水工建筑物中高大模板支撐體系方案探討

鄧文華

（浙江省水電建筑安裝有限公司，浙江 杭州 310053）

近年來(lái)，隨著沿海平原地區(qū)治理內(nèi)澇工作的全力推進(jìn)，大型的排澇泵站在各地興建，此類泵站廠房由于裝機(jī)容量大，對(duì)廠房的凈高、跨度和空間有較高需求，因此屋面結(jié)構(gòu)施工時(shí)需采用高大模板支撐體系。高大模板支撐體系具有高度高、跨度大、承受荷載大的特點(diǎn)，選用合理安全的方案對(duì)確保工程的安全至關(guān)重要。

1 工程概況

風(fēng)棚碶排澇泵站設(shè)計(jì)排澇流量80m3/s，共設(shè)6臺(tái)機(jī)組，裝機(jī)總功率4800kW，為大（2）型，水閘為3孔×6m。泵站建筑物地面以下共1層，層高4m；地面以上共3層，一層層高6m，二層層高4m，三層層高4m，建筑總高度22.97m。

泵室廠房斜屋面凈空高度18.73～22.73m，屋面跨度14.16～23.65m，長(zhǎng)度41.00m，斜屋面采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)縱橫框架梁柱及圈梁。

2 高大模板支撐體系構(gòu)造情況

2．1 基本情況

高大模板支撐體系使用部位為泵室廠房上游側(cè)及廊道屋面砼滿堂架。其搭設(shè)范圍為13.7m×41.0m區(qū)域，其搭設(shè)區(qū)域?yàn)橐粎^(qū)上游側(cè)區(qū)和二區(qū)廊道區(qū)，上游側(cè)區(qū)為一區(qū)，區(qū)域范圍為4.75m×41m，底板為15cm厚砼結(jié)構(gòu)平臺(tái)；廊道區(qū)為二區(qū)，為4.60m平臺(tái)上8.8m×39.2m的孔洞；一區(qū)、二區(qū)的支模架頂均為主泵房四坡屋面，屋頂高程為18.8～22.973m,屋面板厚為12cm，屋面橫向梁為0.35m×1.2m、0.3m×0.8m 2種型號(hào)梁；縱向?yàn)?.35m×0.8m、0.25m×0.6m、0.3m×0.8m、0.3m×0.7m 4種型號(hào)梁。

2．2 支模架組成

采用Ф48×3.5鋼管、扣件、頂托等構(gòu)成的支模架，立桿和水平桿是主要受力構(gòu)件，剪刀撐是一種保障整體支模架的高強(qiáng)度和高穩(wěn)定性的支撐桿件，同時(shí)擁有強(qiáng)化支模架對(duì)于水平和垂直作用力的韌性，扣件是支模架組織整體的連接件和傳力件。

2．3 支模架基礎(chǔ)

一區(qū)：主泵房上游側(cè)區(qū)為4.60m高程C30砼基礎(chǔ)，板厚15cm；二區(qū)：廊道區(qū)為底部采用0.5m×0.3m×1.2m的H型鋼橫向鋪設(shè)于4.6m高程平臺(tái)上，在H型鋼上縱向鋪設(shè)40.5m（9m+9m+9m+9m+4.5m）長(zhǎng)的20a#槽鋼。

2．4 垂直荷載傳力路線

施工荷載→多層板、方木→水平桿→頂托、立桿→基礎(chǔ)或結(jié)構(gòu)板面。

3 施工前準(zhǔn)備工作

3．1 材料準(zhǔn)備

3．1．1 鋼管

支模架施工材料準(zhǔn)備中，鋼管是非常重要的一個(gè)部件，通常鋼管落地支模架的鋼管材質(zhì)選用的是48mm×3.5mm的尺寸，而且要選用強(qiáng)度等級(jí)為Q235-A的高強(qiáng)度鋼材，同時(shí)在支模架選取鋼管樣品時(shí)，要首先選取具有國(guó)家檢測(cè)資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，各項(xiàng)檢測(cè)合格后才可以投入施工使用。

3．1．2 扣件

支撐體系施工中扣件也是普遍通用的一個(gè)連接材料，扣件的選取要選用符合國(guó)家安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的鑄造型扣件，同時(shí)在扣件選取過程中要仔細(xì)檢查扣件是否存在鑄造缺陷，以保證在施工過程中扣件能夠和鋼管貼合匹配，在緊縮鋼管時(shí)要保證扣件的最小開口距離為5mm以上。最后將扣件樣品送至具有檢測(cè)資質(zhì)的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)符合后方可投入施工使用。

3．1．3 支模架頂托

采用可調(diào)節(jié)實(shí)心不銹鋼頂托絲桿，本工程支模架頂托主要為上托和底托，支模架頂托規(guī)格選為實(shí)心M32mm×600mm。頂托絲桿進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)有產(chǎn)品合格證及質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告，頂托受壓承載力設(shè)計(jì)值不應(yīng)小于40kN，支托板厚不應(yīng)小于5mm，變形不應(yīng)大于1mm。頂托絲桿的螺桿與支托板焊接應(yīng)牢固，焊縫高度不得小于6mm，螺母厚度不得小于30mm。支模架主要桿件有：立桿、橫桿、水平拉桿、剪刀撐、掃地桿等。

3．1．4 主要材料表

主要材料計(jì)劃如表1。

表1

3．1．5 機(jī)具準(zhǔn)備表（如表2）

表2

3．2 人員準(zhǔn)備

根據(jù)搭設(shè)工程量和工程進(jìn)度要求，投入專業(yè)技術(shù)工人及普工共70人，確保在45天內(nèi)完成施工任務(wù)。

3．3 技術(shù)準(zhǔn)備

（1）施工方案要通過項(xiàng)目技術(shù)人員的參與制定，以支模架的搭設(shè)工作人員數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)配合完成，期間所有技術(shù)工人都需要具有一定的從業(yè)資格。

（2）在搭設(shè)鋼管、頂托絲桿、扣件的過程中，首先要對(duì)安裝材料監(jiān)管驗(yàn)查，不具備施工標(biāo)準(zhǔn)的配件要及時(shí)淘汰，同時(shí)將檢測(cè)過的材料進(jìn)行分類儲(chǔ)存。

（3）應(yīng)對(duì)搭設(shè)用的鋼管、扣件、頂托絲桿等進(jìn)行檢查驗(yàn)收，不合格的構(gòu)配件嚴(yán)禁使用，經(jīng)檢驗(yàn)合格的構(gòu)配件應(yīng)按品種、規(guī)格分類堆放整齊。

（4）對(duì)支模架立桿底腳位置進(jìn)行定位放線。

（5）檢查現(xiàn)場(chǎng)支模架搭設(shè)的范圍是否與支模架方案相一致。

4 施工方案

4．1 搭設(shè)工藝流程

一區(qū)：材料準(zhǔn)備及檢查→放線→墊木板→立桿定位→擺放掃地桿→豎立桿并與掃地桿扣緊→裝掃地小橫桿，并與立桿和掃地桿扣緊→裝第一步大橫桿并與各立桿扣緊→安第一步小橫桿→第X步縱桿和橫桿（每根梁底中部均采用頂托，板底采用旋轉(zhuǎn)扣件）→剪刀撐。

二區(qū)：材料準(zhǔn)備及檢查→放線→橫向鋪設(shè)H型鋼→縱向鋪設(shè)20a#槽鋼→焊接Ф25mm鋼筋（L≥10cm）→立桿定位→擺放掃地桿→豎立桿并與掃地桿扣緊→裝掃地小橫桿，并與立桿和掃地桿扣緊→裝第一步大橫桿并與各立桿扣緊→安第一步小橫桿→第X步縱桿和橫桿（每根梁底中部均采用頂托，板底采用旋轉(zhuǎn)扣件）→剪刀撐。

4．2 搭設(shè)的方法

4．2．1 支模架立桿布置如下

（1）0.35m×1.2m、0.35m×0.8m、0.3m×0.8m、0.3m×0.7m梁：首先沿梁縱軸線方向在梁底設(shè)立2排立桿，2排立桿至中心線的間距各為10cm（立桿采用頂托至于梁底，如現(xiàn)場(chǎng)條件受限制，也可采用雙扣件連接），然后以這2排立桿為中心點(diǎn)橫向間距0.325m兩側(cè)各設(shè)立1排立桿，立桿縱向間距≤0.8m。（2）0.25m×0.6m梁：首先沿梁縱軸線方向在梁底中心設(shè)立1排立桿（立桿采用頂托至于梁底，如現(xiàn)場(chǎng)條件受限制，也可采用雙扣件連接），然后以梁中心軸線橫向間距0.4m兩側(cè)各設(shè)立1排立桿，立桿縱向間距為0.8m。（3）屋面板：按每2根相鄰梁之間的間距進(jìn)行均勻分布立桿，屋面板的立桿縱橫向間距不得大于0.8m，其立桿縱橫向具體間距經(jīng)計(jì)算后得出。（4）經(jīng)計(jì)算立桿步距不超過1.5m。

4．2．2 立桿構(gòu)造要求如下

（1）地基基礎(chǔ)：一區(qū)（主泵房上游區(qū)）采用C30砼底板基礎(chǔ)，砼板厚15cm，立桿下放置200mm×200mm×50mm木墊板，墊板均應(yīng)準(zhǔn)確地放在定位線上。二區(qū)（主泵房廊道區(qū)）采用H型鋼基礎(chǔ),首先采用H型鋼橫向平鋪在4.60m砼平臺(tái)上，然后在平臺(tái)兩端砼板上用預(yù)埋的Ф20mm鋼筋環(huán)扣牢，壓上100mm×10mm×8mm的鋼板，用螺栓固定；然后縱向按立桿分布要求鋪設(shè)40.5m長(zhǎng)的20a#槽鋼，在槽鋼與H型鋼相交的四腳邊用Ф25mm鋼筋點(diǎn)焊，固定槽鋼；最后在放出立桿位置的中心點(diǎn)上將長(zhǎng)10cm的Ф25mm鋼筋焊接在槽鋼上。

（2）立桿：立桿的施工在接長(zhǎng)接頭部分要使用扣件進(jìn)行連接，同時(shí)根據(jù)扣件的交錯(cuò)布置將2個(gè)鄰位的立桿設(shè)置到同步接頭處，臨近的立桿和兩端接頭位置的交錯(cuò)距離要保持在500mm以上，同時(shí)將立桿的全部接頭距離控制在步距的1/3內(nèi)。屋面底模選用18mm厚九夾板，內(nèi)楞采用50mm×70mm的落葉松方木，間距200mm。

（3）水平桿：①縱向水平桿：支模架縱向水平桿的搭設(shè)方式是通過立桿按步進(jìn)行搭設(shè)的，利用直角扣件和立桿的固定，將立桿設(shè)置在縱向水平桿外側(cè)，平均1根縱向水平桿的長(zhǎng)度要在3跨步以上，同時(shí)將縱向水平桿和對(duì)接扣件按照2根相鄰縱向水平桿的接頭不應(yīng)設(shè)置在同步或同跨內(nèi)，不同步或不同跨2個(gè)相鄰接頭在水平方向錯(cuò)開的距離不應(yīng)小于500mm，各接頭中心至最近主接點(diǎn)的距離不應(yīng)大于縱距的1/3進(jìn)行連接，如圖1所示。②橫向水平桿：作業(yè)層主節(jié)點(diǎn)處必須設(shè)置1根橫向水平桿，用直角扣件扣接且嚴(yán)禁拆除。作業(yè)層非主節(jié)點(diǎn)處的橫向水平桿，宜根據(jù)支承腳手板的需要等間距設(shè)置，最大間距不應(yīng)大于縱間距的1/2。

圖1

（4）掃地桿：支模架搭設(shè)時(shí)必須設(shè)置縱、橫向掃地桿，縱向掃地桿采用直角扣件固定在距離鋼管底端不大于200mm處的立桿上，橫向掃地桿采用直角扣件固定在緊靠縱向掃地桿下方的立桿上。

（5）剪刀撐：將立架體的橫、縱、內(nèi)、外3mm處設(shè)置剪刀撐，從頂部到底部連續(xù)安裝豎向?qū)挾葹?m的剪刀撐，同時(shí)在豎向剪刀撐的上方交角處安裝水平剪刀撐，水平剪刀撐使用可旋轉(zhuǎn)扣件與水平桿和立桿進(jìn)行固定，保證在安裝過程中旋轉(zhuǎn)扣件的階段距離要小于150mm。同時(shí)安裝間距要超過3m，與地面交角為45°～60°，其對(duì)接方法與立桿對(duì)接方法是一致的。

4．3 支模架驗(yàn)收

支模架施工結(jié)束后要根據(jù)航管部門的驗(yàn)收意見，參照《建筑施工扣件式鋼管支模架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130-2011）的相關(guān)要求進(jìn)行驗(yàn)收檢查。

（1）支模架搭設(shè)后其全部設(shè)施的扣件螺絲擰緊扭力要通過扳手進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)將重要施工部位和其他施工部位進(jìn)行區(qū)分，再根據(jù)抽樣和重點(diǎn)方式進(jìn)行全方位檢驗(yàn)。（2）檢驗(yàn)連墻件時(shí)要通過周圍砼柱的所在位置測(cè)算連墻件和連接處的跨步距離，通常為一步一道的方式進(jìn)行設(shè)置。（3）剪刀撐的檢驗(yàn)要保證其施工后與地面交角為45°～60°，同時(shí)垂直剪刀撐的設(shè)置以四跨為基礎(chǔ)參考，水平剪刀撐為兩跨。（4）桿件搭接的檢驗(yàn)中要根據(jù)立桿的對(duì)接進(jìn)行檢驗(yàn)，其中頂層可以采用搭接，頂面橫桿和剪刀撐的搭接要高于100cm，而且要保證在搭接過程中使用3個(gè)以上扣件固定。

4．4 砼澆筑

屋面砼為C30F50商品砼，屋面板厚120mm，采用砼罐車配合2輛汽車泵澆筑砼，砼澆筑時(shí)采用振搗器振搗密實(shí)。砼澆筑順序?yàn)椋菏紫葷仓?8.80m高程屋面1.20m寬平臺(tái)的四周砼，然后用2臺(tái)汽車泵對(duì)稱澆筑斜屋面砼，澆筑時(shí)由底至高的順序?qū)ΨQ澆筑，澆筑高程為18.8～22.973m，砼澆筑完成后及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，砼強(qiáng)度達(dá)到100%后方可拆除模板。

4．5 支模架拆除

4．5．1 準(zhǔn)備工作

拆除施工過程中首先要檢查支模架的結(jié)構(gòu)是否符合拆除要求，地面和支架上的雜物是否清除，施工單位要有效指揮相關(guān)工作人員設(shè)置圍欄和警戒，同時(shí)在拆除過程中要設(shè)置專人看管，以保證拆除施工安全可靠。

4．5．2 拆除程序

（1）拆除支撐系統(tǒng)時(shí)，施工技術(shù)人員要在拆除前確認(rèn)支撐是否需要，經(jīng)過行管部門和監(jiān)理單位的檢測(cè)后，混凝土強(qiáng)度合格的情況下才能夠進(jìn)行拆除。

（2）拆除順序?yàn)楹笾炔穑戎Ш蟛?，先拆非承重模板，后拆除承重模板。拆除跨度較大的梁底模時(shí)，先應(yīng)從跨中開始，分別拆向兩端。拆模時(shí)不要用力過猛，拆下來(lái)的木料要及時(shí)運(yùn)走、整理，分類堆放整齊。

（3）拆除時(shí)應(yīng)設(shè)置警戒區(qū)和警戒標(biāo)志，安排專人負(fù)責(zé)警戒。

5 高大模板支撐體系計(jì)算

根據(jù)住房城鄉(xiāng)建設(shè)部《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理規(guī)定》（住建部令第37號(hào)）有關(guān)“超過一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程范圍”中混凝土模板支撐工程：搭設(shè)高度8m及以上或搭設(shè)跨度18m及以上或施工總荷載（設(shè)計(jì)值）15kN/m2及以上，或集中線荷載（設(shè)計(jì)值）20kN/m及以上。搭設(shè)方案確定后，需對(duì)屋面板、縱橫梁、立桿基礎(chǔ)分別進(jìn)行荷載分析計(jì)算，此處僅以屋面板計(jì)算為例說明，計(jì)算過程略去。

屋面板厚120mm，考慮屋面坡度約為19.4°，板厚按折算厚度130mm計(jì)算。

5．1 模板支撐體系設(shè)計(jì)（如表3）

表3

設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如圖2～4。

圖2 模板設(shè)計(jì)平面圖

5．2 荷載設(shè)計(jì)（如表4）

表4

5．3 模板驗(yàn)算（如表5）

表5

6 結(jié)語(yǔ)

高大模板支撐體系搭設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)性、綜合性的工作，涉及到框架柱、框架梁和頂板模板安裝，具有較大的危險(xiǎn)性。因此，施工人員應(yīng)結(jié)合建筑工程的特點(diǎn)，對(duì)搭設(shè)方案進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)和計(jì)算，并采取科學(xué)的、合理的搭設(shè)方式，搭設(shè)方案需經(jīng)專家論證后方可實(shí)施。同時(shí)工程建設(shè)各參與方要認(rèn)真履行各自的義務(wù)，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范規(guī)定進(jìn)行施工，確保支撐體系的搭設(shè)質(zhì)量與安全。本工程模架體系搭設(shè)驗(yàn)收合格，確保了泵室建筑物廠房結(jié)構(gòu)順利結(jié)頂，為泵站提前實(shí)現(xiàn)排澇目標(biāo)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

圖3 模板設(shè)計(jì)縱向剖面圖

圖4 模板設(shè)計(jì)橫向剖面圖