SPS支撑塔在高空混凝土挑檐工程中的应用

夏晋华， 黄小杰

（郑州信息科技职业学院 建筑工程系， 郑州 450046）

一、引言

高空混凝土模架施工是一项工序复杂、 危险性很大的施工作业， 各种突发性和不可预测的重大事故时有发生，造成人员伤亡和财产损失巨大。 尤其是超高混凝土大挑檐支撑架施工，在搭设和拆除过程中易发生倒塌，造成群死群伤事故发生。 因此如何选择安全可靠、快捷高效、经济合理的施工方案有效地组织施工， 是摆在施工企业与工程项目管理人员面前的严峻课题。 基于此，结合开封某综合办公楼49 米高混凝土大挑檐模架搭设工程实例，采用一种新型的装配式支撑钢管——SPS 支撑塔作为模架支撑系统，介绍了SPS 支撑系统的组成与施工工艺，并对SPS 支撑塔基础定位、 支撑塔搭设、 支撑塔抗倾覆措施、钢平台搭设、模架搭设、拆除等工序进行了详细的阐述，为高空大挑檐工程的安全施工提供科学的依据。

二、工程概况

开封创业大厦工程， 位于开封市新区郑开大道与第三大街交叉口西北角（图1），框架结构，地下一层，地上11 层，建筑面积81419.27m2，总高度为54.1m。 屋面44.2～49.7m 为架空层， 在49.65m 处四周设有混凝土平板挑檐，挑出长度距建筑物外边6.8m。 外挑檐设计为钢筋砼梁板结构，悬挑主梁截面为350×1200mm，次梁截面为200×800mm；混凝土板厚为80mm；主体四周框架柱截面为600×600mm；柱间框架梁截面为350×1000mm。

图1 施工现场平面布置

三、施工方案

本工程挑檐位于49.65m 的高度， 挑出长度距建筑物外边6.8m，且四周8个转角悬挑超过9m（图2），若采用传统支撑体系不但施工的可操作性与安全性无法得到保障，而且施工工期和工程成本也不能满足要求。 经过多方案综合对比，考虑本工程实际情况，采用悬挑支模方式，模板支设在满堂钢管模架上，模架支撑在悬挑型贝雷梁上。由于8个转角无法安装贝雷梁，所以选用装配式支撑钢管SPS 支撑塔支撑系统（重型支撑系统）作为8个转角悬挑结构部分的模架支撑。

本方案梁板支架选择满堂脚手架，脚手架下设型钢平台，立杆架管采用单根杆件，设在外悬挑贝雷梁及平行铺设的“檩条”之上，“檩条”采用16#工字钢，梁、顶板模板采用1.5cm 厚木胶合模板， 内龙骨采用40×80mm松木方，外龙骨和支撑系统采用￠48×2.8 普通钢管。

图2 挑檐局部平面图

贝雷梁是用贝雷片组装成的桁梁， 贝雷片规格尺寸为3m×1.5m，每片桁重270kg。 贝雷片桁架由上、下弦杆、竖杆及斜杆焊接而成。 桁架的弦杆由两根10#槽钢（背靠背）组合而成，桁架竖杆均用8#工字钢制成。本工程选用的贝雷梁为普通双排单层贝雷桁架， 梁长分为21m、33m 和42m 三种规格。

SPS 支撑塔是由标准立杆、横撑支架、可调丝杆、横撑架斜杆和立杆接头组成（图3）。

图3 SPS 支撑塔结构图

1.SPS 支撑塔基础定位。

转角处钢平台采用SPS 支撑塔支撑。因主楼四周外侧均为地下室顶板，承载能力不能承载每组SPS 支撑模架系统的整体重量，故SPS 支撑塔由地下室底板开始搭设，并在地下室顶板处精确定位，每个支撑塔立杆位置通过楼板开孔方法穿过地下室顶板搭设至设计标高。

图4 SPS 支撑基础定位图

2.SPS 支撑塔搭设。

SPS 支撑塔搭设从地下室开始， 先搭设最靠近主体结构的单个SPS 支撑塔，在地面逐步拼接、吊装组合成为整体钢架。首先安装地托丝杆，确保第一层立杆底部在同一水平面上，接着安装支撑横撑架，锁紧横撑架连接螺栓，然后逐层搭设SPS 立杆、横撑架，并采用水准仪进行监测，控制各支撑塔在同一水平面；在单个支撑塔露出地面层后，同时开始搭设第二个支撑塔，并在搭设过程中，与第一个支撑塔采用横撑架进行连接，组成整体钢架。 在各个支撑塔都出地面之后再对支撑塔进行定位复测，确认无误后再进行下一阶段的工作。

3.SPS 支撑塔抗倾覆措施。

SPS 在搭设过程中需要每隔一个楼层将紧邻主体的SPS 支撑塔立杆采用型钢与结构进行焊接连接，保证支撑塔的稳定。 并且各个支撑塔间每一层都需要采用横撑架进行连接。支撑塔搭设高度超过4 米时，开始设置第一道水平安全网， 往上走每隔4 米设置一道水平安全网。 同时在SPS 钢架搭设完成期间在钢架4个角分别在30m 及架体顶端按45°角设两道缆风绳，分别固定在楼体内和地面上，以防止架体倾覆。

4.SPS 支撑体系钢平台搭设。

钢平台主梁采用4 道25a 工字钢， 工字钢直接支撑在支撑塔立柱上。 其中外侧主梁位于挑檐外边连续梁中心位置。 分配梁采用16#工字钢，分别在挑檐挑梁下，对应分配3 根型钢，间距400mm，板下对应支撑型钢间距分别为840mm 与925mm。 所有纵横向连系型钢均采用U 型卡固定连接（图5），使之形成整体平台。型钢平台搭设完成后，挂一道安全网，并在其上满铺脚手板，在型钢平台上搭设满堂支撑模架。

图5 SPS 支撑体系平面布置

5.模架搭设。

在纵横向的型钢平台上搭设满堂脚手架， 板下立杆， 纵、 横向间距分别为840mm 与925mm， 步距1500mm；挑檐挑梁下立杆，纵向间距700mm，横向间距800mm，步距1500mm，梁底增设一道支撑杆，纵向间距700mm； 挑檐连续梁下立杆， 纵向间距分别为840mm 及825mm， 步距1500mm。 为了保证架体的稳定，支架每步均与屋面结构支架相连（图6）。

图6 SPS 支撑体系剖面图

SPS 支撑塔搭设高度为44.8m，采用2.4m×2.4m 横撑架， 顶部和底部均选用可调丝杆，SPS 顶部支撑梁、顶部分配梁承重梁选用450mm、900mm 横撑架贝雷梁，下层分配梁选用双肢I45a 工字钢。

6.施工工艺。

方案确定→平台及节点构件制作加工→贝雷梁及锚固点位置确定→贝雷梁拼装、 外送→贝雷梁内端锚固点固定→检查验收→测量放线→型钢吊装就位→卡环压紧→调整型钢标高→铺设安全平网→铺设竹笆→形成钢平台→转角处SPS 支撑塔拼接、吊装→贝雷梁、型钢吊装就位→卡环压紧→调整型钢标高→铺设安全平网→铺设竹笆→形成整体平台→铺设水平密目防护网→型钢平台预压、 验收→满堂支撑架体搭设→架体验收→悬挑结构梁板模板支设→悬挑结构梁、 板钢筋绑扎→检查验收→悬挑结构混凝土浇筑→覆盖保湿养护→模板拆除→结构支撑架体调整为装饰用脚手架→装饰施工→架体拆除→平台拆除。

7.模架拆除。

模架拆除分两个步骤。 第一步拆除模板和部分立杆与水平杆，将结构支架调整为装饰脚手架，具体做法是将最上层的水平杆均下落30cm 后将方木取出，然后逐跨逐块将模板取出，按照纵横间距1500mm 有计划地拆除部分立杆。 第二步待大挑檐部分装饰施工完成后全部拆除，具体做法为：装饰施工完成后，按照由外向内的顺序，逐排拆除立杆和水平杆，操作人员要将安全带挂在未拆除的水平杆上。 脚手架拆除过程中，随即将外跨的脚手板移进楼层内并拆除各悬挑型钢之间的连接卡具，并由外向内将所有工字钢移进楼层内。 最后松开贝雷梁后端固定件，并将贝雷梁拉入楼层内解体。

SPS 支撑塔拆除顺序与搭设顺序相反，钢平台材料完全拆除并清理干净后才允许开始拆除SPS 支架，先松开SPS 支架的4 根立杆连接销钉，将4 根立杆和横撑架按3 米一层往下吊离，然后到地面分离架体，连接件靠近下层立杆一侧的销钉不松开，连接件留在下层立杆内（方便架体能平放到地面）。操作时上部人员在确保安全绳可靠连接的情况下进行操作，并在松开销钉后，人员往下层移动到横撑架位置， 并安装好安全绳后开始吊装，所有杆件均需吊离拆除，不允许抛丢材料和配件。

四、结论

挑檐施工从4月20日现场设施准备到9月7日支撑及贝雷梁全部拆除，日历工期为140 天，投入人工272个工日，省工省时、安全可靠，无质量和人员伤亡事故，达到了预期的效果。

为避免个别SPS 失稳，引起连锁反应，造成支架整体坍塌，SPS 在搭设过程中先搭设最靠近混凝土结构的SPS 支撑塔， 并且每隔一个楼层将紧邻主体的SPS支撑塔立杆采用型钢与结构进行焊接连接， 保证支撑塔的整体稳定。

SPS 支撑塔采取在地面逐步拼接、 吊装安装的方式，既可以节约人工，又可保证安全，与传统支撑体系相比，减少了脚手架搭设时高空作业时间，安全经济，是一种有推广价值的支撑工艺。

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