西坑水库栈桥施工高支模方案分析

□严泽强（佛山市南海区水利局九江水利管理所）

一、概述

西坑水库位于佛山市高明区杨和镇西坑村，距高明城区约35km，为中型水库，工程等级为Ⅲ等，主要建筑物为3级，次要建筑物为4级，按50年一遇洪水标准设计。主要工程内容包括大坝、溢洪道末端加固，重建输水管涵和坝后电站，综合整治尾水渠及重建管理楼及相关配套工程。栈桥高大模板工程属于重建输水涵管工程的一项专项工程，主要工程内容为输水涵管栈桥桥面板混凝土构件模板支撑系统。

二、施工部署

（一）技术准备

在施工前完善施工方案工作，并组织施工人员认真学习施工图纸、施工方案和施工规范等技术文件，做好三级安全技术交底工作，减少和避免施工误差。

重点对栈桥桥面双T梁模板结构施工等分项工序的技术、质量和工艺要求进行了充分的研究和讨论，编写了专项施工方案，并将其质量和工艺的要点向作业班组作了安全技术交底。

（二）材料准备

确保材料质量合格，按材料进场计划分期分批进场，并按规定地点存放，做好遮盖保护，同时收集各种进场材料相关质保证明。

采用Φ48×3.5mm钢管，应有产品质量合格证；质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB/T700）中Q235—A级钢的规定。

钢管表面应平直光滑，不应有裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕和深的划道：钢管外径、壁厚、端面等的偏差应符合规范的规定：钢管必须有刷不锈漆。

新扣件应有产品质量合格证；旧扣件使用前应进行质量检查，有裂缝、变形的严禁使用，出现滑丝的螺栓必须要换；新、旧扣件均应进行防锈处理。

模板选用1830mm×915mm×18mm九层胶合板。必须符合我国林业部规定的《混凝土模板用胶合板》专业标准ZBB70006-88中规定，木方选用经过刨制并且质量较好的80mm×100mm木枋，木枋长度为2m。

三、高大模板支撑体系设计

因本工程梁支架高度大于4米，根据有关文献建议，如果仅按规范计算，架体安全性仍不能得到完全保证。为此计算中还参考了《施工技术》2002（3）：《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》中的部分内容。

（一）模板支撑系统设计参数

梁截面宽度B(m):0.30；梁截面高度D(m):0.90；混凝土板厚度(mm):120.00；立杆沿梁跨度方向间距La(m):0.80；立杆上端伸出至模板支撑点长度a(m):0.10；立杆步距h(m):1.50；板底承重立杆横向间距(m)0.80，纵向间距(m)1.20；梁支撑架搭设高度H(m)：13.80；梁底支撑横向间距(m):0.80，纵向间距(m)0.60；承重架支撑形式:梁底支撑小楞平行梁截面方向；采用的钢管类型为Φ48×3.5mm；立杆承重连接方式:可调托座；Q235钢材的强度设计值f：205N/mm2。

（二）模板支撑系统材质

模板面板均采用18mm厚多层夹板，采用80mm×100mm木枋，长2000mm；支撑体系中的立杆、水平纵横拉杆、扫地杆、剪刀撑均选用Φ48×3.5mm钢管，采用穿梁对拉螺栓。

（三）梁模板体系设计

截面300mm×900mm梁模板体系设计

采用扣件式钢管架进行支撑，梁底采用80mm×100mm木枋，平行于梁截面布置间距200mm，截面梁底支撑横向间距800mm，纵向间距600mm，其余立杆支撑横向间距800mm，纵向间距1200mm。水平杆步距均为1500mm。

梁侧模板主楞（Φ48×3.5mm钢管双拼）间距500mm、次楞（80mm×100mm木枋）间距450mm；穿梁螺栓水平间距500 mm；穿梁螺栓竖向间距为：350mm；穿梁螺栓直径Φ14mm。

（四）钢管架底座设计

考虑到本工程实际情况，栈桥桥面双T梁C段、D段、E段施工位置位于水库迎水坡1:2.5的六角块斜坡上。平行斜坡处增设两排扫地杆，间距200mm，并延伸至已有排架柱顶紧，以增强钢管架底部稳定，同时立杆底部设置垫板，并在四周砌筑M10水泥砂浆围封固定，由此防止钢管架滑坡可能性的发生。

（五）剪刀撑布置

钢管架要设置纵向剪刀撑，增加纵向的约束，同时利用已有排架柱对支撑结构顶紧和拉紧，纵向剪刀撑对支撑体系的安全稳定性能起到增强的作用，均应由底至顶连续设置，剪刀撑的搭设应随立杆、纵向和横向水平杆等同步搭设。

支架顶部支撑采用可调顶托，顶托螺杆伸出长度不宜超过300mm。凡螺杆伸出长度超过规范要求时必须加设纵横钢管水平拉杆一道，其立杆承载力应按规范要求作相应折减。

（六）顶模钢管稳定性验算

计算梁段:C段,该栈桥双T梁及面板采用钢管架作模板支撑，在搭设过程中采用Φ48×3.5mm钢管搭设。计算时取最不利情况作为验算对象，以验算该部分的安全稳定性。

计算时对模板支撑体系的整体稳定性验算简化为钢管架局部稳定性验算；忽略立柱竖向荷载偏心影响。

施工荷载计算

a、计算施工荷载采用荷载效应基本组合的设计值。永久荷载分项系数应取1.2，可变荷载分项系数应取1.4。

b、计算时取截面面积为0.3×0.9=0.27m2的单梁为计算对象，设1支立杆作支撑，横向间距为0.8m，纵向间距为0.6m，在该计算过程中取这1支立杆的受荷面积来验算。受荷面积即为0.8×0.6=0.48m2。

c、永久荷载（恒载）值。模板自重为1.2kN/m2，即设计值=1.2kN/m2×1.2=1.44kN/m2；新浇筑商品混凝土自重为24 kN/m2，即设计值 =24kN/m2×1.2=28.80kN/m2；钢筋自重为 1.5 kN/m2，即设计值 =1.5kN/m2×1.2=1.80kN/m2。

d、可变荷载（活载）值。施工人员及设备荷载为1.0kN/m2，即设计值=1.0kN/m2×1.4=1.40kN/m2；振捣混凝土产生的荷载为2kN/m2，即设计值 =2kN/m2×1.4=2.80kN/m2；风荷载为2.6kN/m2，即设计值 =2.6kN/m2×1.4=3.64kN/m2。

e、立杆的稳定性应按下列公式计算。不组合风荷载时、组合风荷载时：

①长细比 λ=l0/i，l0=kμh=2.6，i=1.58cm，即 λ=165；②根据长细比λ查表得,轴心受压构件的稳定系数φ=0.259；③立杆的截面面积A=4.89cm2；④截面模量W=5.08cm2；⑤立杆段由风荷载产生的弯矩Mw=0.85×1.4Mwk=0.85×1.4ωklah2/10=0.417kN.M；⑥钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；计算立杆段的轴向力设计值N

不组合风荷载时：N=1.2（NG1k+NG2k）+1.4ΣNQk=1.2×（1.2+24+1.5）×0.48+1.4×（1+2+2.6）×0.48=19.14kN

组合风荷载时：N=1.2（NG1k+NG2k）+0.85×1.4ΣNQk=1.2×（1.2+24+1.5）×0.48+0.85×1.4×（1+2+2.6）×0.48=18.58kN

所以，不组合风荷载时，立杆的稳定性计算 <[f]=205 N/mm2,满足要求。

组合风荷载时，立杆的稳定性计算：<[f]=205N/mm2,满足要求。

扣件的承受荷载计算：查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130－2001，可得直角扣件、旋转扣件的承载力设计值为8.0kN。

现验算上式中支承系统扣件承载力：该计算过程是用4条立杆作支承，每根立杆采用1只扣件承托，即4只扣件支承该部分混凝土面板的承载力为4×8=32kN＞19.14kN（即扣件的承载力大于该混凝土面板的施工荷载），因此该扣件满足模板支撑体系的强度要求。栈桥面板混凝土施工浇筑过程中，为了提高工程施工的稳定性，增大安全系数，底部加密了扫地杆，加强了高支模系统底部稳定性，对整个工程顺利完成奠定了坚实基础。

四、施工管理

一是搭、拆支模系统的工作人员必须经过考核合格的专业架子工，上岗人员应定期体检合格方可持证上岗；二是搭、拆支模系统的工作人员必须做好安全技术交底及安全教育后方可上岗作业；三是明确支模施工现场安全责任人员，负责施工全过程的安全管理工作，设专人负责对支模进行经常检查和保修；四是排架及模板架设后，应会同技术部门及安全检查员进行全面检查，验收合格后方可使用；五是使用过程中必须定期和不定期进行检查，发现问题应及时整改，整改后经验收合格才能继续使用，如停工一段时间重新开工时必须全面检查，检查合格后才可继续使用；六是施工中必须严格按照有关规范和强制性标准进行施工，严禁违章作业；七是特种工人必须经过安全培训及三级安全教育，持证上岗。操作时必须正确戴好安全帽和安全带，安全帽的帽带要绑紧在下颚的位置，安全带应可靠地与大横杆连接；不得穿塑料底鞋或皮鞋，不得酒后、带病作业；八是施工过程中工具及小零件，要放在工具箱内；九是搭、拆支模时应思想集中，团结协作，统一指挥，禁止在架子上打闹，材料、工具不得乱抛、乱扔；十是遇六级以上大风或重雾、大雨时应停止工作，雨后施工要注意防滑。

五、结语

高支模施工在水库栈桥类工程中非常常见，其作为栈桥面板混凝土浇筑前的一个工序至关重要，高支模施工方案的好坏直接影响了工程的质量与安全以及水库日后的运行与管理。本文就西坑水库为例，根据施工现场实际情况，确定了上面的施工方案，再经过施工过程中能够严格按方案实施，工程按质按量完成，无任何安全事故发生，确保了整个除险加固工程按期完成。