轮扣式高支模体系的实践应用探究

来源 :安家(建筑与工程) | 被引量 : 0次 | 上传用户:yulihui2638685
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  摘要:地下车库主体结构施工因为设计多采用较大规格结构梁,线荷载偏大,经常需要编制需要专家论证的安全专项施工方案,本文根据现场实际施工遇到的问题,针对性提出最优做法和施工关键点,在保证质量和安全前提下,研究节约成本和方便快捷的施工技术,推进标化施工。
  关键词:轮扣式脚手架 安全 高支模 超限梁 支撑体系
  0 引言
  当前,住宅小区地下车库梁板结构常见有梁板式楼盖和无梁楼盖,无梁楼盖虽然有钢筋用量少、净高易控的优点,但是因为无梁楼盖经常出现事故的原因,设计的选择已显见偏向性。梁板式楼盖地下车库的最经济常规的柱距采用8.1米,梁截面选择(0.5m×0.9m),考虑覆土,板厚不小于250mm、消防车道等因素,会存在少量梁截面大于0.52平方米的超限(需专家论证支架方案)情况,所以超限梁在住宅小区地下车库会普遍存在。但是高支模在受力计算和施工操作上的复杂性,决定了其对管理人员以及操作人员的专业素质和能力上有着更严格的要求。正是基于这种复杂性和高要求,我们对高支模施工技术的应用研究能够作为推进工程建设行业技术不断发展的重要目标,也是对行业稳步发展的一种有利促进。
  本论文以唐山市浭阳新城D-1项目工程为例,进行了轮扣式超限梁高支模体系的应用研究。
  1 项目概况
  唐山市浭阳新城D-1项目工程由9栋住宅楼、配套商业及地下车库组成,总建筑面积为91985.81m2,地下车库一层,层高3.95m局部4.75m,车库基础为天然地基,基础形式为独立和条形基础。车库正负零绝对标高25.6m,顶板顶相对标高-2.5m,车库底板顶标高-6.45m、-7.25m,顶板厚度250mm。顶板梁规格有1200×850mm、600×850mm、700×850mm、1400×850mm、1250×850mm、1000×850mm、600×1850mm、1400×850mm、250×500mm、300×800mm、800×850mm、250×600mm。
  1.1 超限梁的判定
  根据住建部“37号令”和“31号文”的有关规定,超危大工程的判定中,混凝土模板支撑工程为“搭设高度8m及以上,或搭设跨度18m及以上,或施工总荷载(设计值)15kN/m2及以上,或集中线荷载(设计值)20kN/m及以上。”模板支架的搭设高度包括基础垫板和可调托撑的高度,不包括主次楞梁和模板的高度。
  团体标准建筑施工承插型轮扣式模板支架安全技术规程(T/CCIA T 0003-2019)是按照梁横截面面积判定的,6.1.3中要求“梁截面面积大于 O.5㎡时,应组织专家对专项施工方案进行论证”,与上文中集中线荷载(设计值)20kN/m及以上的判定标准存在一定偏差,以实际工程举例分析:
  d-1项目地下车库工程中存在截面尺寸为600×850mm梁。
  施工線荷载组合:
  S=0.60×(1.20×(0.45+25.50×0.85)+1.40×3.00)=18.45kN/m
  15 kN/m ≤ S < 20 kN/m
  不属于超危大工程。
  但是,考虑梁截面面积S=0.6×0.85=0.51㎡>0.5㎡,按照T/CCIA T 0003-2019要求,属于超危大工程,应组织专家对专项施工方案进行论证。
  经过咨询该团体标准编制专家,确定梁截面面积大于 O.5㎡其中0.5取值是四舍五入后的取值,实际应该是0.52左右。
  轮扣式模板支撑体系判定是否需要编制超过一定规模的危大工程专项施工方案的的判定标准遵循住建部31号文和37号令要求即可,因为其量化要求更标准一些。
  如:700×850mm梁,截面积0.595平方米。
  S=0.70×(1.20×(0.45+25.50×0.85)+1.40×3.00)=21.53kN/m
   S ≥ 20 kN/m
  S>=20,属于超危大工程,经统计全部超限梁分布如下图。
  2 施工方案的选择
  地下车库模板方案顶板模板支撑架体常用选择有扣件式、碗扣式、轮扣式、盘扣式4种。
  3 施工的重难点分析及应对措施
  3.1关于立柱接头错开
  按照T/CCIA T 0003-2019要求,立杆的连接接头宜交错设置,相邻立柱的接头不宜设置在相同步距内,该条属于非强制要求。《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008中仅对扣件式钢管脚手架采取了强制规定,不允许在采用扣件式钢管做立柱支撑的情况下,相邻接头在同一步距内。实际现场施工要根据实际情况确定是否需要执行所有立柱接头的错开的要求。
  执行所有立柱接头的错开的要求,会相应的增加施工难度,需要提前搭设样板区试拼,并对操作人员进行专项技术交底,改变常规固有的搭设习惯,避免返工的发生。
  承插型轮扣式支架为标准构件,主要构配件均在工厂加工生产。按照惯例做法,竖向间隔0.6m设置立柱轮节点,水平杆件设置以0.3m作为模数,常用0.6m、0.9m、1.2m等标准杆件。承插型轮扣式模板支架标准模数的杆件设置使其具有通用性的特点,生产和搭设标准化程度较高,施工质量较易控制。
  轮扣式立杆规格,存在常规和非常规(采用非常规就会出现横杆需要扣件式辅助情况)。按实际长度常规是指2500mm,1300mm,1900mm;非常规指1000mm,1600mm,2200mm,见下附图。非常规轮扣式立杆的使用,因为市场需求量小,材料租赁困难加大,需要提前根据高支模方案进行材料的统计和准备,否则会严重制约工程进度。
  3.2剪刀撑的布置
  共享空间模板支架立柱,举个例子说明“共享空间”:一个模板支撑体系中有板支撑、梁支撑,而梁支撑在板支撑的满堂支撑体系中,梁支撑共享板支撑的满堂体系,因此需要在梁支撑这个共享空间的外侧设置连续剪刀撑。简单的说就是整个模板支撑体系中变了标高、荷载、截面的部位叫共享空间。   现行规范中,对竖向和水平剪刀撑的设置都做了相应的要求。对于轮扣式支撑体系,由于对模数的要求较高,必然会出现扣件式钢管立杆混用的现象,因而在常规地下车库架体高度小于5m时,顶部需要设水平剪刀撑,架体高度小于5-8m时,顶部和底部都需要设置水平剪刀撑,不能单纯按轮扣式架体考虑。
  将剪刀撑斜杆分别设置在立柱的两侧,可以避免剪刀撑相互交叉,可以保证剪刀撑斜与每跨、每步与立柱固定。
  剪刀撑的设置属于架体构造措施,不参与架体安全验算。
  3.3关于U托伸出立杆顶端长度选择
  根据JGJ162-2008建筑施工模板安全技术规范要求,U托伸出立桿顶端长度不得大于200mm,JGJ130-2011和T/CCIA T 0003-2019要求U托伸出立杆顶端长度不得大于300mm。
  考虑轮扣式架体不可避免混用扣件式钢管立柱情况,必须按照最严标准执行。U托伸出立杆顶端长度不得大于200mm。
  现场实际施工中,扣件式钢管进场,以3米管为例,实际进场尺寸为2.9m至3m之间,U托外漏长度应该优先按10cm考虑,(最小外漏按5cm),避免有U托外漏因为立杆长度偏差导致超标准要求。
  3.4关于车库顶板混凝土是否与墙柱混凝土同时浇筑
  常规地下室底板与墙板翻高300mm为一次浇捣,墙柱与顶板通常为一次支模浇捣,墙柱与顶板一次浇筑混凝土时由于顶板已支模,施工比较方便,而且结构整体性、抗震性能好。但是地下车库墙柱板梁混凝土从安全和质量两方面考虑,不适合整体浇筑,需要将施工缝留置到梁下5cm的墙柱上。
  首先从安全方面考虑,柱模板支撑不能直接按照可靠稳定的立柱考虑。柱两侧梁下立柱间距(梁轴线方向)变为柱侧模板操作面间距300+柱侧模板操作面间距300+常规最小柱宽500=1100mm。在超限梁安全计算中,梁下立柱间距(梁轴线方向)超过600mm已经无法满足验算。
  其次从质量方面考虑,车库梁柱板核心区钢筋直径较大、较密,如地下车库梁柱墙板混凝土一次浇筑,就会导致柱混凝土中石子数量偏少,不满足强度要求,影响浇筑质量。
  从质量和安全方面双重考虑,车库混凝土应该优先浇筑墙柱混凝土,间隔至少72小时后,浇筑梁板混凝土。搭设梁、板模板支架时,混凝土柱强度应能够作为支架支撑,支架与混凝土柱设置可靠刚性连接,竖向间隔不超两步,水平向连接两跨或以上。
  3.5 轮扣盘的特殊高度问题
  地下车库模板支撑体系有“梁、板一体支撑体系”、“梁、板独立支撑体系”两种。考虑整体安全性,选择“梁、板一体支撑体系”模式。梁模板体系安装时,为了防止顶托梁钢管在U托板(宽)上的滑移,需要将顶托梁扣件连接到两侧板下立柱上。承插型轮扣式模板支架的立柱轮节点通常为竖向每隔0.6m间距设置,因此,当梁高减板厚是0.6m的整数倍或接近的时候,因为轮扣盘的存在就会出现顶托梁钢管无法扣件连接到两侧的问题。现场的错误做法是增加垂直顶托梁方向的钢管或平行顶托梁方向的木方,改变了受力传导,且未按方案施工。解决办法有两种,其一是将对应位置的轮盘扣去掉,省时但是会产生租赁材料损坏赔偿,另外一种是顶托梁选择短杆(梁宽+300mm),顶托梁两端与两侧板立柱斜杆连接,采用旋转扣件,相对费时费力,对架体无破坏。可以根据图纸和方案提前统计对比,选择最优做法。
  3.6关于架体稳定性计算
  梁板的模板支撑计算涉及到安全问题,架体支撑高度较高时,模板支撑系统不但需要有足够的承载能力,还必须具备良好的稳定性,能在承受混凝土浇筑产生的重量、侧压力和施工荷载时确保施工和实体安全。大截面梁板支撑系统的设计和实施是工程施工的重点。(考虑模板、木方、钢管等市场材料尺寸负偏差,安全验算时均取市场实际最小尺寸进行验算,实际使用时不得低于计算尺寸)
  计算时,梁侧板下立杆距离梁侧控制在300-450mm,考虑次梁悬挑长度验算。
  4 其他施工要点
  4.1 材料要求
  进场自采周转材料,要落实拆捆验收程序,在合同或者协议中约定好验收细节,通常为上车打捆前检查。常见材料问题,空洞多,未满焊、管瘪、管歪。控制周转材料的质量,是保证工期的有效手段。
  4.1.1立柱垫板的选择
  立柱垫板要求:由于地下车库顶板支架基本均落在混凝土结构上,不涉及落在地基土上的垫板设置要求;立柱落在混凝土结构上时,按照现行规范综合考虑后,地下车库轮扣式支撑体系立柱垫板厚度不小于50mm,长度不小于2跨。排除了竹胶板(厚度不足)槽钢垫板(费用高)和木方次楞下脚料形式的短垫板(长度不足)三种常见不适用做法。
  首先考虑后浇带处立柱需局部加高且不能直接将立柱架设到底板后浇带预留钢筋上,一定要根据后浇带区域面积进场对应数量的可调底座。顶板架体立柱垫板采用木跳板或者木方次楞,严禁私自切割,方便后续周转使用。可调底座(L=500或600mm)见下图。
  4.2 机械设备
  4.3浇筑顺序
  按照科学施工和保证模板支撑体系稳定性的原则,混凝土浇筑作业按照“先柱后梁板”的顺序进行。首先进行柱混凝土分层浇筑,每层高度不大于500mm,直至浇至梁底;其次进行梁混凝土浇筑,浇至板底(截面竖向尺寸超过1m的梁须按500mm一步分层浇筑,每层浇筑由中间向两边进行);最后进行梁上部和板混凝土浇筑。浇筑作业应分区进行一次成活,不可将作业面铺设得太大。
  4.4 关于梁、板支撑体系交界处立柱间距成倍数关系
  梁和板的立柱,纵横向间距应相等或成倍数,板下立杆纵距是指次梁方向立杆间距,板下立杆横距是指主楞方向立杆间距。当地下车库顶板厚度大于等于250mm时,板下立杆横距计算后会小于1200mm。此时板下立杆横距就会出现2种选择,600mm或者900mm。大多数梁下立杆纵距会选择600mm。因为板下立杆横距选择600mm,会增加板下立杆数量,方案编制人员通常会选择板下立杆横距900mm,按此进行施工时会发现如下问题:   ①因为T/CCIA T 0003-2019中要求梁和板的立柱,纵横向间距应相等或成倍数,如果我们选择900mm作为板下立杆横距,按照规范要求两侧的梁立杆纵距就需要设置为450mm,而轮扣式横杆模数是0.3m的倍数,没有对应的横杆,就需要在增加二分之一倍的扣件式钢管立柱,同样费材费工。
  ②T/CCIA T 0003-2019中6.1.11条要求,加密区水平杆需要向非加密区延伸不少于2跨,对于板下立柱间距1200mm的部分,相当于4800mm范围内都是属于板下立杆加强区。对于常规车库轴线间距8米左右的的情况,板下立杆水平延伸区几乎是满布。大大增加了施工难度。
  综上,在进行地下车库模板体系施工时,要统筹考虑板下、梁下支撑体系的整体性,板下支撑间距应该优先考虑600mm的整數倍。
  关于扣件安装,现场实际施工时,应用电动扳手(速度快)预紧扣件,然后用普通扳手专人复拧,并购置力矩扳手,保证扣件螺栓扭力大于40N*M。
  5 结语
  通过对轮扣式高支模体系施工技术的实际应用研究,对比各种标准、行业规范的要求,在保证质量和安全的前提下优选材料和施工工艺,在实际施工中取得了良好的效果。高支模的研究向专业化、标准化施工的方向发展,形成更完善的标准化高支模施工体系,将现场人为因素的影响进一步降低,提升管理人员的综合协作能力和企业的管理水平,对工程建设行业精细化管理进行有益实践。
  轮扣式架体的优势是模数化,施工快速,但是在地下车库这种复杂密集的场合中,存在种种不便利,不可避免的出现立杆局部混用的问题。再进行同类工程施工时,梁下体系采用扣件式钢管脚手架架体,解决立杆混用带来的不便,板下采用轮扣式架体,充分发挥模数化的便捷性,需要改变搭设顺序,优先搭设梁两侧板下轮扣式架体,后搭设梁下扣件式钢管架体。
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