刘 武 吕继敏 张兴建
随着工业生产现代化发展的需要,大跨度、大空间及特殊功能需要的建设结构体逐渐增多,大截面、大跨度、超高混凝土结构体支模架体系的设计与施工已成为工程界热门的研究课题。近年全国发生多起支模架倒塌事故,超高、超重、大跨度支模架体系的设计与施工技术的研究已迫在眉睫。本文项目为超高、超重、大跨度混凝土工业射线探伤室,因门架、扣件式钢管支架是目前建筑施工最常用的脚手架形式,安拆便捷,可周转使用,成本低廉,本项目选用重型门架、扣件式钢管支架为支撑体系。本文介绍超高、超重、大跨度混凝土工业射线探伤室支模架系统的设计与施工,供同行参考。
1 工程概况
杭州杭氧迁扩建项目群中有一项目单体为450 kV X射线探伤室两个,内置15台 X射线机,占地面积1 507 m2,总建筑面积2 095 m2,设计使用年限 50年,建筑高度 15.1 m,为现浇钢筋混凝土结构。两探伤室平面建筑尺寸为14.5 m×25.5 m,17.5 m×34 m,檐口高14.95 m,屋面梁截面尺寸500 mm×1 500 mm,梁底标高13.5 m,屋面板厚350 mm,探伤室四周为封闭式混凝土墙体,墙体混凝土的干容重不小于2.35 t/m3,墙厚为650 mm,混凝土设计等级为C30。混凝土总量2 700 m3。设计要求混凝土的干容重不小于2.35 t/m3,四周及顶混凝土不得有裂缝。
2 支模架设计
2.1 方案选择
本项目梁的最大跨度为17.5 m,最大梁截面尺寸500 mm×1 500 mm,结构板厚350 mm,梁、板底模支架自基础起最大搭设高度为15.6 m,考虑到施工安全、可操作性及经济性等因素,该项目模板支撑架采用HR重型门式架和扣件式钢管模板支撑相结合的模板支撑系统。其中500 mm×1 500 mm梁采用HR重型门式架,350 mm厚板采用扣件式钢管模板支撑架。
2.2 设计及计算简述
1)设计方案选取。本项目支模架系统采用PKPM软件计算,支模架高度为16 m。HR重型门式架(立杆φ 57)垂直于 500 mm×1 500 mm梁,门架之间间距900mm(门架与外墙距离小于500 mm),每榀门架高度不大于1.9 m(取1.9 m,门架宽 1 m),门架采用交叉拉杆连接,门架整体采用钢管扣件加固,每层门架需设置纵横水平加固杆进行加固拉结,形成整体,扫地杆离地高200 mm连续设置,水平加固杆采用φ 48×3.2钢管,梁底托梁采用2φ 48×3.2钢管。屋面板支模架立杆间距 700 mm×700 mm,步距1 500 mm,板底承重水平杆与立杆采用双扣件连接,板底小楞采用60 mm×80 mm木方平放布置,间距200 mm,支架四周及纵横向每4排竖向设置剪刀撑一道,高度方向每4排设3道水平剪刀撑,扫地杆离地200 mm连续设置,立杆基础素土夯实后或碎石夯实后通长铺设槽钢后立竖杆,钢管全部选用φ 48×3.2钢管。模板选用18 mm厚多层板,扣件材质为可锻铸铁,支撑架配U形可调托座,模板支架在高度方向每步水平杆与墙顶紧。
2)荷载取值。依据荷载规范及类似工程经验,荷载取值:板模板自重0.3 kN/m2,梁模板及木方自重0.5 kN/m2,支架自重0.15 kN/m,新浇筑混凝土自重 24 kN/m3,梁板钢筋自重1.5 kN/m3,1.1 kN/m3,施工人员及施工设备重2.0 kN/m2,振捣荷载2.0 kN/m2。分项系数取值:梁板模板及支架自重、新浇筑混凝土自重、钢筋自重分扣件式钢管支架及门式支架分别取1.35及1.2;人员及设备施工荷载、振捣荷载叠加取1.4计算。
3)强度验算。强度计算及验算结果显示:各项均满足要求。
3 施工管理及控制
3.1 施工方案的确定
3.1.1 混凝土浇筑方案确定
考虑到超高大建筑物的施工难度及混凝土的防辐射要求,经多方专家认证决定采取二次浇筑施工方案,水平施工缝呈凹形折线,设置在墙体牛腿面标高处,确保满足防辐射要求。二次浇筑的剩余墙体及屋面梁板一次浇筑成型,墙体部分混凝土绕墙周循环连续浇筑,竖向分层高度不大于500 mm;屋面梁板部分混凝土先浇筑梁后浇筑面板,梁浇筑及振捣遵循由梁中心向两端对称扩展原则;面板浇筑及振捣遵循由中心向四周原则,确保支模架整体受力均匀。
3.1.2 支模架搭设要求
1)扣件式支模架搭设要求。a.水平杆:立杆之间按步距1.5 m满设双向水平杆,并与立杆相交处扣接牢固,外围水平杆设于立杆内侧,其余纵横向水平杆均分别设于立杆同侧,便于剪刀撑和斜杆与立杆相交处扣接;b.剪刀撑:沿四周及中间每隔4排纵横向设一道竖向剪刀撑,由底至顶连续设置,与立杆相交处用旋转扣件扣接;沿四周及中间每隔4排立杆沿高度方向共设置4道水平剪刀撑,顶部2道加强;c.立杆:立杆接长必须采用对接扣件连接,对接接头应交错布置,且相邻立杆接头不应设置在同步内;同步内接头间高度方向错开的距离不宜小于500 mm,且各接头中心距主节点距离不宜大于步距的1/3;立杆垂直度偏差不大于0.75%且不大于60 mm;立杆与板底水平杆采用双扣件连接。2)门式支模架搭设要求。a.门架安装搭设应纵横向排列整齐,自一端延伸向另一端,自下而上按步架设,上下保持垂直,并逐层改变搭设方向,整架垂直度偏差不大于 H/400即40 mm(H为整架高度)。b.交叉支撑:门架两侧设置交叉支撑,并与门架锁销锁牢,如因施工需要,个别部位需要拆除的,应先用钢管扣件加固可靠后方可临时拆除。c.可调支座设置:可调底座顶实,不浮动不松动,并与整架保持垂直;可调托座调节至整架要求高度,顶托上使用双钢管进行承载,但可调底座和可调托座的调节长度均不得超过200 mm。d.纵横水平加固杆:门架每两步设置一道纵横水平加固杆,加固杆应设置在立杆节点位置或靠近立杆节点的位置。纵横水平杆应设置在立杆内侧,其长度不小于3跨,纵横水平加固杆接长采用对接并交错布置,并按规范要求设置剪刀撑。3)模板铺设要求。模板铺设跨度大于4 m时,按2%的高度起拱。
3.1.3 施工使用要求
材料施工中,严格控制钢管、扣件、板材、木方等材料的进场验收,不合格产品不得使用。浇筑过程中,严格遵循混凝土浇筑方案,采用由中部向周边扩展原则,确保支模架施工过程中均衡受载;严格控制实际施工荷载不超过设计荷载,钢筋等材料不得集中堆放在支架上;派人检查支模架支承情况,发现支架沉陷、松动、变形等情况,及时采取解决措施。
3.2 施工过程控制
把好材料进场质量验收关,做到不合格产品不得进场;把好技术交底关,组织技术人员、班组吃透施工图及施工方案,做到人人对施工过程、施工技术了如指掌,并随时接受监理、业主、质检站的监督和检查。把好工序检查验收关,严格按照施工方案检查门架及钢管支架间距设置;严格按规范要求逐层抽样检查支模架扣件扭力矩、锁销锁固情况,并对梁板底水平杆与立杆连接扣件扭力矩全数检查;逐层验收合格后方可进行上层支模架安装,并严格控制立杆垂直度偏差。各工序严格按照规范及施工方案要求验收,并要求相关责任人签字验收形成文字记录。
3.3 应急预案
1)支模架局部变形、下陷。混凝土浇筑过程中,监控专员一旦发现支架局部变形或下陷应立即通知项目经理及施工负责人,必要时停止作业,及时疏散施工人员,马上卸掉板上的混凝土,对整体支模架进行加固,再次验收通过后方可再施工,确保超高超重支模架安全。2)火灾。现场施工危险源部位准备干粉灭火器,并对所有现场作业人员进行灭火器使用教育,一旦起火,迅速灭火,并及时通知项目经理;火势现场不能控制的立即组织非应急人员疏散;在火势扩大蔓延时,立即拨打119,寻求第三方援助,并组织抢救生命及财产,保护现场。3)触电。发现有人触电时,应立即切断电源或用干木棍、竹竿等绝缘物体把电线从触电人身上移开,使伤员尽早脱离电源,及时通知项目经理,对神智清醒者,应让其在通风处休息,观察病情变化;对已失去知觉者,仰卧地上,解开衣服等,使其呼吸不受阻碍;对心跳呼吸停止的触电者,应立即进行人工呼吸和胸外心脏按压等抢救措施。4)高空坠落。发现坠落伤员,应及时通知项目经理,并观察伤员,尽快掌握受伤部位,必要时拨打120,松解伤员衣扣,实施止血、人工呼吸等应急抢救,不得随意移动伤者。
4 结语
本项目通过多方专家论证、研究通过了此项超高、超重支模架专项方案。现场实施严格遵循此方案,施工过程中未出现异常,混凝土成功浇筑,密实度符合防辐射要求,实践证明该方案切实可行,安全实用,有较好的经济效益,可供借鉴推广。
[1] 范晓川.空冷柱外模施工工艺[J].山西建筑,2009,35(22):159-160.
