超高大跨度预应力砼梁结构高支模的施工与安全

        大型砼梁板结构高支模的施工，一般难度都比较大。但只要精心编制了高支模专项施工方案，控制了高支模的搭设质量，就可以顺利完成其砼浇筑。深圳会展中心的超高大跨度应力砼梁结构高支模的施工，就是这样的成功实例。
    　　一、工程简要概况
    　　深圳会议展览中心是深圳市政府重点投资的大型公共建筑项目，占地约22万m2。会展中心○E~○F轴之间为钢筋混凝土主楼，地下3层，地上5层，地上各楼层（其标高为±0.00、7.5m、1.5m、30m、45m）在纵横方向均有相应的框架双排大梁，双梁跨距均为30m为预应力砼结构。45m楼层的横向双梁，两端各加15m悬挑部分，梁总长达60m。＋45m楼层板厚200mm，其他各楼板厚均为250mm。各楼层中部留有12m宽的自动扶梯孔洞。
    　　二、结构设计特点
    　　1.结构跨度大：柱网间距纵横向均为30m，柱断面为4×4m，主次梁净跨距26m。
    　　2.悬挑梁段长：45m楼层横向框架双梁，南北向各挑出15m，悬挑范围从④～○16轴，共360m长，悬挑部位投影面积达10800m2。
    　　3.砼梁截面大：30m以下框架双梁截面均为2×1m×2.75m(2×b×h，下同)；45m框架梁纵向梁截面为2×1m×4.35m，横向鱼腹式梁截面为2×1m×（6.35～5.968），其悬挑梁段截面为2×1m×（5.968～2.826m）。
    　　4.梁截面复杂：45m横向框架梁为悬挑鱼腹式梁，截面梁高从梁中两侧成弧线变化（6.35.→5.968→2.826m），其余纵横向框架梁均为等截面双梁。部分梁顶有水沟，并留有孔洞。
    　　5.楼层层间高：1～2层层高7.5m，3～4层层高15m，○E~○F轴外悬挑梁段高度达45m。
    　　6.自重荷载重：30m以下主框架梁自重的线荷载为13.7.5kN/m，全梁自重3575kN；45m横向鱼腹梁自重的线荷载平均为317.5 kN/m，其中悬挑梁段自重线荷载平均为100 kN/m，鱼腹式大梁自重共8555 kN/m；45m纵向梁自重线荷载217.5 kN/m，梁自重5655 kN。
    　　7.楼层洞口多：楼层平面变化大，洞口宽，造成满堂脚手架一部分支撑须通过楼层向下传递荷载至不同高度的支承面，使得排架支撑系统的计算长度不统一。
    　　8.预应力张拉：在砼梁预应力没有张拉时，其大梁难以承受相应部位的自重荷载。
    　　此外，后浇带数量较多，使得许多原来的简支梁、连续梁变为悬臂梁或断梁。
    　　三、模板支撑方案
    　　由于工程设计采用超高大跨度带悬挑的预应力砼梁结构，使之模板支撑施工难度很大，经研究论证后，根据工程具体实际情况，分别考虑：
    　　1. ○E~○F轴跨内的各楼层砼梁结构采用满堂钢管脚手排架支撑，并在纵横框架梁底的中部设置临时支柱，以减少设计梁的跨度，提高梁的承载能力。临时支柱分为组合钢管柱和砼刚性柱，其柱承载力按完全能承受该区段本层全部施工荷载考虑。
    　　组合钢管柱设在框架梁底各1/3处，其柱截面尺寸为1.25×2m，由54根钢管组合，钢管纵横向间距250×250，梁截面方向为6排，梁长方向为9排（参见图1）。柱顶采用可调节支撑托，托顶布置100×100实木方材。柱底部与周边邻梁预埋的短钢管相接，柱内部设有纵横向剪刀撑，柱间用水平钢管连接，与已施工的砼柱之间相互顶死。
    　　砼刚性柱设在大梁后浇带断口处，并保持原有支撑系统，防止由于后浇带的留设形成的断梁或悬壁梁，在较长时间后形成徐变而下垂，产生端部裂缝。柱断面分别为300×500（承载轴向力1700kN验算），配盘8φ22，φ8＠150和300×300（承载轴向力1000kN验算），配筋8φ12，箍筋φ8＠150。柱下端为固定端，与楼层砼之间按施工缝处理，上端为简支座，在柱顶设一模板，使柱顶与楼底砼分开，但柱钢筋全部锚入楼层梁板砼中。

        图1　钢管组合柱示意图
    　　楼层空洞的上层有结构时，本层采用型钢（I20）封闭洞口，以作为上部结构的支撑。型钢沿短方向布置，跨度不得超过6m，若超过6m时，在其底部增设钢管组合柱作为支撑。型钢应和楼面预埋钢板焊接，防止排架搭设时水平荷载使之产生位移。
    　　楼层板底支撑常规高支模满堂脚手架设置。其不同楼层板底模板支撑间距见表1。
    　　不同楼层板底支撑间距　　　　　表1

        2.+45m楼层○E~○F轴框架大梁两端于○4～○16轴之间南北两侧各向外挑出15m，浇筑该15外挑梁板结构时，需搭设45m高的高支模。故采用了钢结构支撑和满堂钢管排架相结合的方案（参见图2），即30m以下采用钢格构柱梁系统支撑，30m至45m采用满堂钢管排架；其钢管立杆底部支撑在钢结构支撑系统的满铺工字钢上。把荷载通过桁架梁和格构柱传递给基础；桁架梁和格构柱是承受垂直荷载的主要构件，并为施工平台提供足够的刚度。钢管立杆纵横向间距250×250，横杆步距1m，搭设方式与30m以下○E~○F轴跨内满堂钢管排架的搭设基本相同。

        图2　45m高支模示意图

      四、支撑系统安装
    　　1.钢管组合柱施工顺序：
    　　底层大梁砼浇筑前预留钢板或短钢管→放置纵向扫地杆→立杆→横向扫地杆→第一步纵向水平杆→第一步横向水平杆→连墙件（或加斜抛）→组合柱外侧钢管与预埋钢件焊接或拉接→第二步纵向水平杆→第二步横向水平杆……→钢管顶部支撑托→100×100木方→架设梁模板。
    　　2.砼刚性柱施工顺序：
    　　底层大梁砼浇筑前留设柱插筋→绑扎刚性柱的钢管→支设刚性柱模板→浇筑刚性柱砼→搭设大梁钢管排架及支设梁模板→绑扎大梁、板钢筋→留设砼刚性柱插筋→浇梁板砼→60天（其他工序的施工期）→补浇后浇带砼。
    　　3.钢格构柱梁支撑施工顺序：
    　　底部砼基础（基础顶部预埋留钢板或螺栓）→安装第一节格构柱→纵横向联结→柱节段顶部用15.5m钢丝绳四角缆风临时固定→安装顶端节格构柱→缆风临时固定→纵横向联结→安装柱顶钢桁架梁（先内侧后外侧）→拆除缆风钢丝绳→安装顶部工字钢平台梁→钢结构安装采用安装螺栓连接固定后焊接。
    　　五、搭设施工安全
    　　（一）强化安全管理：
    　　1.建立了完整的安全保障组织体系。总包单位设立安全部经理，施工单位设立安全主任，各工程处设立安全科长，各工区设有专职安全员，各班组设有兼职安全员。
    　　2.健全了各级安全管理制度。安全目标管理对公司、工程处、工区、班组进行层层分解，责任剖析，落实到人。
    　　3.建立健全了安全责任制。坚持每天安全主任、安全科长现场巡查，专职安全员重点把关，兼职安全员分区负责的制度，并做到每周四下午定期召开安全会议，分析研究每周安全情况。
    　　4.制定了严格的奖惩制度。对不按安全规范标准施工，违章作业的进行批评、警告，直至罚款；对模范执行安全规定施工的进行表扬和奖励；对及时发现安全隐患或制止安全事故发生的给予重奖。
    　　5.监理公司设立了专职安全监督工程师，对施工中关键部位予以旁站监理。
    　　（二）严格执行安全措施：
    　　1.高支模搭设的所有架子工、木工、起重工、铆工等必须持证上岗，必须佩戴安全帽、安全带，穿防滑鞋。
    　　2.钢管满堂脚手架采用φ48钢管和可锻铸造扣件，其质量应符合国家和部颁标准要求。使用前应认真挑选，对于锈蚀严重，弯曲变形的不得使用。扣件等配件在使用前要全面进行保养。
    　　3.高空作业人员必须配备工作包，将所用铁钉、螺帽、小型工具等放于其内，以免高空坠物。
    　　4.吊装钢格构柱、钢桁架梁的吊车，必须设备资料齐全，机况良好，具有检测合格证书。吊车司机应持证上岗操作。
    　　5.钢格构柱支撑吊装就位后，应固定好基础螺栓或与预埋钢板焊接，及时架设临时缆风绳固定，在未固定前不得上人施工。
    　　6.钢构件之间安装时先拧紧安装螺栓后予以焊接。钢格构柱、桁架梁连接就位固定后，方可拆除临地缆风绳。
    　　7.满堂架钢管立杆垂直度偏差不得大于架高的1/300，且控制在50mm以内，立杆接头采用对接扣件连接，两根相邻立杆的接头不得设置在同步内。立杆排距、间距及横杆步距必须分别按方案要求设置，小横杆伸出立杆100mm，上下横杆的接位置应错开位置。
    　　8.所有钢管满堂排架均设有底部加固杆，同时在每跨度内设置四道剪刀撑，剪刀撑与水平成45°，且须上顶模板，下支在楼面上，以增加支撑系统的稳定性。
    　　9.对接扣件的开口应朝上或朝内。扣件螺栓方向应尽量一致，便于施工及检查。扣件螺栓拧紧力矩不应小于40N.m，不大于65 N.m。拧紧施力时应平稳均衡，不得带有颤动或冲击。
    　　10.钢管满堂排架搭至2m以上必须张挂安全平网，外侧张挂安全立网。30m钢平台梁上用安全密目网予以封闭，避免高空落物。钢格构柱支撑范围外设置安全警戒线。
    　　（三）根据模板支撑系统的超高重载特点，为确保浇筑砼的安全，我们重点抓了高支模的量化验收：
    　　1.由于钢结构支撑的部分基础下部为回填土，虽然经过分层夯实，当钢格构柱就位承载后，我们每天定期用测量仪观察并作出书面记录，经测量发现，个别基础略有沉降（2～3cm），立即对其进行了压力灌浆加固处理，处理后的基础沉降仅为1～2mm。
    　　2.组织有关人员，对已安装就位的钢柱梁的节点、螺栓、焊缝逐一检查，凡检查不合格或有遗漏的登记造表，限期整改，直至复查合格。
    　　3.对+45m悬挑大梁下的钢管满堂脚手架和钢格构柱梁两种支撑形式的转换处须特加关注，并仔细检查。尤其是每根钢管立杆下部必须垂直平稳地立在钢格构支撑平台梁（工字钢）的受力中心线上，以保证荷载的传递。
    　　4.钢管满堂脚手架受力与传力的关键在扣件的坚固及均衡，在对已搭设满堂脚手排架检查时，我们采取了20～30人在同一受力平面内同时复拧，齐步检查，以保证扣件拧紧质量，使排架钢管支撑均匀受力。
    　　5.高支模分区分段量化验收检查，发现不合格，填写整改通知单，要求限期逐一整改，整改后报请有关技术人员及监理复检，直至全部整改合格，各方（乙方、监理）技术负责人签字认可，方可浇砼。
    　　6.砼浇筑时，设有多名专职安全员观察模板及支撑系统变形情况，经过全过程观察，未发现任何异常现象。
    　　由于严格了高支模的量化验收，超高大跨度预应力梁结构的砼浇筑工作得以顺利、正常、圆满完成。
    　　六、结语
    　　在深圳会展中心超高大跨度预应力砼梁结构高支模的施工中，经过多方专家论证后，采用了钢管满堂脚手架与钢格构柱桁架梁相结合的支撑方法，取得了良好的效果。在6个月内顺利完成高支模架设钢管达2400t及扣件22000t和钢筋预应力砼梁板结构的浇筑，共浇筑砼21万m3，制作安装钢筋3万t。事实证明，只要处理好钢管满堂脚手架和钢格构柱梁的支撑形式的转换，并严格其量化验收，超高大跨度预应力砼梁结构高支模采用钢管满堂架和钢格构柱梁相结合的支撑方法，切实可行，安全实用，且施工工期短，经济效益和社会效益好。