超大梁施工控制要点

引言：在建筑超大梁施工期间，扣件式钢管支撑是最为常用的模板支撑型式，有着结构简单、易于安拆、承压能力强的显著优势，完全满足超大梁施工需求，对工程综合效益提升有重要意义。与此同时，高大模板支撑现场施工十分复杂，施工操作难度大，期间存在诸多质量和安全隐患。为此，在施工期间，要重视扣件式高大模板支撑施工，强化超大梁施工控制水平。1.工程概况本工程选用超大梁施工技术，在地下室负一层顶板、塔楼和裙楼交界处等区域内搭设超大梁扣件式钢管支撑体系，塔楼部位顶板支模高度为5.45m，裙楼地下室负一层顶板支模高度为3.3m，按照最不利工况下的5.45m最高层高进行计算。为有效控制超大梁施工全过程，预防质量问题与安全事故出现，严格遵循《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）等现行规范文件，以架体基础强度控制、扣件式钢管支架杆件间距控制、架体监测作为施工控制重点，最终取得理想施工成效，实现工程预期建设目标。2.高大模板支撑力的影响因素2.1原材料高大模板支撑性能主要取决于支撑体系材料种类、材质，如果盲目选用支撑材料，或是为控制造价成本而使用劣质材料，都会削弱高大模板支撑性能，现场施工期间有较高可能出现模板变形失稳、倒塌等安全事故。根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》等现行规范规定，选用钢管作为扣件式脚手架材料，要求钢管厚度不小于3.0mm，钢管直径不小于48mm，钢管壁厚值或直径不达标则会大幅降低钢管实际抗压强度。同时，除钢管外，高大模板支撑体系原材料还包括主次楞方木、胶合板、扣件、可调支托、垫板等配套材料，错误选用配套材料，同样会对高大模板支撑性能造成一定程度的影响[1]。2.2构造因素扣件是扣件式钢管支撑体系的核心部件，以连接杆件作为功能定位，扣件拧紧力矩和高大模板支撑刚性有密切联系。从早期建筑工程，根据现场施工情况来看，部分扣件的实际拧紧力矩值并未达到设计要求，问题根源在于支撑体系构造缺乏合理性，没有考虑到现场温度、工艺操作行为对力矩数值造成的重要影响，还会出现扣件无法完全拧紧的问题，进而影响支撑体系刚度。同时，现有高大模板支撑技术规范内缺乏明确的立杆悬臂端长度计算公式，一些技术人员凭借施工经验设定悬臂端长度值。如果立杆悬臂端长度低于顶层水平杆中心线支撑点长度，将会由此引发削弱模板支撑稳定承载力、受力提升变形、影响主梁高度等一系列连锁问题。3.扣件式高大模板支撑体系施工要点分析3.1施工材料准备在施工材料准备环节，提前收集同类项目案例来确定材料种类、性能要求，在现场挑选一处代表性施工段进行样板先行，根据试验段施工情况来确定最终的选材配置方案。在本工程，最终选用Ф48x3.0mm规格的杆件作为立杆和水平杆，准备承载力在40kN及以上的可调顶托，选用50x100x2000mm的木枋与对接/直角扣件，选用1830x915x15mm木胶合板，选用加工成型的Ф14螺杆，以及准备蝴蝶扣、铁丝等配套材料[2]。其中扣件式钢管架体规格及参数如表1。最后，加强材料质控力度，入场环节详细检查各批次材料的材质、数量与性能质量，随机抽取少量材料送至实验室检测力学性能，核查质检报告、生产许可书等文件，办理合格材料入场手续，并按照施工要求对原材料进行预处理，直至材料质量状态、使用性能完全达标。以钢管材料为例，入场环节检查钢管壁厚与外径值是否达到3mm和48mm，退回存在弯曲变形、开裂等明显质量缺陷的钢管材料。入场后由施工人员开展钢管预处理作业，将钢管裁剪或接长至特定长度，凿除表面毛刺与清理灰尘锈迹，保持钢管表面洁净、光滑状态，在表面涂刷防锈保护漆层或是施作镀锌层，禁止在钢管上打孔。表1扣件式钢管架体规格及参数3.2模板支架的搭设要点在模板支架搭设环节，要提前进行技术交底工作，要求施工人员全面掌握确定间距、地基处理、立杆安装、横杆安装、扣件安装、剪刀撑与扫地杆安装、模板吊装、模板调整等多道工序的技术操作要点，具体如下。3.2.1确定间距施工单位提前按照现行施工规范来确定模板支撑体系内各处杆件的间距值，根据计算结果来编制施工技术方案、开展测量放线作业，弹放定位线与控制线作为施工参照物。例如，在钢管和扣件拼接环节，把立杆对接接头错开距离控制在500mm以上，把相邻立杆对接方向和接头距离控制在500mm以内。3.2.2立杆安装提前组织完成测量放线作业，在现场地面弹放墨线来标记各根立杆安装位置，确定立杆排距值和横距值。随后，施工人员在两端部位各搭设一根立杆，设置角点与挂设吊线，保持吊线垂直状态，再着手搭设中间部位的立杆，由多根立杆纵向成行、横向成排，最终纵横成面，并在立杆顶端安装可调支托，顶托插入长度控制在150mm以上、丝杆外露长度控制在300mm以内，把立杆、水平杆二者接头错开布置在多个框格内。同时，禁止采取搭接方式连接立杆，必须采取扣件对接方式，扣件设置完毕后检查立杆对接端头是否平整。3.2.3横杆安装施工人员要查看支撑架构造荷载在立杆安装期间的变化情况，确定荷载稳定后，再开展横杆安装作业，采取等步距法顺序设置各根横杆，步距小于1.2m时通过水平杆来连接超大梁支模架体和板支模架体，在梁板模板支撑架水平杆部位固定安装不小于2跨的直角扣件。同时，如果高大模板支撑体系构造较为特殊，则需要调整横杆安装方法。例如，在支撑架中部分布加强层时，考虑到轴力沿高度方向明显变化，需要采取下小上大变步距设置方法。而在支撑架高度超过20m或是横向高宽比超过6时，则额外设置单道或多道整体性水平加强层，用于提升支撑体系整体刚度。3.2.4扣件安装施工人员同步安装杆件与扣件，利用扣件来固定杆件位置，连接多根杆件形成高大模板支撑架整体结构，根据杆件种类选择扣件，如在立杆接头部位安装对接扣件，要求直角扣件和旋转扣件二者中心点间距值不超过150mm，各处杆件端头部位伸出盖板边缘长度控制在100mm以上。随后，各处扣件安装完毕后，使用检测扳手重点检查扣件拧紧力矩，要求扣件螺丝拧紧力矩控制在40N·m-65N·m以内，如果螺丝完全拧紧后的扣件力矩值仍不达标，则更换全新扣件或是相同位置安装2个扣件[3]。3.2.5剪刀撑与扫地杆安装施工人员按照纵横方向设置各根扫地杆，扫地杆与垫层高差控制在200mm以内，扫地杆离地高度过高会影响到立杆下端悬臂长度。随后，在支撑架四周外立面和主梁侧满设剪刀撑，将斜杆、地面倾角维持在45°-60°以内。同时，如果高大模板支撑架高度超过4.0m，则以支撑架顶部作为起始点，从上到下每隔两步设置一道水平剪刀撑。3.2.6模板安装待支撑架搭设完毕、通过荷载验算检测后，施工人员即可将超大梁模板结构安装就位。提前在现场结构墙、结构柱位置弹放模板控制线，率先搭设梁模支撑体系与安装梁底模板和梁侧模板，再搭设侧向支撑体系，对模板结构尺寸进行校核、加固处理，如果超大梁跨度超过4m，必须进行起拱处理，从两端向中间部位均匀起拱。随后，在模板安装完毕后，为改善超大梁混凝土结构外观质量，预防麻面等缺陷问题出现，还应清理模板内部灰尘污渍和积水，凿除模板表面突起物和修补凹陷部位，保持模板表面洁净、平整状态。最后，在模板拼缝部位嵌填海绵胶条等封闭材料，模板壁面均匀涂刷脱模剂，模板处理完毕后立即开展混凝土现浇作业，避免因工序衔接不及时而出现脱模剂剥落等施工问题。3.2.7模板调整在模板调整环节，施工人员使用钢尺等工具，对各处模板结构的轴线位置和垂直度进行测量检查，如果模板安装偏差超过允许范围，立即进行调整，确定无误后再设置多道对拉螺杆来固定模板位置，通过钢管连接模板结构与配套支撑体系，避免后续在混凝土浇筑、振捣期间出现模板晃动失稳情况。同时，也可选择直接在内侧模板横向背楞部位预留孔洞，拧入对拉螺栓和配对螺母，选用Ф14mm通直螺栓作为对拉螺栓，在钢管端部丝杆设置活动螺丝，通过活动螺丝松紧程度来调整模板垂直度，无需把模板抬离支撑面进行调整[4]。3.3浇筑混凝土混凝土浇筑前，施工单位项目技术负责人确认模板支架符合安全和质量要求，钢筋安装工程达到隐蔽的条件，安装预留完毕，天气条件许可，能具备混凝土浇筑的安全生产条件后，签署混凝土浇筑令，方可浇筑混凝土。在混凝土浇筑环节，施工人员对模板安装质量、支撑架承载性能、钢筋绑扎埋置质量、混凝土材料使用性能进行全面检查，确定现场条件完全满足混凝土安全生产条件后，方可签署混凝土浇筑令，组织开展混凝土现浇作业。随后，在浇筑期间，采取对称浇筑方式，在模板两侧同步浇筑混凝土，把各处浇筑点的混凝土堆高控制在400mm以内，堆高面积控制在1m2以内，分多次浇筑混凝土，超大梁单次浇筑高度控制在0.4m内，如果单点浇筑混凝土或是单次浇筑量超标，容易出现模板支撑体系失稳倾斜、内部蜂窝、振捣不利等各项问题[5]。最后，施工人员按顺序依次完成结构柱、剪力墙、顶梁、抱柱、梁板等部位的混凝土浇筑作业，根据构造特点来编制面向各处部位的专项施工方案。例如，对于墙柱部位，提前处理根部水平施工缝，模板支设完毕后在基层表面浇筑厚度在5cm左右的细石混凝土或水泥砂浆层，采取长条分段浇筑方式，以两端作为起始部位，顺序向中间部位延伸浇筑混凝土，并把浇筑高度控制在2m以内。如果错误选择浇筑方向，容易产生横向推力、出现墙柱弯曲变形现象。而对于梁板部位，率先在梁柱接头部位浇筑高等级混凝土，以此来改善梁板、墙柱结构结合效果，再继续浇筑强度等级略低的梁板混凝土，采取赶浆法，按阶梯状持续推进浇筑混凝土，以及在钢筋密集节点部位更换小直径振捣棒头开展振捣作业。此外，混凝土浇筑完毕后，进入养护工序，现场营造稳定且适宜的养护条件，始终保持混凝土湿润状态，混凝土温差控制在20℃以内。待超大梁到达预定养护龄期，且梁身混凝土强度达到100%设计强度后，即可开展拆模作业，按照从上到下顺序，率先拆除后期支设的非承重模板结构，再拆除先期支设的承重模板结构，直至完成全部模板拆模作业。最后，施工人员着手拆除高大模板支撑体系，在下放搭设临时防护支架，正常情况下以木楞作为拆除起始点，所拆木楞放置在防护支架上。如果立柱水平拉杆在2层以上，则率先拆除多余层拉杆，最后一道水平拉杆拆除完毕后继续拆除剩余2层拉杆和立柱。而在梁下立柱跨度较大时，以跨中部位作为起始点，对称拆除两端支架，持续释放应力。4.扣件式高大模板支撑体系施工控制4.1模板支撑体系的检查验收在检查验收环节，本工程推行三检制度，依次由施工班组、项目质检员和安全员分别开展自检、互检与专检作业，以《建筑施工模板安全技术规范》作为验收依据，顺序完成地基验收、基础验收、支撑验收、模板验收与超大梁混凝土结构验收作业，总监理工程师在验收报告上签字盖章确认后，方可完成隐蔽验收作业，进入下道工序。同时，超大梁检查验收是一项综合性、专业性活动，必须全面掌握验收内容和明确验收标准。例如，在高大模板支撑体系安装期间，检查施工人员是否按照方案内容提前放线定位、杆件纵横安装情况和步距是否合规、扣件安装完毕后是否检测螺栓拧紧力矩。而在支撑体系安装完毕后，使用水平仪、水平尺等工具，检查单根纵向水平杆两端高差的偏差值是否超过±20mm、剪刀撑斜杆与地面倾角是否低于45°或是超过60°、支撑架总体垂直度偏差是否超过±90mm，并要求地基基础底座沉降值不得超过10mm[6]。4.2荷载维护管理在超大梁施工期间，模板体系坍塌问题时有发生，问题根源在于混凝土荷载属于可变荷载，混凝土现浇期间出现浇筑点部位堆载现象，进而影响到高大模板支撑体系荷载状态，因局部承受过大荷载而导致支撑失效、模板结构失稳。对此，为预防模板坍塌等工程事故出现，施工单位必须采取荷载维护管理措施，率先准备汽车泵完成墙柱部位混凝土现浇作业，再采取泵管浇筑方式来浇筑梁板部位，以梁板中部作为起始点，向两边延伸浇筑混凝土，保持模板结构和支撑体系均匀受载状态。同时，把同楼层内墙柱部位、梁板部位的浇筑间隔时间控制在3d以上，等待墙柱混凝土强度达到70%设计强度后，对模板支撑体系和结构柱进行连接、抱紧或是顶紧处理，采取刚性连接方式来连接梁板下部模板支撑架立杆和结构柱，处理完毕后方可继续浇筑梁板混凝土，确保支撑体系可以顺利把所承受绝大多数施工荷载传递给主体结构。4.3监测监控在超大梁现场施工期间，受到原材料性能、现场环境条件、工艺操作等因素影响，有可能出现胀模、模板倾斜变形、支撑架晃动、漏浆等施工问题，如果问题处理不及时，随着时间推移，最终演变形成质量通病或是安全事故，造成不必要损失。对此，为有效控制施工活动，施工单位必须同步开展监测监控作业，在高大模板支撑架上布置若干观测点，由沉降观测点、位移观测点组成，把观测基准点引测至角钢部位，每隔30min读取记录一次测量数值，根据实测值、初始值比对结果来计算模板结构或支撑架的沉降量、位移量。在本工程，准备经纬仪、水准仪、线锤等仪器工具，以混凝土浇筑过程作为模板支撑系统的监测时间，把支架沉降预警值、支座沉降预警值、支架水平位移预警值均设定为4mm。4.4应急管理措施超大梁是一项危险系数较高的施工活动，现场施工期间偶尔出现支模坍塌、高处坠落、物体打击等安全事故，造成严重损失与产生人员伤亡。为贯彻落实安全生产目标，提前预防安全事故出现，并把事故受损程度控制在可接受范围内。施工单位需要树立应急管理意识，提前制定流程明确的事故应急救援工作程序，编制面向各类典型事故的应急处置预案[7]。以支模坍塌应急管理为例，提前采取技术交底、验证模板与支撑架结构稳定性和承载性能、增设补强加固装置、控制混凝土浇筑高