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关键字:地铁车站高支模施工技术
中图分类号:U231文献标识码: A
1 工程概况
1.1工程简介
广州市轨道交通二、八号线延长线九标[石壁站]土建工程位于广州市番禺区谢石公路南侧。车站外包总长176.4米,车站总建筑面积8624.76 m2,车站主体结构设计为地下双层岛式车站,现浇钢筋砼箱型及箱形框架结构,车站分为单跨、双跨、多跨结构,跨度分别为17.1m、18.1m、21.6m、43.9m。车站负一层为站厅层,净高4.8m;负二层为月台层,净高7.22m。
车站采用明挖顺筑法施工,中板、顶板、侧墙、立柱混凝土浇筑时采用满堂红脚手架做模板支撑。
2 支架及模板施工
2.1 模板、支架构件选用要求
本车站施工选用如下模板、支架构件材料:18mm厚胶合模板;φ48,t=3.5mm钢管及配套顶托,φ16、φ14对拉螺杆,螺纹拉钩及φ8钢筋;100×100mm木枋;100×50×3mm方钢,10mm厚钢板及其他建筑材料。
所选用的的材料质量需符合现行国家标准规定。钢管表面平直光滑,无裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕和深的划痕。钢管上严禁打孔,钢管在使用前先涂刷防锈漆。
扣件材质必须符合《钢管脚手架扣件》(GB15831)规定:①新扣件具有生产许可证,法定检测单位的测试报告和产品质量合格证。对扣件质量有怀疑时,按现行国家规定标准《钢管脚手架扣件》(GB15831)规定抽样检测,不合格产品禁止使用。②旧扣件使用前,先进行质量检查,有裂缝、变形的严禁使用,出现滑丝的螺栓进行更换处理。③新、旧扣件均进行防绣处理。
2.2支架、模板施工
2.2.1 支架施工
中板、顶板支架采用φ48钢管搭设满堂红脚手架,设剪刀撑和扫地撑加以固定。中板、顶板满堂红脚手架设置图见图1。
脚手架搭设参数:
中板:横向1.2m,纵向0.9m,步距0.6m。
顶板:横向0.75m,纵向0.75m,步距0.6m。
2.2.2 模板施工
2.2.2.1 墙模板
采用1.8cm厚胶合板,由于侧墙均与中板或顶板一次性浇注,支撑采用满堂红脚手架施工,模板支撑系统事先进行受力检算,确保支撑系统强度、刚度、稳定性满足施工要求。先背竖带再背横带,用10*10的方木,横向间距0.6m,竖向间距0.45m。
在浇筑底板时,埋设地锚,间距为每米一个,用以顶住斜撑和墙模,并且可以拉住模板,以防上浮。
2.2.2.2 柱模板
模板采用1.8cm厚胶合板。先背横向方木,间距0.3m,再背竖向钢管拉杆锁住,并用斜撑加以加固。
在柱模施工时,对柱脚边不平整处,应用人工凿除松动混凝土,柱模固定时,应对准下面控制线,上部拉线,进行水平垂直校正。
2.2.2.3 板模板施工
板使用大块胶合板作模板,顶托上方先背纵向方木,然后再背横向方木,间距0.3m,模板材料质量符合现行国家标准和规定,“2×4”木条作格栅,应相互错开接头,钢管搭成满堂排架。
2.2.2.4 施工缝模板的支设方法
施工缝是导致漏水的薄弱环节,必须仔细地施工,加强施工缝处混凝土的浇灌、振捣和养护,保证混凝土的密实,确保混凝土的自防水功能。本工程的施工缝有底板、中板上的竖向施工缝和板的横向施工缝。根据设计要求,施工缝处采用快易收口网封堵,支设方便,并且可以有效地防止漏浆。施工缝处模板的支设见图2。
2.2.2.5 支模质量要求
本工程采用泵送商品混凝土浇筑施工,对模板工程的施工质量尤其是防漏浆、防跑浆等提出了更高的要求;结合本工程的实际特点,为了确保工程创优,模板工程施工质量将按如下要求执行。
支模前应先根据设计图纸弹出模板边线及模板的控制线,墙面模板检查和验收通过这些相对应控制点的连线。模板的接缝和错位不大于2.5mm。模板实测允许偏差见表1规定,其合格率严格控制在90%以上。
表1模板安装允许偏差
2.2.2.6模板的拆除
模板的拆除, 侧模应在能保证混凝土表面及棱角不受损坏时(大于1N/mm2 )方可拆除。底模及其支架拆除,其混凝土的强度必须符合表2的规定。
表2 混凝土强度表
模板拆除的顺序和方法, 应按照配模设计的规定进行, 遵循“后支先拆、先支后拆、先非承重部位、后承重部位以及自上而下”的原则。重大复杂的模板拆除应有拆模方案。拆模时, 严禁用大锤和撬棍硬砸硬撬。
为了严格掌握拆模时间,中板、顶板混凝土施工时,多做一组混凝土抗压强度试件,根据试件的早期强度来确定拆模的具体时间。
拆模时,操作人员应站在安全处,以免发生安全事故。待该段模板全部拆除后,方准将模板、木方、支撑等运出堆放。拆下的模板等配件,严禁抛扔,要有人接应传递,按指定地点堆放。并做到及时清理、维修和涂刷脱模剂,以备待用。
2.2.3脚手架抗浮措施
本工程中侧墙高度较高,在浇注时均产生相当的浮力。为阻止该浮力,基坑内的脚手架用φ8钢筋与底板预留的φ16地锚锚固,地锚按纵向间距3000mm,横向间距1600mm设置。
3 模板支撑系统稳定检算
本方案是对标准段侧墙及顶板模板方案进行检算,按侧墙厚度700mm、板厚度800mm,浇注高度7.0m来进行计算。
3.1模板与支架材料力学性能
各构件力学性能见表3、表4、表5。
表3木枋力学性能表
表418mm厚木模板材料力学性能表
表5扣件式钢管支架材料力学性能表
3.2侧墙支架设计、检算
侧墙采用1.8cm厚胶合板;在模板外侧设间距300mm的100×100mm方木做为竖带;竖带外侧设间距600mm的100×100mm方木做为横带;支撑系统采用Φ48,t=3.5mm满堂红钢管脚手架,满堂红脚手架的立杆间距750×750mm,步距600mm,钢管顶在横带外侧;侧墙浇筑高度按7.0m计算。
3.2.1 荷载计算
3.2.1.1采用内部振捣器,新浇砼作用于模板的最大侧压力采用以下两种计算公式:
⑴公式一:F1=0.22γct0β1β2V1/2
F1-新浇筑混凝土对模板的最大侧压力(kN/m2);γc-混凝土的重力密度(kN/m3);
t0-新浇混凝土的初凝时间(h),可用t=200/(T+15)计算;T -混凝土的温度(℃);
V -混凝土的浇灌速度(m/h);H-混凝土侧压力计算位置处至新浇筑混凝土顶面的总高度(m);
β1-外加剂影响修正系数,不掺外加剂时取1.0;掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2;
β2-混凝土坍落度影响修正系数,当坍落度小于30mm时,取0.85;50-90mm时,取1.0;110-150mm时,取1.15。
则:F1=0.22γct0β1β2V1/2
=0.22×25×1.2×1.15×0.71/2×200/(25+15)
=31.8kN/m2
⑵公式二:F1=γcH
当砼浇筑高度H=7.0m时, F1=γcH=25×7.0=175.0kN/m2
按以上两种方法计算,并取较小值,则F1=31.8kN/m2
3.2.1.2计算最大总侧压力
有效压头高度:h=F1/γc=31.8/25=1.3m, 振捣时的水平荷载 F2=4kN/m2
模板最大总侧压力为F总=k1F1+k2F2 式中权重系数k1取1.2, k2取1.4
F总=31.8×1.2+4×1.4=43.8kN/m2
3.2.2 模板受力检算
3.2.2.1 计算模型与计算荷载
模板按三跨等跨连续梁板计算。计算跨度按竖带作为支座,跨度为竖带之间的间距,l取0.3m。
模板计算宽度取为1.0m,计算荷载q=43.8kN/m2×1.0m=43.8kN/m。
3.2.2.2 模板最大弯矩
模板的计算最大弯矩:M=Kmql2,式中弯矩系数Km取0.1,
则M=0.1×43.8×0.32=0.3942kN.m=394200N.mm
3.2.2.3 强度验算
抗弯拉应力:σ=M/W,板的截面抵抗矩:W=bh2/6=1000×182/6=54000mm3
则σ=M/W=394200/54000=7.3N/mm2,故:σ
3.2.2.4 刚度验算
模板的挠度:ωA=Kωql4/(100EI),
式中Kω取0.99,E取10000N/mm2,I=bh3/12=1000×183/12=486000mm4,
则ωA=0.99×43.8×3004/(100×10000×486000)=0.72mm,
故:ωA
3.2.3 竖带检算
3.2.3.1计算模型与计算荷载
竖带按三跨等跨连续梁计算。计算跨度按横带作为支座,跨度为横带之间的间距,l1取0.6m。计算宽度取0.3m:计算荷载q=43.8kN/m2×0.3m=13.14kN/m。
3.2.3.2竖带最大弯矩计算
竖带的计算最大弯矩:M=Kmql12,式中弯矩系数Km取0.1,
则M=0.1×13.14×0.62=0.473kN.m=473000N.mm。
3.2.3.3强度验算
抗弯拉应力:σ=M/W,竖带截面抵抗矩:W= bh2/6=100×1002/6=166666.7mm3
则σ=M/W=473000/166666.7=2.838N/mm2
故:σ
3.2.3.4刚度验算
竖带挠度:ωA=Kωql14/(100EI),式中Kω取0.99,E取10000N/mm2,l1取0.6m,
I= bh3/12=100×1003/12=8333333.3mm4,
则ωA =0.99×13.14×6004/(100×10000×8333333.3)=0.202mm,
故:ωA
3.2.4 横带检算
3.2.4.1计算模型与计算荷载
横带按三等跨连续梁计算。计算跨度按满堂红脚手架水平杆作为支座,跨度为满堂红脚手架的间距,l2取0.75m,计算宽度取0.6m。
3.2.4.2横带最大弯矩计算
横带的计算最大弯矩:M=Kmql22,式中弯矩系数Km取0.1,
则M=0.1×26.28×0.752=1.478kN.m=1478000N.mm。
3.2.4.3强度验算
抗弯拉应力:σ=M/W,横带截面抵抗矩:W= bh2/6=100×1002/6=166666.7mm3,
则σ=M/W=1478000/166666.7=8.87N/mm2,
故:σ
3.2.4.4刚度验算
横带挠度:ωA=Kωql24/(100EI),式中Kω取0.99,E取10000N/mm2,l2取0.75m,
I= bh3/12=100×1003/12=8333333.3mm4
则ωA =0.99×26.28×7504/(100×10000×8333333.3)=0.99mm,
故:ωA
3.2.5 横杆稳定性检算
3.2.5.1 横杆按两端铰接的轴心受压构件计算,计算长度l取立杆横向间距0.75m。
长细比λ=l/i=750/15.78=47.53
查表得轴心受压杆件稳定系数φ=0.865,立杆轴心受压轴向力限值:
[N]=φA[σ]=0.865×489×215=90941N=90.94kN
Nmax=19.71kN
3.2.5.2横杆强度检算
Nmax=19.71kN
经以上验算可知,车站结构侧墙模板与支架设计满足要求。
3.3 顶板模板与支架设计、检算
模板选用18mm厚木模板,采用φ48mm扣件式钢管满堂红支架作为承载主体。
满堂红支架由立杆、大横杆、小横杆构成空间网格结构,立杆沿竖向、大横杆沿横向,小横杆沿纵向布置。顶板施工时立杆做为主要的受压承载杆件,小横杆和大横杆作为主要受剪杆件和连接杆件,小横杆的横向间距与立杆横向间距一致,竖向间距与大横杆一致;另外设置必要的剪刀撑和斜撑,以保证结构的稳定。顶板模板与支架施工设计参数见表6。
表6顶板模板与支架施工设计参数
3.3.1荷载计算
板的计算荷载包括钢筋砼自重、模板自重、施工人员及设备荷载、振捣砼产生的荷载。计算时施工荷载按均布荷载考虑。
a.钢筋砼自重:q1=k1γh,k1取1.2,q1= 1.2γh=1.2×25×0.8=24.0kN/m2,
b.模板自重:q2=k2×0.5,k2取1.2,q2=1.2×0.5=0.6kN/m2,
c.施工人员及设备荷载:q3=k3×2.5,k3取1.4,q3=1.4×2.5=3.5kN/m2,
d.振捣砼产生的荷载:q4=k4×2.0,k4取1.4,q4=1.4×2.0=2.8kN/m2,
模板及支架受力计算时荷载为:q=q1+q2+q3+q4=24.0+0.6+3.5+2.8=30.9kN/m2。
3.3.2 模板受力检算
3.3.2.1计算模型与计算荷载
模板按三跨等跨连续梁板计算,计算跨度按第一层木枋作为支座,跨度为第一层两木枋之间的间距,取0.3m。
模板按1m宽计算,板厚800mm时计算荷载q=30.9kN/m。
3.3.2.2模板最大弯矩计算
模板的计算最大弯矩:M=Kmql2,式中弯矩系数Km取0.1,
M=0.1×30.9×0.32=0.2376kN.m=278100N.mm。
3.3.2.3强度验算
抗弯拉应力:σ=M/W,板的截面面积矩:W=bh2/6=1000×182/6=54000mm3
σ=278100/54000=5.15N/mm2,
故:σ
3.3.2.4刚度验算
板模板的挠度:ωA=Kωql4/(100EI)
式中Kω取0.99,E取10000N/mm2,I= bh3/12=1000×183/12=486000mm4
ωA = 0.99×30.9×3004/(100×10000×486000)=0.51mm
故:ωA
3.3.3 第一层木枋检算
3.3.3.1计算模型与计算荷载
第一层木枋按三跨等跨连续梁计算。计算跨度按第二层木枋作为支座,跨度为第二层木枋之间的间距,l1取0.75m。
计算荷载q为: q=30.9kN/m2×0.3m=9.27N/m。
3.3.3.2第一层木枋最大弯矩计算
第一层木枋的计算最大弯矩:M=Kmql2,式中弯矩系数Km取0.1,
M=0.1×9.27×0.752=0.4455kN.m=521438N.mm。
3.3.3.3强度验算
抗弯拉应力:σ=M/W,第一层木枋截面抵抗矩:W=bh2/6=100×1002/6=166666.7mm3,
σ=521438/166666.7=3.13/mm2,
故:σ
3.3.3.4刚度验算
第一层木枋的挠度:ωA=Kωql14/(100EI),
式中Kω取0.99,E取10000N/mm2,I= bh3/12=100×1003/12=8333333.3mm4,
ωA = 0.99×9.27×7504/(100×10000×8333333.3)=0.348mm,
故:ωA
3.3.4 第二层木枋检算
3.3.4.1计算模型与计算荷载
第二层木枋按三跨等跨连续梁计算,计算跨度按脚手架作为支座,跨度为脚手架立杆之间的纵向间距。
计算荷载P为:P=9.27kN/m×0.75m=6.95kN
3.3.4.2第二层木枋最大弯矩计算
第二层木枋计算最大弯矩:M=KmPl22,式中Km为弯矩系数,l2取0.75m,Km=0.289,l=0.3m,
M=0.289×6.95×0.752=1.13kN.m=1130000N.mm。
3.3.4.3强度验算
抗弯拉应力:σ=M/W,W=166666.7mm3,σ=1130000/166666.7=6.78N/mm2
故:σ
3.3.4.4刚度验算
第二层木枋的挠度:ωA=KωPl23/(100EI),式中挠度系数Kω取2.716,E取10000N/mm2,l2=0.75m,
ωA = 2.716×6950×7503/(100×10000×8333333.3)=0.96mm,
故:ωA
3.3.5 支架检算
3.3.5.1支架的设计
第二层木枋下采用满堂红支架作为承载主体。支架采用φ48mm扣件式钢管支架,间距为:纵向间距0.75m,横向间距0.75m,横杆每0.6m设置一层。
3.3.5.2计算荷载
将用于木枋上的线性均布荷载,最后简化为每一根立柱上的集中荷载,
P1=30.9×0.75×0.75=17.38kN。
3.3.5.3单根压杆的设计荷载计算
计算公式为:
式中:N—压杆的设计荷载;
K2—考虑压杆的平直度、锈蚀程度等因素影响的附加系数,K2取2;
fy—压杆的设计强度,取170N/mm2; η—0.3(1/100i)2;其中i=15.78mm,
η=0.3(1/100×0.01578)2=0.12,
L0—压杆的有效长度,L0=μL。μ按两端铰接取1,L=600mm,则L0 =600mm,
i—压杆截面的回转半径;i=15.78mm, λ=L0/i—压杆的长细比;λ=L0/i=600/15.78=38.03,
An—压杆的净截面面积,取489mm2,
σ—欧拉临界应力σ=π2E/λ2(N/mm2),
σ=π2×210000/572=1433.24N/mm2,
经计算单根压杆的设计荷载N=36.65KN。
3.3.5.4计算模型
结合结构设计,具体到受力杆件和受力部位,再考虑到荷载的分布和作用形式,立杆按两端铰接的轴心受压杆件计算,计算长度l为大横杆步距h。同时立杆的轴心力计算值满足钢管支架允许荷载。所有竖向荷载均由立杆承受。
3.3.5.5立杆稳定性检算
立杆按两端铰接的轴心受压构件计算,计算长度l取横杆竖向间距0.6m。
长细比λ=l/i=600/15.78=38.02
查表得轴心受压杆件稳定系数φ=0.903,轴心受压轴向力限值:
[N]=φA[σ]=0.903×489×215=94937N=95kN,
板厚为900mm时:Nmax=17.38kN
3.3.5.6立杆强度检算
板厚为800mm时:Nmax=17.38kN
经以上验算可知,车站结构顶板模板与支架设计满足要求。
4 结束语
本文详细介绍了地铁车站满堂红脚手架搭设施工技术措施及中板、顶板、侧墙模板施工技术措施。对侧墙支撑系统(模板、竖带方木、横带方木、横向钢管)及顶板支撑系统(模板、上下层方木、钢管立杆)强度、刚度、稳定性进行了详细的验算。通过工程实例验证,该高支模施工技术可靠、实用,稳定性好,能够确保地铁车站混凝土施工质量及施工安全。
参考文献:
[1] GB50299-1999《地下铁道工程施工及验收规范》
[2] GB50204-2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》
[3] JGJ 130-2001《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》
关键词:大跨度;井字梁;屋面;高支模
1、工程慨况
本工程为鄂尔多斯市母杜柴登煤矿副井井塔工程,建筑物平面尺寸为20m*22m,屋面高度为55.2m,地上共8层,主体为外筒内框结构,建筑层高不等,8层(绞车大厅)层高为14m,屋面为井字梁结构,井字梁截面尺寸为300×1200,梁间净距2m~2.5m,纵向梁净跨为20m,横向净跨为22m,模板支撑架高度为13.5m,属高大模板支撑体系。
2、方案设计
当井字梁屋盖结构施工时,8层楼板结构混凝土已经浇筑完毕25天以上,7层楼板结构砼已经浇筑完毕32天以上。按照目前平均20℃左右的气温,届时7层楼板混凝土已经达到95%以上设计强度,因此以7层、8层结构层作为屋面大跨度井字梁承重架地基。考虑到屋盖井字梁截面大、间距密、跨度大、单层高等施工难度,结合以往经验,梁板面层模板安装采用优质多层板进行施工,其厚度为15mm,规格尺寸为1220mm×2440mm,多层板要保证质量,面板的周转次数不得超过3次;背楞和加强方木采用40mm×80mm和100mm×100mm方木,方木表面不得有裂纹,且截面尺寸小于40mm×80mm和100mm×100mm的木方不得用于工程施工中;板底采用40 mm×80mm方木,间距200mm,梁底采用100mm×100mm方木,间距100mm;梁底采用步步紧进行加固,其间距为400mm,梁侧采用两道对拉螺栓进行加固,其对拉螺栓的直径为12mm,下部对拉螺栓距梁底为300mm,上部对拉距梁底为800m;构面木模板体系。扣件式落地钢管排架满堂支撑体系采用Φ48×3.5钢管,组合传递上部荷载的高支模专项施工方案。根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ 130-2001),对满堂排架支撑设计及荷载的取值组合进行计算,着重对架体的稳定性验算,该专项方案经过专家组审议通过、总监理工程师批准后实施。
3、施工工艺
3.1、施工顺序
加固处理高支撑架地基―根据立杆位置铺设脚手板―摆放横向扫地杆―立杆与横向扫地杆连接―搭设纵向扫地杆―随施工层按设计步距搭设立杆及绷向水平杆―纵横向水平杆与框架柱或墙加固连接―安装水平及竖向钢管剪刀撑―校正最上一步纵横向水平杆及标高―梁底支撑增加加强扣件―铺设梁底模板―校正标高―井字梁钢筋绑扎―梁侧模安装及加固―楼板模板及楼板钢筋施工――检查验收―浇筑梁板砼
3.2支撑体系及基础加固方法
由于屋面井字梁结构浇筑砼时,支撑架地基层(8层绞车大厅)砼强度没有完全达到设计要求,因此6层、7层脚手架不得拆除,作为井字梁支撑架地基的加强。
施工方法:
(1)井字梁支撑系统采用满堂红钢管脚手架,所采用钢管为Φ48*3.5规格,支撑高度为13m。其中梁两侧立杆间距1000mm,沿梁方向立杆间距为500mm,且梁中心线位置应加设一排立杆,间距为600mm。板周边的立杆间距为600mm,所有立杆应采用纵横水平杆连接成整体,水平杆步距为1.2m。其中最下端扫地杆距地200mm,最上端水平杆距立杆端头300mm。为提高满堂红脚手架的整体性,搭设时应随时搭设剪刀撑,剪刀撑布设位置为架体四角及外侧。构造要求具体见计算书。
(2)增加柱节点钢管支撑数量,即在8层结构面四大角柱点位置布设12Φ48*3.5mm钢管支撑,同时梁底采用双卡扣,以便增加抗摩擦力量,将井字梁大部分荷载通过钢管传递到8层混凝土框架柱上。钢管搭设时,应保证柱节点垂直度不得大于20mm,且柱节点钢管应与满堂红脚手架连接成整体,以保证满堂红脚手架的整体刚度。
(3)因8层绞车大厅有吊装洞口,为了减少架体搭设量,在吊装洞口上横跨56#工字钢,作为支撑架的地基,工字钢间距同此部位架体立杆的排距。摆放好工字钢后,在工字钢垂直方向通长焊接12#槽钢,间距3m,防止工字钢移动或倾倒。架体立杆坐在工字钢上,立杆脚部在工字钢上焊接200mm高的钢筋头,将架管套在钢筋头上,防止滑移。
3.3、满堂排架支撑架搭设
按照井字梁平面布置尺寸及梁板底标高,制定出满堂排架立杆间距及水平杆步距,梁板总体排距纵横立杆间距为1100mm,井字梁部位立杆间距为500mm,水平钢管竖向步距为1.5m,在梁下第一道水平杆、中间水平杆及底部扫地杆处各设置45°水平剪刀撑,沿井字梁十字交叉中间位置及架体外边缘设置竖向剪刀撑,沿架体周边与建筑物设置连墙点,架体与建筑物可靠连接。
3.4、模板制作
1、模板自行加工,加工模板的工作面必须平整和有足够的强度。新木方必须经过压刨、刨平,方可用于加工。模板接缝采用对接拼缝,在接缝处必须附加一根40×80木方。
2、模板的配置、加工、堆放、维护在施工现场进行,所以现场设置封闭式木模加工棚、模板堆放区(模板堆放区必须满足相关消防要求,电源从临近配电箱引出)及架管扣件堆放区。
3、模板加工完毕应首先照模板配板图尺寸拼装成整体,拼装好模板要求逐块检查其背楞是否符合模板设计,模板的编号与所用部位是否完全一致,比如:模板标号:KL8-2(300×8400),表示框架梁8第2套模板,模板宽为300mm,模板长为8400mm。经检查合格后方可运至堆放区存放。
4、木模堆放区四周设2米高防护架,所有堆放区钢管均刷红、白漆,并在内侧满挂密目安全网。地面用C15混凝土(厚50mm)硬化,平整度要好。每个堆放区位置设2个出入口,左、右两侧各设一标识牌,标明模板适用范围、吊运保养方法、使用安全、质量等施工中注意点。每个堆放位置设一工具架,用于放置自制角尺、拖布(用于模板清理)、清洗桶、工具柄、铁铲子、扫帚(用于扫除积水等)等维护、保养用具。
5、拆模后及时清理浮浆,用偏铲铲除杂质再用海绵涂刷脱模剂,并对模板进行外观检查,对表面破损、边角损坏的模板进行修补或裁边处理,及时涂刷封边胶。
6、对处理好的模板应摆放好并放入木模堆放区,设专人负责模板堆放和标识工作,模板堆放应分规格、分类型集中堆放。模板用红漆在背面标注其编号。模板堆放必须在其下部垫三根枕木,以保证底层模板离地200以上距离,堆放高度≤1.5m。重叠放置时要在层间放置垫木,垫木用通长40×80木方,在模板距两端1/6长度处垫起,模板与垫木上下齐平。模板在雨天气应用塑料布遮盖。
7、用塔吊运至安装部位,模板吊钩设置在距两端1/6处,吊运前检查模板的几何尺寸、脱模剂涂刷等情况,核准其编号与安装部位是否吻合。
3.5模板安装
1、梁底模板安装
1)工艺流程:在墙上弹梁中线搭设梁底架子铺设主龙骨主龙骨调整水平安装次龙骨并核查水平安装梁底模板拉通线检查梁底顺直。
2)在墙子混凝土上弹出梁的轴线、梁位置线及梁板水平线,并复核。
3)从边跨一侧开始搭设梁底架子,顶部加可调U型托,底部下铺40×80的木方。上下层立杆保证在同一位置对齐。
4)先安装主龙骨,调节支柱U型托高度,将主龙骨找平,本工程井字梁跨度为20m,梁底按梁跨的3‰起拱。
5)安装主次梁底模板:每跨梁底模板分成三段,在交接处粘贴海绵条保证模板支设的严密性,防止漏浆。
2、梁侧模板安装
1)工艺流程:梁钢筋验收梁底模板侧边贴海绵条安装梁侧模板安装上下口背楞、斜楞及腰楞和对拉螺栓复核梁模尺寸、位置
2)梁侧模在一跨内配置多块木方,间距不得大于400mm,接缝处应贴海绵条。
3)梁侧模就位后应先用木楔子将模板下口主背楞与梁底主龙骨上的木方楔紧,使梁侧模与梁底模接缝紧密。
4)梁侧模支好后应在梁内加与梁同宽的顶棍,以防止在铺顶板模板时变形。
3、顶板模板安装
1)工艺流程:梁侧模验收铺顶板主龙骨主龙骨找平铺顶板次龙骨次龙骨找平铺顶板面板复核顶板尺寸、标高清理梁板模内杂物办预检。
2)顶板模板拼缝采用硬拼法,因此在裁板时每边应大出2mm,用刨子找直后再刷封边漆,安装完毕后用透明胶黏贴。
3)每块模板均应方正,并应使模板接缝在一条直线上。
4)平板铺完后,用水准仪测量模板标高,进行校正,并用靠尺塞尺检查平整度和拼缝宽度。
5)将模板上杂物清理干净,办预检。
3.6模板拆除
1)拆除支架部分水平拉杆和水平杆再拆除梁连接件及侧板,下调楼板模板支柱顶翼托螺旋100mm左右,使模板下降。分段分片拆除楼板模板、背楞及支柱,最后拆除梁底模板及支撑系统。
2)在拆除顶板、梁的过程中应注意轻拿轻放,保护下部柱表面不被模板碰坏。拆下的模板架料及时组织人员清出现场,修整清理后统一分规格堆放。
3)模板拆除的时间要求:本工程井字梁跨度大于8m,达到20m,故模板的拆除应待混凝土试块常规养护达到设计混凝土强度标准值的100%时(28天后)方可拆除底模。
4、安全技术措施
4.1、架子工持证上岗,定期检查身体情况患病或不适于高处作业人员不得安排从事架子作业。
4.2、搭设脚手架人员必须正确使用安全防护用品,戴安全帽,系安全带,穿防滑软底鞋。
4.3、脚手架构配件质量与搭设质量,经检查验收合格后方可使用。
4.4、当有六级及六级以上大风、大雾、大雨等天气时,应停止露天脚手架搭设与拆除作业,风、雨后应及时对架体进行全面检查,发现倾斜、下沉、脱扣、崩扣现象必须及时处理经验收合格后方可使用。
4.5、脚手架使用期间,严禁拆除主节点外的纵横向方平杆及连墙件。
4.6、在脚手架上进行电气焊作业时,必须有防火、防触电措施和专人看守。
4.7、搭拆脚手架时,地面应设围栏和警戒标志,并派专人看守,严禁非操作人员入内。
4.8、不得将模板支架、缆风绳、泵送砼和砂浆输送管等固定在模板支撑脚手架上,严禁悬挂起重设备。
4.9、架子组装、拆除作业必须3人以上配合操作,按照程序进行搭设、拆除作业,严禁擅自拆卸任何固定扣件、杆件和连墙杆。
4.10、作业中严格执行施工方案和技术交底,分工明确,听从指挥,协调配合。
4.11、严禁在架体上打闹、休息,严禁酒后作业,作业时精力集中,团结合作,互相呼应,统一指挥。工具和用具随手放入工具包内,以免落下伤人。
4.12、脚手架每搭设一定高度,纵向剪刀撑和水平剪刀撑必须跟上。局部绞车大梁及电机梁必须采取立杆加密措施,立杆加密距离控制在500mm左右,并且立杆横距方向上必须在大梁底部设置3~4排道承重立杆。
4.13、模板高支撑架搭设前立杆底部应设置垫木,增加立杆根部受力面积,避免对楼板发生冲切破坏。严格控制脚手架不必要的荷载,模板材料不用时必须及时吊走。混凝土浇筑时应分层浇筑,并应对称均衡浇筑。
4.14、下层主梁浇筑完成后,应将脚手架在楼层处、窗洞口处、及中柱上加设杆件对架体的轴向力进行卸载,分担一部分力量到已施工完成的楼层。
一、工程概况:
智慧广场A、B幢中部位置屋面梁板(结构高度99.75m)结构外悬挑,约500m2,其中1-5轴/D、1-5轴/F轴部位外挑宽度为1400~3500mm;7-12轴/A轴、7-12轴/E轴部位外挑宽度为2000~4500mm。支模高度8.5 m。主要梁截面尺寸为:400 mm×650 mm,200 mm×850 mm,200 mm×1450 mm,150 mm×1400 mm,板厚100 mm。
二、方案比选
对于该部位结构施工的模板体系,传统的做法是,从地下室顶板开始,采用钢管扣件式满堂红脚手架,通过计算确定立杆、横杆、主楞、次楞等各项参数,搭设至施工楼层,通过相应措施保证架体的稳定性和安全性。
但由于:1、该作业面在的屋面向外悬挑最大为4450 mm,并且为弧形,考虑到支模及外架的施工,需悬挑4800 mm;
2、施工作业面离地面太高,在标高为99.75m进行高空作业,存在很大的安全隐患;
3、采用传统做法,占用大量的周转材料,同时外墙脚手架已经搭设完成,再重新搭设满堂红脚手架,将影响玻璃幕墙的施工,延误了施工工期。
因此,搭设落地支撑架体不切实际。故计划从第21层(91.15m)外悬挑工字钢作为支撑架体的基础,模板支撑体系由:工字钢I40号,悬挑长度4.8m(或I32号,悬挑长度3.9m)(28号,悬挑长度3m)+ ?4.8×3.5钢管 + 50×100枋木 + 18mm厚模板组成。
三、 架体设计
1 、构造措施
悬挑部位脚手架立杆支撑在40#(或32#、或28#)工字钢上,工字钢放置在21楼面上,并采用两道高拉强度为Φ15.5mm,1700Mpa(6×19+1)的光面钢丝绳斜拉斜拉于22层边梁上,最大悬挑长度为4.8m, 水平间距600-1100mm,按砼梁截面宽度及各跨度尺寸布置。
在楼板上预埋3道≥∮20的卡箍固定,钢梁与楼板压点的拉环一定要压在楼板下层钢筋下面,并要保证两侧30d且不小于30cm以上锚固长度,与工字钢焊接锚固。
钢丝绳吊环及水平钢梁与楼板压点锚固卡箍均用≥∮20圆钢制作。
工字钢在楼面搁置长度应大于外悬挑长度的1倍,外悬挑长度为4.8m区域,选用定尺12m长整条40#工字钢,以提高在楼面的锚固长度和工字钢的刚度。
2、斜撑:在21层、22层分别对应钢梁位置从楼面伸出斜撑,使支架局部形成格构式支撑体系,增加支架的整体稳定性。
3、接结:21层至屋面支模高度有8.5m,飘板架体均需与21层、22层楼面架体通过水平拉结杆件连接在一起,且通过钢管与21层柱连接,使支撑体系在与完成的结构形成可靠连接。
4、联梁:为增强悬挑钢梁整体稳定性,在悬挑钢梁外伸挑3.8m处,在工字钢梁上焊接角钢L70×7,形成联梁。
四、架体施工
1、预埋锚固卡环时,必须按要求准确定位。用塔吊配合将钢梁插入卡环内,四周塞紧后用钢筋条将钢梁焊死在锚固卡环内(或与预埋钢板焊接),防止钢梁移位。当22层楼板砼浇筑达到砼强度后,拉钢丝绳,用Φ22花蓝螺栓收紧钢丝绳,确保钢丝绳均匀受力。
2、钢管支架
模板支撑搭设方法:采用∮48×3.5钢管扣件搭设,支模高度4.3-8.5m,步距1500,板下及400宽的梁下立杆均用可调支撑托,小梁两侧立杆上搁置梁底木方的钢管主楞下面应用双扣件。18厚胶合板,次楞50×100方木。梁下木方平行悬挑梁截面布置,间距250。
梁下立杆:平行悬挑梁截面方向间距为600-800,沿悬挑梁长度方向间距为900。
板下立杆布置:平行悬挑梁截面方向间距同工字钢水平间距,600-1100,沿悬挑梁长度间距为900。
3、先搭设楼面部位的脚手架,后搭设飘板部位脚手架,且楼面对应部位的脚手架立杆要立在工字钢上,增加工字钢在楼面部位的向下压力。
4、悬挑板位置的立杆搭设要先搭靠楼面的两排,作为22楼面施工的外架,待22层砼浇筑完成后,才从里到外搭设其它的立杆。每根立杆立起第一层后,马上拉水平杆,作封闭,且模板封闭层也要从里到外随每根立杆向外推进。
5、在屋面设预留洞口,作拆除钢梁起吊用,待工字钢通过塔吊吊走后,才施工预留洞砼板。钢梁拆除时,在21层待所有模板支架及支撑拆除清理后,用人工把钢梁全部拖进楼面后,通过屋面预留口用塔吊吊出,放到地面。拆除人员临近结构边沿时,必须佩带安全带,严禁生拉硬拽。严禁先切割卡环,待工字钢拖入楼层内确保稳定后在割除卡环。
6、屋面非悬挑部位的楼面架体立杆搭设在悬挑钢梁楼面锚固端的上面,使得非悬挑部位的楼面荷载压在工字钢梁锚固端,增加悬挑钢梁锚固端向下的压力。
7、由于边梁锚固压力大,在边梁位置回顶五层(16层楼板至21层板底),间距与工字钢梁相同。
8、钢管支撑架底部的扫地杆须与工字钢尽量靠近,与立杆扣件相互连接,作为悬挑工字钢水平系杆,确保平台整体稳定。
五、4.8米悬挑钢梁计算
六、安全措施:
1、因在21层悬挑工字钢,外脚手搭设至21楼楼面1.2米高作临边防护。屋面层混凝土强度达到要求,拆除工字钢及以上满堂架体后,搭设至21层的外脚手架再往上搭设至屋面板底,作为砌体等装修防护。
2、为保证施工时操作人员的的安全,工字钢就位后,悬挑工字梁上应先铺木方次楞,然后满铺胶合板,保证铺设严密,固定可靠,发防物体掉落和台风吹覆。
3、高支模搭设施工过程中严禁集中超负荷堆放钢筋、机械设备及其他材料,并防止物体坠落。
4、支撑架外排应另增设单排防护架,与内排架体扣件相连,上部超出工作面一步架。
5、封口梁分两次浇筑的间隔时间在一周以上。
6、大梁砼浇筑时要严格控制浇筑进度不得过快,应分层(400mm)浇筑,混凝土不得堆放过高过于集中,要及时将其拔开,使砼荷载能均匀分布。
七、高支撑变形监测
监测内容和监测要求
(1)监测项目:钢梁变形,支架沉降、位移和变形。
(2)测点布设:沿架体纵向每3m布设一个监测剖面,每个监测剖面布设2个支架水平位移监测点、3个支架沉降观测点。监测仪器精度应满足现场监测要求。
(3)监测频率:
模板支撑体系在搭设完成后,模板铺设完成,钢筋安装完成,混凝土浇注前分别监测一次;在浇筑混凝土过程中实施实时监测,监测频率20~30分钟一次。
八、结语
关键词:高速铁路 高大模板支撑体系 技术 应用
中图分类号:U238 文献标识码:A
一、京沪高速铁路线下站站房综合楼工程概述
京沪高速铁路线下站站房综合楼工程,建筑面积为3999㎡。本站为客运站,由站房、雨篷两部分组成。站房部分采用线下桥式站型设计,客流流线采用下进下出方式。结构型式为现浇混凝土框架结构,结构层高为12.695m、2.540m。最大顶板厚度为500mm,框架梁最大截面为800mm×2400mm,框架柱的最大截面为1300×1600mm。
相关剖面图:
二、高大模板支撑体系施工技术与实际措施
1、支撑体系材料与规格
材料要求扣件连接作用在螺栓拧紧扭力达到65N/m时,不得发生破坏,符合节点刚性(半刚性)要求。立杆满足材料外观质量要求,不得有钻孔和裂纹,符合弹性应变曲线变化要求。组织进场材料合格检查,不满足要求的材料予以退场。
2、高大模板支撑体系工艺流程
(1)工艺流程:清理作业面测量放线摆放垫木放置底托支设扫地杆、横杆搭设剪刀撑安放可调顶托搁置主龙骨铺设次龙骨。整个施工过程中,线下站房钢筋混凝土结构采用流水段施工和搭设模板支撑体系,沿道路线方向划分流水段,按设计图纸要求设置后浇带。
(2)地基与基础施工做法。在桩与承台的基础上面,对承台梁与地梁采用砖模施工,砖模施工找平控制容易,基础与房心施工回填便捷迅速。本工程满堂红脚手架支撑体系均用2:8灰土夯实,厚度在1500mm左右,基础做C20混凝土垫层,厚度100mm,在垫层上进行搭设,分层夯实至设计标高,夯实系数λc≥0.94。搭设脚手架时,立杆采用可调底托,下垫设垫板。
(3)定位测量与搭设要求。根据满堂红脚手架立杆布置,量出立杆距墙或梁距离(有剪力墙处应距墙边距离小于200mm,无剪力墙处应为距梁边小于200mm)及立杆横距、纵距,并用红漆标记,从而保证上下层立杆中心在同一条垂直线上,以保证上部荷载沿立杆传递,避免局部荷载过大。搭设至标高后,调节顶托的高度,安放主龙骨和次龙骨,支设梁板的模板。
(4)剪刀撑搭设要求。本工程所有顶板碗扣支撑脚手架支撑架四周从底到顶连续设置竖向剪刀撑,中间纵、横向由底至顶连续设置竖向剪刀撑,中间水平剪刀撑,本工程按照柱网设置竖向、水平剪刀撑,梁下设置两道,板下设置3道,斜杆与地面夹角为45°~60°之间,剪刀撑的接头采用搭接接头,搭接长度不得小于1米,并使用不少于3个旋转扣件固定,端部扣件盖板的边缘至杆端距离不得少于100mm;剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的立杆上,旋转扣件中心线距主节点的距离不应大于150mm。
(5)连墙件设置。由于顶板脚手架搭设高度较高,为避免在混凝土浇筑过程中的不确定因素对架体产生的侧压力,导致架体变形、失稳,脚手架与框架柱之间设置水平拉接,水平拉接点垂直距离为2.4m,水平距离为轴距尺寸。
(6)钢筋混凝土工程。线下站房钢筋混凝土结构,考虑通车后的行车影响和应力需要,对梁、板采用后张法预应力,专业内容部分不在此赘述。混凝土施工过程中,留置振捣口,对预应力波纹管和预埋件予以规避和保护。浇注大梁的混凝土,施工缝留置在梁头1/3处以内,振捣棒快插慢拔,加上平板振捣器拖拽,将混凝土振捣密实,严格控制混凝土的浇注倾卸高度。
(7)脚手架控制与拆除。按照划分的流水段施工,混凝土施工前利用桩基检测的试块完成架体试压实验,确保整体稳定可靠。对通过试压的大梁模板,在钢筋标上定位标记,控制模板支撑体系中大梁的位置变化。通过试压后的模板,可以考虑增加大梁的支撑设置,将不利的集中荷载进行均布,减小应力的不利变化。
3、模板支撑体系的过程控制
(1)检查验收与使用规范
脚手架、模板支架搭设完成后。在每个流水段设置一条检查通道,具置视现场情况确定。由项目负责人组织技术、安全、质检人员,对每个流水段进行分段试压试验和流水验收。验收合格后,报请监理单位现场验收合格、签字后,方可投入使用。
(2)脚手架监测
现场负责人不定期组织人员对脚手架进行检查。检测监控由项目部安全部专门人员负责,每天对脚手架进行检查,要求做好监测监控的日志。测量定位后,测量员在架体和框架柱上留好标记,定期与安全部门复查架体。对安全防护是否到位、是否超载、基础是否出现沉降、扣件、螺栓是否松动等内容进行检查,并形成记录。
(3)安全应急措施
为了控制安全方面可能发生的意外事故,应该有项目部制定的安全应急反应预案和应急措施小组,出现问题立即启动。
该工程模板支撑体系的危险因素进行分析,确定危险源有高处坠落、物体打击、坍塌三种。组织岗前教育,必须对操作人员进行技术交底和安全交底,明确安全操作注意事项,避免违章作业。
三、高大模板支撑体系技术的应用
1、高大模板支撑体系技术分析与计算
1.1梁下支撑体系
(1)粱下支撑体系技术分析
1)本工程所有梁模板均采用18mm厚多层板,背部钉50×100mm的木龙骨,主龙骨采用100mm×100mm的木方做主龙骨。梁侧模采用Φ48、壁厚3.5mm的钢管固定,沿梁高每600mm加设一道穿墙螺栓,螺栓采用Φ16,两侧用支顶保证梁的垂直。
2)竖向支撑采用碗扣架支撑。300×800mm梁支撑做法,梁下沿梁长度方向立杆间距为600,横向居中回顶1根立杆,横向双向间距600mm,水平杆步距1200mm。800×2400mm梁支撑做法,梁下沿梁长度方向立杆间距为600mm,横向间距为300mm,水平杆步距为1200mm.400×1300mm梁下沿梁长度方向立杆间距为600mm,横向间距为300mm,水平杆布距1200mm。
3)梁支撑做法见下图:
4)梁底支撑体系选型表:
1.2 顶板支撑体系
顶板竖向支撑采用满堂红碗扣架支撑。立杆间距为600mm,横杆步距1200mm,不合模数的地方适当调整,但不大于1200mm,模板采用18mm厚多层板,次龙骨采用50×100mm木方,间距200mm,主龙骨为100mm×100mm木方,间距600mm。
顶板支撑体系如下图:
2、高大模板支撑体系计算
(1)高大模板支撑体系基础承载力计算
按最大单杆荷载10.785KN计算,立杆下垫放200mm×300mm脚手板,P=N/A≤K·fK,对于混凝土K=1,,需保证脚手架基础承载力fK≥179.75KN/㎡,基础采用C20混凝土垫层,C20混凝土轴心抗压强度应该13400KN/㎡,能满足要求。
(2)高大模板支撑体系电算技术分析
1)针对梁、板体系,碗扣式脚手架立杆与剪刀撑,进行非线性有限单元法电算模型计算如下:
DIM ——(变量赋值)非线性有限单元法主程序块
①INPUT - CHECK1 - NODEX - GUSSQ - CHECK2 - ECHO ——数据输入
(or)- CHECK1 - ECHO ——数据输入
②WORK- VECT - FRAME -SINGOP ——应变矩阵
BGMAT - SFRI - FUNC - MATH - FRAME - VECT ——应变矩阵
③LOADS - SFRI - FUNC - PRES -SINGOP ——单位计算与节点计算
④ZERO=》 数组置“0” ——归元
⑤STIFF - MODVL - FLOWS - MODVL - TRANS ——计算矩阵(单位刚度)
⑥FRONT - 求解方程
⑦OUTPUT - SFRI ——结果输出
RESTAR ——记录本次收敛结果,结束本循环。
⑧。。。。。。——循环套用
⑨ENDIFF
(3)高大模板支撑体系的最不利位置验算分析
顶板立杆验算,500mm厚顶板支撑体系验算(按层高为12.7m计算)
1)立杆荷载计算:
顶板支撑体系材料自重,即600mm×600mm范围内①立杆高度为12.2m,自重:3.84 Kg/m,总重量为: 12.2×3.84×10/103=0.47KN
②水平杆步距为1200mm,自重:3.84 Kg/m,总重量为:11×(0.6+0.6)×3.84×10/103=507KN
③主、次龙骨材料用量,木材自重:松木6KN/m3,主龙骨为100mm×100mm,次龙骨为50mm×100mm,间距为200mm。主龙骨:0.6m;次龙骨:5×0.6=3.0m,总重量:(0.6×0.1×0.1+3.0×0.05×0.1)×6=0.0235KN。
④顶板模板材料用量,自重:0.75 KN/m2,模板面积为:0.6×0.6=0.36m2,模板自重为:0.36×0.75=0.27KN
⑤混凝土板,板厚均为500mm,容重为25.1KN/m3。板的重量为:0.6×0.6×0.5×25.1=4.518KN,则顶板支撑体系材料自重为:0.47+0.507+0.0235+0.27+4.518=5.79KN
2)立杆强度验算
本脚手架中,顶板立杆按平均受力考虑,脚手架按600×600布置,则单立杆承重面积为0.6×0.6=0.36m2,活载0.36×3=1.08KN(施工人员及设备荷载标准值为3KN/m2),600×600范围内顶板支撑体系材料自重为5.79 KN。 则单根立杆受力为: 5.79×1.2+1.08×1.4=8.46KN。脚手架步距为1.2 m,单杆承载力为37KN,综上所述,单杆承载力远大于实际承载力,满足要求。
3)单立杆稳定承载能力计算:
对于整体稳定性的计算参考资料为《建筑施工脚手架实用手册》(杜荣军)、根据《建筑施工脚手架手册》取,按3步3跨考虑;钢管按Ф48×3.0计算;
单立杆面积为:A=4.24cm2,I=10.78cm4,w=4.49cm3,i=1.59cm;
单立杆的整体稳定性验算:
脚手架的步距为120cm,I=1.59cm,
查表得:,杆件内组合桁架下为最大值;
单立杆受力已经计算出为:8.46KN
根据以上柔度系数得到的折减系数,算得碗扣架按稳定性计算的极限承载能力为:
综上单立杆整体稳定性满足要求。
4)主龙骨验算。木方每根4m长,主龙骨简化为六等跨连续梁进行计算,跨距0.6m。根据施工手册8-6-2-4,模板构件跨数超过三跨时,可按三跨进行计算。施工人员设备荷载:3KN/m2。模板及支架自重:1.10 kN/m2;混凝土自重:25 kN/m3;(按500mm厚计算为均布荷载12.5kN/㎡)钢筋自重:板为1.1 kN/m3;(按最厚部分为500mm进行计算,即为均布荷载0.55 kN/m2);
荷载组合计算: q=3×1.4+(1.1+12.5+0.55)×1.2=21.18KN/m2㎡
主龙骨抗弯强度验算验算:
E=10000N/mm2I=85X853/12=4.35×106mm4W=85X852/6=1.02×105mm3
==0.1X21.18X0.6X0.62=0.46KN.m
注:Km为最不利荷载组合支座处最大负弯矩系数
σ=M/W=0.46×105/1.02×105 =4.5<=13N/ mm2
主龙骨挠度验算:
ω= 0.677F1l4/100EI= 0.677×14.15×0.6×6004 /100×10000×4.35×106=0.172㎜
综上所述,高大模板支撑体系的技术应用对于京沪高速铁路的在线下站站房综合楼工程项目的施工有着重要意义,它为城市轨道交通与动车高速铁路高架及线下站的新建,起到了很大的促进作用,因此,要不断创新技术应用,更好地促进交通运输的发展。
参考文献:
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[2]美.Z.P.BaZAt,钢筋混凝土有限元分析-技术现状报告,河海大学出版社.
[3]建筑模板安全技术规范(JGJ162-2008),中国建筑工业出版社 2008.8.
由公司承建的B区Ⅰ标段是整个B区房屋结构较复杂,难度较大的一个标段,由十栋仿古风格的别院和两栋超市组成,建筑面积达到37000㎡.每栋别院均为砖混结构,三层,面积约为3700㎡,由20户人家组成。内部庭院由3米高左右的围墙分隔成四个小花园。每个别院的外部装饰,大到屋面、墙、美人靠、门窗,小到檐、梁、挂落、吊瓜均体现古代川西搂的特点;而内部的布置更是体现了现代装饰的精华,每个别院的每个房间,无不充分体现了今古结合的精髓所在,达到人文屋居的效果;室外是古色与临近的小桥流水草坪相结合,相得益彰。
基础和主体的施工工艺和别的砖混结构房屋的施工工艺并无多大区别,其施工重点和难度集中在坡屋面的施工上,坡屋面的施工周期在整个工程的施工周期上占很大的比重;从高程控制到抄平放线,从模板的支撑系统到模板的拼架,从钢筋的加工到钢筋的绑扎以及砼的浇筑顺序等均体现了这一特点。现以已施工完毕的2号院为例,对坡屋面的施工工艺及施工方法进行介绍。
二、2号院屋面工程特点:
本工程为仿古格住宅楼,屋面结构为全现浇钢筋砼屋面,结构较复杂,屋面坡度较大,细部处理较多,特别要注意梁、板节点的处理,以及对现浇坡屋面砼浇筑质量的控制。本工程坡屋面以屋脊为最高点,其标高为9.861m;檐口为最低点,标高为6.500m;从屋脊到檐口整个坡屋面分四种不同的坡度起折,坡度从上到下为65%、55%、50%、45%;而屋面板的厚度也因不同的位置而变化,其厚度从80㎜到120㎜不等;多处地方的梁也从不同的地方进行交汇搭接,为了保证因此,屋面的施工必须严格控制其屋面板、梁等各个细部的标高。
三、屋面作业的安全要求
由于屋面结构坡度较陡,为了工程的施工能安全进行和完结,施工将安全作为一个重点来抓。施工前由技术部和质安部组织所有参加屋面工程的人员进行安全教育和安全交底,将注意事项传达到每一个人员。具体安全事项略。
四、确定施工过程中的控制点
根据本工程屋面结构设计的特点,本工程从以下几个方面加以了控制:
1、由于本屋面工程屋面坡度较大而且转折较多,在施工过程中对各个部位(墙砌体、梁及板支模的下部、各个转折点)的标高进行控制;
2、对屋面结构施工中的材料运输及现场砼浇筑的控制;
3、对砼现场搅拌及砼的浇筑顺序的控制。
五、主要施工工艺及方法
1、主体第三层砖墙的施工
因主体第三层砖墙的施工直接影响到坡屋面工程的施工,坡屋面每个坡度的转折点标高以及每根梁的下表面标高以及位置均要在第三层砖墙上体现出来,所以在坡屋面施工前必须对第三层的砖墙加以控制,以保证坡屋面各部尺寸的准确性。
由于2号院坡屋面的许多细部尺寸在设计图纸中未标注明确,无法直接对墙体和屋面进行施工放线,为了保证墙体每个位置砌筑高度的准确性,本次施工前技术部充分利用了现代管理工具——电脑以及电脑软件对其进行模拟放线:利用电脑软件AutoCAD根据设计图纸现有的尺寸及图形输入电脑中,按照相同比例确定每一个结构细部的位置尺寸及标高;再根据电脑确定的尺寸进行现场放样,进而反推其原来尺寸是否吻合。采用电脑模拟放线,既节约了工期,又减少不必要的返工。经过反复模拟论证,然后再根据这些尺寸现场放线确定位置及高度,然后在每个转折点位置立皮数杆,并标明每个折点的高度,然后将同一匹墙的每个折点的最高点用广线连接,从而控制砖墙的砌筑坡度。
因砖墙采用的是KP1多孔砖砌筑,而在砖墙上部有一道随墙体坡度的钢筋砼圈梁,为了保证砼在浇筑过程中,其砼浆不至于从多孔砖的孔洞中流失,本次砌筑时在多孔砖的上部铺砌了一皮实心砖加以防止,很好地避免了由于漏浆造成砼形成蜂窝、麻面及狗洞。
2、模板及支撑系统
模板工程是保证坡屋面砼施工质量,加快屋面施工进度的关键环节之一,因此,结合本工程坡屋面的特点、规模,选择适宜的模板及支撑体系,是坡屋面模板工程施工必须考虑的主要因素。模板及其支撑体系必须具有一定的强度、刚度和稳定性,能可靠承受新浇筑砼的自重、侧压力及施工过程中所产生的荷载。
本屋面板底模采用厚12mm,板面平整,无翘曲变形、干裂脱层现象的高强竹胶合板。支撑体系采用无严重腐蚀、破裂、翘曲变形、100×50mm的木枋和无严重锈蚀、弯曲、压扁及裂缝等质量缺陷的Ф48×3.5mm焊接钢管及配套扣件。
坡屋面底模支撑搭设满堂红脚手架,立杆纵横间距为0.8~1.2m,水平杆步距为1.5m,并在离地150㎜设扫地杆一道,在紧靠现浇屋面板底模沿屋面坡度方向加设横杆一道,以使支撑系统形成井字架结构。安装支架立杆前,按施工规范要求设置了50mm×200mm通长垫木。
在搭设满堂红脚手架前,根据电脑模拟放线得出的转折点、梁位置及标高进行拉线分别设置一排脚手架,然后以此为基准点搭设屋面板的底模,在确定其每个转折坡度均准确无误后,再在其间按上述要求设置满堂红脚手架。由于屋面结构坡度较大,为确保底模的稳固,于板底模脚手架支撑部位,沿坡屋面底模设水平杆一道,模板的顶撑紧固采用木楔顶紧加固。
支架搭设完毕后,组织项目部各个管理部门以及邀请建设单位现场代表认真反复了检查板下木楞与支架立杆连接是否稳定、牢固,根据给定的标高线,认真调节校正木枋下横杆高度,将木楞找平。底模铺设完毕后,用靠尺、塞尺和水平仪检查平整度与楼板底标高,并进行校正。一切无误后,才进行下道工序的施工。
3、钢筋工程
本工程的钢筋加工均在加工棚中完成,钢筋的加工严格按设计施工蓝图及国家规范要求进行加工制作。由于屋面板的钢筋通长,而屋面又需起折,因此,钢筋在每个转折处均要在加工棚中用冷弯机按设计角度完成,以保证其结构在转折处的断面尺寸。钢筋的运输根据现场施工的实际情况,采用人力运输至绑扎点。钢筋的绑扎符合设计要求及国家的验收规范要求,且在屋脊梁的位置按屋脊的方向每隔1.5m加设一根高于屋脊的钢筋弯钩,以便在屋面砼的浇筑以及屋面防水的施工中系安全带。
4、砼工程
本屋面工程结构砼的施工重点在于对砼的搅拌控制、砼的运输及砼的浇捣控制。
本工程屋面砼采用现场机械搅拌,泵车及人力双轮车负责地面水平运输。结合本工程屋面坡度太大的特点,砼的配制严格按照配合比要求进行,并严格控制砼的水灰比、和易性及坍落度。现场搅拌砼坍落度控制在下限3㎝以内,以确保坡屋面砼的浇筑施工质量。
砼在地面的水平运输采用人力双轮车进行,人力双轮车配合龙门架作业。屋面屋脊内环线砼的水平运输于屋面沿屋脊搭设2.8m宽的通道,人力双轮车运至浇筑地点,溜槽下料。水平运输通道的搭设在屋脊梁(WXL2)两边WXL1梁与XQL3梁之间,通道立杆站距1.0~2.0 m,横杆间距1.5m.立杆底座的固定:在梁底有砖墙部位的地方直接穿过物圈梁固定于砖墙顶面;在梁底没有砖墙的位置,采用飞机撑上下焊接固定于脚手架及钢筋上;当模板拆除时,敲掉旱点,从砼表面位置将飞机撑的外漏部分割掉,其余部分留入砼中。砼垂直运输采用两台龙门吊,分别布置在01轴线和027轴线旁。
龙门架吊篮下料处需搭设操作平台,操作平台和通道相连,设斜撑两道,与外架连接,且在两侧立杆加设剪刀撑,横杆满铺跳板。使之达到能够安全下料且运输到浇筑地点。外架搭设高于屋檐1.5m,且紧靠屋檐,高于屋檐部分设置横杆两道,并在其间设置挡板一道。四周满布安全网。
在整个屋面结构砼浇筑的过程中,劳动力及机具的准备和决定砼的浇筑顺序对整个砼的浇筑质量起很大的作用。因设计中,整个屋面砼的浇筑不允许出现冷缝,所以砼必须一次性浇筑完毕。由于屋面现浇砼的工程量较大,而且屋面坡度较大、施工场地受到限制,不可能进行大面积浇筑。根据对屋面砼工程量以及对砼初凝时间的计算,本屋面工程的施工做出如下安排:
屋面砼采用两台搅拌机现场搅拌,两台搅拌机分别设置在两台龙门架旁,以利于砼的及时运输。屋面砼的浇筑沿屋面以屋脊为分界线两边同时进行,向屋脊处推进交圈。人员安排两组作业,两组作业人员同时施工,每组15人,实行两班倒,连续施工。第一组人员从屋脊外环线的屋檐处以宽为50㎝的环线按顺时针进行砼浇筑,并在最初浇筑的砼初凝前进行交圈,然后按宽为50㎝的环线进行第二圈的浇筑,逐渐向屋脊靠近;在第一组人员进行砼浇筑的同时,第二组人员从屋脊内环线的屋檐处以宽为50㎝的环线按逆时针进行砼浇筑,并也在最初浇筑的砼初凝前进行交圈,然后按宽为50㎝的环线进行第二圈的浇筑,逐渐向屋脊靠近,然后和第一组人员在屋脊处进行交圈封闭,完成整个屋面砼的浇筑施工。因屋面的坡度较大,操作人员根本无法在屋面上站稳,为了保证操作人员的安全,操作人员必须系好安全带,安全带系在屋脊处专门设置的钢筋弯钩上,当完成一处时,在换系在相邻的钢筋弯钩上。
为了充分保证砼的浇筑质量,在砼浇筑前,配置好插入式振捣器4台(备用2台);轻型平板振动器2台;备用发电机一台(75KW);现场砂石水泥等材料准备充分;屋面砼养护、保温等材料准备齐全。项目部组织有关人员最后一次进行检查和控制、调整模板、钢筋、保护层和预埋件等尺寸、规格、数量和位置,经检查合格后,才进行砼浇筑。砼下料时,为了将砼自由下落高度控制在2m以内,采用溜槽下料。
关键词:脚手架;模板支撑
Abstract: this paper mainly through the introduction of steel tube scaffold in the fastener high, heavy, big span girders of the application of the formwork support, and according to the relevant rules and regulations, the actual situation and existing materials, combined with practical experience to its discussed and summarized.
Keywords: the scaffold; Templates support
中图分类号: TU731.2文献标识码:A文章编号:
1、模板支撑形式的选择
由于梁截面较大,支模高度较高,且混凝土浇筑采用泵送施工,考虑脉冲水平推力和输送混凝土速度快所引起过载及侧压力,若采用门式钢管脚手架的话,因其为标准构件,受其自身宽度和每组长度的约束,对平面布置有一定限制,很难满足施工要求。而扣件式钢管脚手架则具有平面布置灵活、架设效率高、可形成纵横通道等特点。为了确保模板系统有足够强度、刚度和稳定性,模板支撑系统采用Dg 48*3.5扣件式钢管满堂红脚手架,立杆采用顶部带可调支托、底部套150×150×8mm定型钢板底座的Q235A(3号)钢管,梁底(侧)模板采用18mm厚夹板,主、次龙骨均采用80×80mm木枋。通过调整上托来调节模板支撑的高度。
2、结构布置与计算
2.1 荷载计算
由于模板结构设计属于临时性结构设计,而现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204—2002(2011年版)中又没有关于模板设计的具体规定,因此,在进行模板结构计算时,应根据现行行业标准《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162—2008)的规定进行荷载取值和组合。这些荷载包括模板及支架自重、新浇混凝土重量、钢筋重量、施工荷载、振捣混凝土时产生的荷载等。由于大梁配筋率较大,因此钢筋的自重标准值并不按一般1.5kN/m3,而是经估算后保守取3.0kN/m3。
2.2 计算步骤。
荷载计算后,分别对模板、主次龙骨(木枋)进行内力验算,其顺序如下:梁底模板的抗弯强度、挠度验算次龙骨的抗弯强度、挠度验算主龙骨的抗弯强度、挠度验算支撑立杆的强度、稳定性验算。
在验算立杆的稳定性时应注意,立杆的计算长度应按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ 130—2011)的公式:lo=h+2a计算,其中h为立杆的步距,a为立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度。
2.3 利用Excel程序进行计算
从上面的计算可知,要想设计出安全、经济、可行的模板支撑,其计算过程是比较繁琐 的,需要经过多次“试算”,即反复计算。由于“试算”都是将不同的数据套用同样的公式,因此,若利用Excel程序进行计算,则可以通过程序自带的公式计算功能,解决上述问题 ,比手算更快更好,且各次计算结果一目了然,方便比较设计。工作表格不仅可存放数字、文字,也可存放公式及计算结果等。当单元格中的数值发生变化时,Excel程序将自动修改这些公式的计算结果。当输入某个工程的设计计算书模式后,可在别的工程中使用,只需输入新工程的有关数据即可得到新的结果。该计算方法经过若干工程实例的应用,证明是可行的,并取得较好的效果。
3、构造要求
3.1 模板支架立杆的构造应符合下列要求:
(1)每根立杆底部应设置底座,并必须按有关规定设置纵、横扫地杆。
(2)高支模立杆步距不得大于1.5m,并应设置纵横水平拉杆。
(3)立杆接长必须按有关规定采用对接扣件连接。
(4)支架立杆应竖直设置,2m高度的垂直允许偏差为15mm。
(5)当梁模板支架立杆采用单根立杆时,立杆应设在梁模板中心线处,其偏心距不应大于 25mm。
3.2 满堂模板支架的支撑设置应符合下列规定:
(1)剪刀撑应纵横设置,且不少于两道,其间距不得超过6.5m;支撑主梁的立杆必须设置剪刀撑。
1、满堂模板支架四边与中间每隔四排支架立杆应设置一道纵向剪刀撑,由底至顶连续设置。
2、高于4m的模板支架,其两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑。剪刀撑的构造应符合有关规定。
4、模板支架施工
(1)施工准备:进行技术交底;对构配件进行验收;清除搭设场地杂物,平整搭设场地, 并使排水畅通。
(2)支架基础必须满足支模施工和计算要求,验收合格后按施工方案的要求放线定位。由于支撑搭设在斜道上,坡度为14.6%,因此,搭设立杆前,要先根据支模平面图放出每根立杆的位置,然后在斜道上凿平不小于150mm×150mm平面,以确保放置底座面水平,保证立杆垂直。
(3)按施工方案和上述构造要求搭设模板支架,并应满足《混凝土结构工程施工质量验收 规范》GB50204—2002(2011年版)的有关规定。
5、支架的拆除
(1)支模的拆除必须经验算复核并符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204—2002(2011年版)及其它有关规定,严格控制拆模时间,拆模前必须有拆模申请及经审批。
(2)拆除时应遵循先上后下,先搭后拆,后搭先拆,一步一清的原则,部件拆除的顺 序与安装顺序相反,严禁上下同时作业,拆除时应采用可靠的安全措施。
(3)卸料时应由作业人员将各配件逐次传递到地面,严禁抛掷。
(4)运至地面的构配件应及时检查、整修与保养,清除杆件及螺纹上的沾污物,变形严重的,送回仓库修整。配件经检查、修整后,按品种、规格分类存放,妥善保管。
6、安全管理
(1)明确支摸施工现场安全责任人,负责施工全过程的安全管理工作。在支摸搭设、拆除和混凝土浇筑前向作业人员进行安全技术交底。
(2)支模施工应按经审批的施工方案进行,方案未经原审批部门同意,任何人不得修改变更。
(3)支模分段或整体搭设安装完毕,经技术和安全负责人验收合格后方能进行钢筋安装
(4)支摸施工现场应搭设工作梯,作业人员不得从支撑系统爬上爬下。
(5)支摸搭设、拆除和混凝土浇筑期间,无关人员不得进入支摸底下,并由安全员在现场监护。
(6)混凝土浇筑时,派安全员专职观察模板及其支摸系统的变形情况,发现异常现象时应立即暂停施工,迅速疏散人员,待排除险情并经施工现场安全负责人检查同意后方可复工
(7)施工期间,要避免材料、机具与工具过于集中堆放。
(8)支架搭设人员必须持证上岗,并戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋。
(9)恶劣天气时应停止模板支架的搭设与拆除。雨后上架作业应有防滑措施。
参考文献:
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【摘要】本文介绍了大形锥形砼仓的施工技术,包括高支撑体系及斜面双层模板设计、砼浇筑、测量控制等分项施工技术措施;可供工程技术人员参考!
【关键词】锥形筒仓;满堂红脚手架;双层模板;施工技术
1 工程概况
福建某工程的生料均化库为筒体结构,库壁、梁、柱等均为C30混凝土,库内中心锥体为C35混凝土。库外半径9.38米,库顶板为一圆形锥体,标高为50.0~50.27m,框架抗震等级为三级,混凝土强度C30。
库壁厚度在-1.0~10.0m为700mm,在10.0~50.0m为380mm。生料均化库库内9.0m处有一环形库底板,环形板结构与库壁分离,环形板离库内壁50mm,环形内直径为6800mm。库内中心锥于10.0~26.034m标高处,锥体壁厚500mm,锥顶钢筋混凝土板厚900mm,锥体尖顶高2334mm,用C30素混凝土浇筑。具体如下图1所示:
2 工程的难点及特点
2.1 锥形体底直径达17360mm,高度达16034mm,随高度的变化逐步收缩,在确定模板体系时必须解决模板以及支撑体系在高空中相应的变化,以适应体形变化的需要。
2.2 锥形体形体大,侧壁厚且离地面距离高,必须考虑巨大荷载传递对结构的影响,同时解决支撑体系本身的稳定问题。
2.3 锥形体支撑体系立杆、横杆布设,既要考虑支撑体系整体的稳定性,又要考虑便于木龙骨的安放及施工便利。
2.4 锥形体形体大,侧壁坡度大,空间测量定位难度大。
2.5 本工程混凝土面成60°斜角,混凝土厚度500mm,斜面不允许留施工缝,砼浇筑跟面层模板安装必须合理搭接。
3 方案确定
3.1 模板体系的选择
针对工程的结构特点,由于涉及弧形面,按传统的方法,当首选定制钢模板,但考虑到:
3.1.1 圆锥体体积大,斜面坡度大,且要求一次浇筑成型,必须采用双面模板,且模板无法进行周转,因而采用定制钢模板的造价非常高。
3.1.2 钢模板的自重大,而圆锥体的支撑高度较大,中间直径部位支撑高度达21.3m,因而大大提高了支撑体系的搭设难度及造价。
3.1.3 锥形仓浇筑完成后,为封闭的空间,材料拆除后的运输只能人力下传至底层,再经过检查口传出,如采用定制钢模板,由于模板块体较大,且重量大,拆除及运输相当困难。
考虑到以上三方面因素,因而选用了装拆方便、配模灵活、便于周转使用、重量轻的酚醛覆膜木胶合板模板,主次龙骨均采用80mm×80mm方木。
3.2 支撑体系选择
支撑体系采用满堂红扣件式钢管脚手架,楼板的立杆、横杆、水平加固杆及剪刀撑均用φ48×3.5扣件式钢管。
支撑立杆布设充分考虑到,底层龙骨方木的步距,面板模板分段级数、对拉螺栓的位置,以及纵横水平拉杆尽可能连通搭接,以提高整体稳定性。按以往井字形的立杆布设根本无法满足以上几点要求,因而采用由圆心向外放射性布设,由圆心按7.5度角分出的射线,与各环向按内切等边12边形交点作为立杆点,各等边12边形的径向间距为600mm。
3.3 钢筋先经电脑放样后,现场进行加工制作,再利用塔吊吊运至施工层段进行绑扎。
3.4 混凝土
考虑到斜坡面泵管布设难的问题,本工程采用二台汽车泵同时进行砼输送,浇筑由低往高,浇注时从两边对称环向分层浇筑,浇筑完一级混凝土后,再安装上一级面层模板,逐级逐段安装面层模板,然后逐级浇筑混凝土,相互依次循环进行。
4 施工工艺
4.1 工艺流程
4.2 模板支撑搭设
模板支撑采用满堂红扣件式钢管脚手架,立杆布设如图2所示,支撑立杆高度随着锥体变化逐步升高,其高度先通过电脑准确测量出高度,扣除顶托的高度,再根据钢管的标尺长度计算出顶层需切割的钢管长度,如此,既便于施工,又能合理利用材料,减少损耗。
扣件式钢管架搭设时先设立杆,立杆架设先里后外,临时用拉杆固牢。同时在立杆外侧及时设置剪刀撑,防止顶架纵向倾倒。剪刀撑的设置与顶架的向上架设同步进行。支架需设置纵、横向扫地杆,纵向扫地杆采用扣件固定在距底座上皮不大于200mm处的立杆上,横向扫地杆亦采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。顶托螺杆伸出高度不能超过300mm,在顶托下部设一道水平杆。钢管立杆接长除顶层顶步外,其余各层各步接头必须采用对接扣件连接,其中相邻的钢管立杆对接扣件不得在同一高度内。
在搭设支架过程必须控制好垂直度,根据规范要求,2.00m高度的支架垂直度允许偏差为15mm。纵横水平杆的步距为1.5m,模板支架四边与中间每隔四排支架钢管立杆设置两道双向剪刀撑,由底至顶连续设置。由于本模板支架高于4.00m,所以在其两端与中间每隔四排支架钢管立杆从顶层开始向下每隔1.5m设置一道水平剪刀撑,并必须沿全高设置连续剪力撑,每道剪刀撑跨越钢管立杆的根数5~7根,每道剪刀撑宽度不应小于4跨,且不应小于6.00m。
模板底主龙骨采用80*80mm方木双拼,沿圆周边按正12边形横向进行布设,次龙骨采用80*80mm方木沿锥形面纵向按放射线进行布设,次龙骨间距应≤300mm。由于锥体面为弧形,而主龙骨为直杆,因而部分次龙骨与主龙骨之间会存在间隙,则采用小方木楔进行垫设。
4.3 模板底面板的制作及安装
4.3.1模板底板制作及安装
通过电脑采用CAD放样,底面半径为8.680m的圆锥体弧面在7.5度(水平投影)范围内的弦长与弧长之间的矢高最大值只为12mm,而越往锥顶其矢高越小,此偏差值相对于如此大的锥形体来说,极其微小,且设计也认可,因而面板按此角度进行分块进行制作,按木夹板的标准长度1830mm面板分成12级进行制作,同一级各模板块尺寸均相同,编号也只需按级数进行编排,因而制作及施工非常方便。
4.3.2模板面板制作及安装
依据坡面由坡底至坡顶的方向布置竖向龙骨,竖向龙骨与底层模板间通过限位止水螺栓进行夹固、定位,以此来控制结构的厚度及安装面层模板的依据。面层模板则根据放样的结构予先进行制作,安装时将面层模板摆放进竖向龙骨之间,通过铁钉将面层模板与竖向龙骨钉牢,并横向加背肋。木工绕锥形圆周从下至上分级安装面层模板,每安装完一级即可浇筑混凝土,这样逐级安装、逐级浇筑,相互循环进行。
本工程面层模板经放样后共分8级,模板模数采用915*1830*18mm全长,即每级1830mm长,以利于节约材料,竖向龙骨采用80*80mm方木双拼,分级面层模板预制时两侧边加钉40*60mm侧压骨,面层模板的长度模数应比两侧竖向龙骨之间的净距小10mm(两端各5mm),以便于安装。止水螺栓采用Φ12,止水片50*50mm。
4.4 钢筋绑扎
钢筋基本上按常规板施工方法进行绑扎,另外应采取以下几点措施,以防止浇捣混凝土时,因碰撞、振动使钢筋移位。
4.4.1 在双层钢筋网之间应增设有效的支撑凳子筋,按Φ14@800*800mm进行布设。
4.4.2 凳子筋与上、下层钢筋接触点采用点焊,同时在其周边3~4道范围内的上、下层钢筋网也采用点焊,以加强钢筋网整体稳定性。
4.4.3 纵横钢筋之间、垫块与钢筋之间均应绑扎牢固,以防止浇捣时碰撞松脱。
4.5 混凝土浇筑
4.5.1 混凝土浇筑采用两台汽车泵,由低处向高处两边分层对称浇注斜板混凝土,分层厚度均为40cm,浇筑完成一级后,即及时加装下一级面层模板,并在下层混凝土初凝前,将上层混凝土浇筑完毕。
4.5.2 浇筑混凝土时在模板面上口临时设置50cm高的挡板,避免浇筑时骨料滑落。
4.5.3 每级浇筑面留置在每级面层模板口下5cm,以利于上下级模板的拼装。
4.5.4 振捣采用插入式振捣棒,振点呈梅花状布置。
关键词:地铁车站;支撑体系;检算;模板施工
支撑体系的合理性是客运站顺利施工的关键,结合有限元分析技术[1],对结构进行检算,对客运站的施工过程做一个合理的模拟,做到对工程的充分把握。这一思想在各类工程中具有巨大的使用价值,同时也为许多重大工程的建设的安全性评估和减少事故的发生做了很大的作用。本文将结合一地铁车站的工程实例给予描述。该站为某地铁2号线一期工程的起点车站,全长438m,采用明挖法放坡施工。本车站为单柱岛式站台,采用双层双跨结构形式,钢筋混凝土矩形框架结构。
1支撑体系施工关键技术
1.1流水段的划分与主要施工步骤
为保证工程均衡连续施工,发挥劳动效率,减少周转材料的投入,在满足变形缝和施工缝设计及规范要求的情况下划分[2,3]。底板划分段为24m,中板与侧墙和顶板与侧墙施工段为24m,站台层与站厅层的侧墙各准备两套模板,中板、中纵梁和顶板与顶纵梁各准备3套模板,脚手架各准备3套;柱模各准备6套,根据底板施工进展情况,每次两根或三根。车站主体结构施工主要步骤为:一施工底板和底纵梁,二施工站台层立柱,三施工站台层侧墙、中板和中纵梁及隔墙,四施工站厅层立柱,五施工站厅层侧墙、顶板和顶纵梁。
1.2模板与支撑体系设计
本车站主体结构主要有四种断面形式,一为围护桩标准段主体结构典型断面;二为车站放坡标准段主体结构典型断面;三为车站停车渡线段主体结构典型断面;四为车站轨排井段主体结构典型断面。由于四种结构断面结构很接近,所以采用相同的支护结构形式。本工程主体结构侧墙、顶板、中层板及梁侧模板采用60150的组合钢模,拐角处采用相同规格的异形钢模板,立柱采用组合定型钢模板,钢模板与钢模板之间设置弹性垫片密封并压紧,保证模板接缝拼贴平密,避免漏浆。
1.3 车站各部分结构支护方式
底纵梁两侧模板采用40150模板,底板与侧墙、底纵梁拐角处采用定型异形模板。柱模由4块整体组合钢模板组成,面板厚度6mm,定做加工。支撑方法主要采用Φ48脚手管斜支撑,底板(或楼板)预埋钢筋棍及Ω形筋,分别作为支撑脚及钢索拉结点。车站站台层与站厅层的模板主要采用脚手架与架子管的搭设方式和车站站台层与站厅层的模板支护的方式。顶部采用顶托来调整顶板或中板底面标高,边墙模板侧向也采用顶托支撑,节点采用架子管连接,用扣件连接牢固。
1.4模板施工工艺
(1)支撑体系施工工艺。柱板施工工艺:弹柱位置线安放海绵条安装柱模板调整杆或斜撑。侧墙模板安装:弹线组装脚手架(架子管支架)安装组合钢模板安装主龙骨工字钢安装次龙骨方木次龙骨与满堂红脚手架连接(放坡段的外侧连接到钢管支撑上)放坡段安装拉筋调整固定。
(2)支撑体系拆除工艺。柱模板拆除,在常温20℃下,侧模在混凝土强度达到2.5MPa时方可拆除,通常在混凝土浇筑完24小时即可拆除;冬季施工时为防止混凝土强度高时侧模拆除困难,在混凝土强度达到2.5MPa时,可将横向支撑螺栓松动,让模板轻轻脱离混凝土再合上继续养护。模板的拆除应遵循“先装后拆,后装先拆”的原则。
(3)墙体模板拆除。先可将横向支撑螺栓松动,用撬棍轻轻撬动模板,使模板离开墙体,即可把模板拆除后运走。模板拆除时,混凝土强度能保证其表面及楞角不因拆除模板受损坏,方可拆除。
2支撑体系检算
2.1 检算目的
检算主要目的:⑴ 支撑体系(脚手架)的稳定性检算;⑵ 对支撑体系稳定性提出建议。
由于四种断面的尺寸不同,选取最不利情况进行支撑体系稳定性检算。对于站台层,停车渡线主体结构典型断面支护结构中跨跨度最大,为8.4m,属于最不利情况,对于站厅层,停车渡线主体结构典型断面支护结构跨度最大,因此,对这两种情况进行支撑体系稳定性检算。
2.1站台层衬砌施工支撑体系检算
施工车站站台层中墙至中板底标高处时,混凝土侧压影响很大,此时主要验算支撑体系的稳定性(脚手架)。为安全考虑,中墙浇筑混凝土压力传给台车的荷载按静水压力模式考虑,即某处的侧压等于相应位置的标高乘以混凝土的容重。此时无中板荷载。计算采用ANSYS通用有限元软件,衬砌结构采用PLANE42号四面体单元来模拟,支撑结构采用BEAM3梁单元来模拟。选取断面的一半进行分析,右边施加对称约束,底部施加竖向约束。
内力计算模拟结果和稳定性验算结果如下,
表1 脚手架和台车支撑内力标准值
表2 脚手架和台车支撑稳定性检算结果
经检算,支撑体系的稳定性(脚手架与台车)满足要求。
2.2站厅层衬砌施工支撑体系检算
采用与站台层衬砌施工支撑体系同样的检算方法,选取断面的一半进行分析,右边施加对称约束,底部施加竖向约束。
其内力模拟和稳定性计算结果如下,
表3 脚手架和台车支撑内力标准值
表4 脚手架和台车支撑稳定性检算结果
经检算,支撑体系的稳定性(脚手架与台车)满足要求。
3结论
地铁客运站建设中,支撑体系的合理性和施工流程的高效性对工程的成败和效益起决定性作用。通过本工程实例,总结出以下几个途径来提高模板及支撑体系的高效性和安全性:
(1)通过合理的划分流水段和施工步骤确保施工的有序进行,提高工程的建设效益。
(2)根据工程状况选择相应的底板及底纵梁模板支护方式,柱模支护方式和车站站台层与站厅层的模板支护方式提供满足要求的力学效应。
(3)通过有限元建立模型进行分析,并将结果反馈到设计中进行相应的调整以确保设计合理。充分发挥有限元计算结果反馈功能,是工程施工方案合理设计的重要保障。
(4)对不同的支护方式严格按照相应的方式安装和拆除,确保支护能按设计的方式发挥相应的力学作用。
中图分类号: P624.8文献标识码:A 文章编号:
1 工程概况1.1 平面位置及标准断面
虎坊桥站位于珠市口西大街与南新华街的交口处,呈东西走向。车站为双层三跨三连拱断面,全暗挖岛式车站,车站全长227m,总宽度22.9m。
车站采用“PBA” 暗挖逆作法施工,双层标准断面见下图所示。
1.2工程地质与水文
1.2.1工程地质
车站范围内的土层为人工堆积层(Qml)、第四纪全新世冲洪积层(Q4al+pl)、第四纪晚更新世冲洪积层(Q3al+pl)三大层。
1.2.2水文地质
对车站有影响的地下水为层间滞水㈢,主要为卵石⑦层,透水性好。本层地下水分布连续,含水层渗透系数大,为强透水层,主要接受侧向迳流补给,以侧向迳流方式、越流和人工开采为主要排泄方式。
2 “PBA” 工法原理工法原理:“PBA”工法即洞桩法。其原理就是将明挖框架结构施工方法和暗挖法进行有机结合,核心思想是在施工过程中,首先开挖小导洞并在导洞里面施做钻孔桩,施工两排桩之间的拱顶结构,然后在拱顶和排桩的保护下进行洞室开挖的施工模式。
3 施工方法及保障措施3.1小导洞初支施工合理安排施工顺序,避免群洞效应和重复沉降。小导洞初支施工时采取上导洞先行、下导洞紧后;扣拱初支采取两边扣拱初支对称先行、中间初支紧后,上下、左右初支错开不少于15m的安全距离进行施工。3.2 钻孔桩施工3.2.1 钻孔桩成孔由于洞内操作空间小,地层以中粗砂、粘土为主,采用人工成孔,成孔深度7.7m,采用跳孔开挖,每10根为一序,组织施工。成孔过程中人工手摇辘轳提土及人工喷混C20喷射砼护壁。3.2.2 钢筋、模板及砼施工钢筋笼采取孔内绑扎,套筒机械连接;下导洞施工完成后,浇筑边桩条基梁且做好边桩接头钢筋预留;上导洞施工完成后,定位放线,而后施工边桩;边桩做好顶梁接头钢筋预留。上下导洞内的边桩模板采用酚醛板,外部采用型钢+对拉螺栓加固形成井字型,型钢或钢管作为斜支撑加固。砼采用泵送商品砼,导管+梭槽浇筑、人工振捣的施工工艺。控制好砼坍落度及应尽量缩短时间,连续作业。3.3 天、地梁和扣拱施工2条天梁、2条地梁均采用组合钢模板施工,钢筋现场绑扎,天梁采用分段浇注砼,地梁采用整体浇筑砼;扣拱采用满堂红脚手架+可调圆弧钢模板支撑体系,钢筋现场绑扎,分段浇注砼。3.3.1 天梁施工①钢筋施工:由于受小导洞空间的限制,钢筋接头错开距离不能满足相关规范要求,为此施工中采取预留直螺纹连接接头方式解决这一难题,砼浇注时防止掩埋预留的钢筋接头,采取在套筒上缠绕胶带进行保护。②模板施工:梁底模采用满堂红脚手架+方木+酚醛板,边模采用组合式钢模板+对拉螺杆,边模采用钢管对顶到小导洞侧墙加固。
3.3.2 地梁施工2条地梁采用组合钢模板+方木支撑体系;2条边条基梁宽度为两下边小导洞宽度,不需模板和支撑体系。地梁钢筋绑扎应预留底板钢筋接头,条基梁钢筋应预留边桩钢筋接头。钢筋一次性绑扎成形,验收后整体浇注砼。
3.3.3 扣拱施工(1)施工顺序扣拱施工顺序按照先对称施工两边跨初支,待两边跨初支施工完成20m后,立即施工中跨扣拱的初支。初支结束后按照初支开挖的顺序施工扣拱二衬。(2)防沉降控制措施①洞门加固注浆为了防止拱部沉降对初支结构造成影响,小导洞砼破除前即对拱部进行管棚注浆加固。破门进入开挖后采取深孔注浆加固。②小导洞砼破除及格栅的割除小导洞侧墙初支砼采取分段破除,每段长度超出二衬长度2-3m,格栅割除跳仓分两批进行,第一批割除完成后,应待变形稳定后再进行下批的割除。③格栅连接板的补强焊接格栅割除后,对扣拱与小导洞连接的连接板出现连接质量不好的地方及时进行补强焊接,确保连接质量。(3)钢筋及砼拱部钢筋为圆弧形,且受两侧天梁预留钢筋长度的限制,扣拱钢筋只能是弧形定长钢筋。根据天梁接头预留形式,相应采取一边正反丝直螺纹套筒、另一边采取焊接方式。砼通过拱部模板上的预留口进行浇注,预留口设于靠近浇注段端头2m处,以保证通过泵压使砼密实,同时采用敲击模板背面法捣实砼。(4)扣拱背后回填注浆拱部二衬施工完成且砼强度达到100%后,通过预留注浆管对二衬背后进行回填注浆。
3.4 站厅、站台层结构施工扣拱施工完成后,采用逆作法施工车站站厅、站台层结构。站厅层中板采取土模作底模、站台、站厅层侧墙采用大钢模板+卓良三角支架方案,钢筋现场绑扎、泵送浇注砼。
3.4.1 中板及中纵梁施工(1)土模施工
中板及中纵梁采用土模,方法是先挖土至中板底下100mm左右,并控制挖土标高,整平压实后浇注C15砼垫层,土模施工设置预拱度20mm;在找平层上放线,按中纵梁的位置挖出梁的土模,靠土侧砌120mm厚砖墙;在侧墙位置的局部挖深位置,采用砌120mm厚砖墙作为侧模。在土模表面刷隔离剂1~2遍。
图2 站厅层中板及中纵梁土模施工示意图
(2)钢筋及砼施工钢筋通过预留直螺纹套筒机械连接,在中板以下侧墙位置处预留直螺纹接头,以便于施工站台层侧墙钢筋时的有效连接。对预留的钢筋接头采用填细砂保护。砼施工采取泵送浇注砼法。3.4.2 站厅、站台层边墙施工(1)模板施工①模板选择采用组合大钢模+卓良三角支架支撑方案,标准模板面板幅宽为3*5m(高度可调节),角部位置或者剩余较小位置采用酚醛板+方木+型钢支撑加固;纵、横肋为方钢、间距300mm,模板之间采用螺栓连接。②模板浇注口模板上开600*600mm活动振捣窗口,通过窗口对砼进行插入式振捣。窗口之间振捣不到的地方,采用附着式振动器振捣。
(2)钢筋及砼施工站厅层侧墙钢筋绑扎先于中板钢筋绑扎施工,站台层侧墙钢筋上部与站厅层侧墙预留钢筋直螺纹套筒连接,下部与施作底板时预留侧墙钢筋焊接连接。砼采取模板上的预留口泵送浇注,由于泵送距离较远且输送泵管弯头较多,浇筑前需检查导管接头是否箍紧、管道是否漏气,润管后浇筑砼,并严格控制砼的坍落度及和易性。4 结束语随着经济和城市建设的发展,各大城市交通拥堵情况愈发严重,开发地下空间已迫在眉睫,地铁建设有效的缓解此类问题,而“PBA”暗挖逆做法在地铁建设中扮演了极为重要的角色。本文通过“PBA”暗挖逆做工法在城市地铁车站的实际应用,明确了在施工过程中需严控的事项及施工方法。此工法施工安全,并有效的控制了地表沉降,且对地面交通无任何影响。
【参考文献】
[1] 建筑地基基础规范(GBJ7-89).北京:中国建筑工业出版社. 1990.