處作業(yè)安全施工規(guī)范必須加設(shè)安全措施。各水池墻體頂部設(shè)置高度為1.5m防護(hù)鋼管。每間隔3道立桿加設(shè)一道斜撐并于曝氣池出設(shè)置專用上下人安全通道。為了保證混凝土施工中各水池內(nèi)外池壁穩(wěn)定性，采用鋼管將各水池分隔處墻體頂牢。外池壁采用鋼管于室外基坑固定以傳遞施工中水池內(nèi)產(chǎn)生的荷載[3]。

4 模板安裝技術(shù)要點(diǎn)

本工程生化池墻體高度較高且墻體厚度遠(yuǎn)大于一般墻體厚度，在模板安裝過(guò)程中除對(duì)模板的支撐體系進(jìn)行嚴(yán)格設(shè)計(jì)要求外，還需對(duì)模板安裝進(jìn)行嚴(yán)格技術(shù)控制。

4.1 模板配置要點(diǎn)

本工程末班的配置重點(diǎn)難點(diǎn)在厭氧池圓弧剪力墻設(shè)置較為復(fù)雜，為了保證工程施工尺寸與設(shè)計(jì)尺寸要求，本工程采用模板選擇上采用1.5cm厚壓合竹膠板模板，背楞和橫向固定鋼管采用?48.8型鋼管，在模板的拼裝設(shè)計(jì)過(guò)程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙及國(guó)家相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行模板大小的拼裝設(shè)計(jì)，在拼裝設(shè)計(jì)完成后按照設(shè)計(jì)要求對(duì)模板進(jìn)行加工制作并進(jìn)行編號(hào)，保證在后期施工安裝過(guò)程中做到一一對(duì)應(yīng)，以保證成型后的截面尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)于其他結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的防水剪力墻的模板配置嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范規(guī)定要求做到相互匹配。所有模板的配置均須進(jìn)行前期按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行二次設(shè)計(jì)工作，按照二次設(shè)計(jì)要求對(duì)換算出來(lái)的模板進(jìn)行深度加工制作。

4.2 模板的安裝要點(diǎn)

本工程因生化池設(shè)計(jì)高度為6.5m，且為地上一層，在施工前根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置及施工方案未進(jìn)行塔吊的安裝，所有吊裝均采用吊車及龍門架完成。在模板的拼裝過(guò)程中嚴(yán)格按照模板二次設(shè)計(jì)要求進(jìn)行拼裝，在拼裝過(guò)程中由于不是在安裝完成的鋼筋面上進(jìn)行拼裝，而是在地面拼裝完成后再進(jìn)行吊裝加固，所有在拼裝過(guò)程中須嚴(yán)格控制拼裝的順序和方向，必須講橫向模板先進(jìn)行拼裝再進(jìn)行豎向模板的拼裝。拼裝完成后的大面積（每塊大面積模板面積均在8m2左右）模板采用雙臺(tái)吊車進(jìn)行吊裝安裝，這對(duì)模板的吊裝工作難度相對(duì)較大，需要吊車、指揮人員及安裝人員的相互配合，待把模板吊裝到安裝位置后運(yùn)用人工運(yùn)用撬棒和固定器對(duì)大模板進(jìn)行位置調(diào)整，使模板固定在二次設(shè)計(jì)所安裝位置上，待剪力墻兩側(cè)模板同位置模板均固定在安裝位置上后運(yùn)用防水穿墻螺桿進(jìn)行對(duì)眼固定，以此來(lái)固定墻體厚度及模板的位置固定。對(duì)上述大模板按照要求整個(gè)剪力墻模板安裝到位后按照模板安裝工藝運(yùn)用鋼管作為背楞及橫向鋼管加固。加固過(guò)程中控制底邊模板控制線對(duì)模板的垂直度及平整度進(jìn)行隨時(shí)檢查并校正。待所有模板安裝加固完成后為防止大模板拼縫處及模板底部出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，對(duì)模板拼縫處及底部采用防水石膏進(jìn)行封堵。

由于本工程剪力墻的高度較高及厚度比一般剪力墻厚度厚，為防止在后期澆筑混凝土過(guò)程中出現(xiàn)由于混凝土壓力過(guò)大導(dǎo)致模板漲模跑?，F(xiàn)象，對(duì)模板的對(duì)拉螺桿及水平固定鋼管均要求較高，根據(jù)專項(xiàng)施工方案及專家論證結(jié)構(gòu)，所有對(duì)拉螺桿間距按照300cm梅花型布置且為雙螺帽加固。以保證后期混凝土的垂直度及外觀質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

目前生化池主體結(jié)構(gòu)施工已經(jīng)完成，從完成的混凝土面及工程的整體質(zhì)量要求均滿足設(shè)計(jì)要求，通過(guò)實(shí)踐該模板支撐體系，在混凝土澆筑過(guò)程中未發(fā)生任何安全、質(zhì)量問(wèn)題。靈活多樣、安全可靠、安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)性價(jià)比高是選擇扣件式鋼管腳手架支撐體系的原因。由于其工藝成熟，可參考準(zhǔn)技術(shù)標(biāo)注規(guī)范齊全，保證了方案數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、實(shí)用性。此外，由于技術(shù)成熟專家論證階段對(duì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)可也較為明確統(tǒng)一。只要做好設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的扣件式鋼管支撐體系也可以在主體結(jié)構(gòu)復(fù)雜的污水處理工程中靈活應(yīng)用。