高危边坡上搭设超高大模板支撑体系施工技术研究

李波 杨广海

中建四局第三建筑工程有限公司

摘要：随着我国建筑业不断发展，大跨度、大空间、大层高、高性能的钢筋砼结构得到广泛应用，同时带动了建筑施工技术以及施工水平不断提高，因受施工场地限制或有特殊造型或使用等要求的建筑物也时有遇见，如我司承建的一个项目的架空停车场工程，位于高差达20余米的市政边坡上，为了确保施工过程的安全，对其立杆支撑基础、架体抗倾覆和抗滑移等因素进行综合研究，以实现“施工简便、安全有效、经济合理”的目标要求。

关键词：高危边坡；超高大模板支撑体系；施工技术研究

1、工程概况

该工程架空停车场位于项目南侧原市政边坡，坡体因长期受风雨侵蚀，岩层风化较严重，局部覆盖有爬藤植被，局部岩层缝隙20～35mm，坡度约45～75度不等，最大高差约20余米。

该架空停车场沿边坡总长258米，结构最宽处约29.4米，结构形式为框架梁板结构。竖向支撑体系为共用基础的竖向柱和斜向柱（柱截面为800*800和1000*1000两种，柱顶分别承受A、B轴主梁荷载），柱基础位于边坡坡脚，坡顶为结构条形基础，上部最大梁截面为600*1600（最大净跨度为11.0m），最大梁跨度为18.9m（梁截面为450*1500），结构支撑体系最大高度约22米，因此施工难度非常大。

2、高危边坡上搭设超高大模板支撑体系施工技术研究

该施工技术主要包括四项内容：支撑体系基础施工技术，架体抗倾覆施工技术，架体抗滑移施工技术，上部大截面结构二次施工技术。

1）支撑体系基础施工技术

高危边坡上搭设超高大满堂支撑体系基础施工技术研究是本工程的重点难点内容之一，也是本工程需要突破的技术瓶颈，是能否顺利完成本工程施工任务的关键点。

本工程地处风化较严重的市政边坡上，且边坡坡度较大，在搭设结构施工时的满堂支撑体系时没有可利用的立杆支撑面，因边坡坡体风化严重，在施加上部结构施工荷载时可能造成坡体岩层滑移或坍塌，因此需要进行坡体岩层加固。在进行“高危边坡上搭设超高大满堂支撑体系基础施工技术”研究时，需要结合上述两个因数进行综合考虑，有利于对本工程的进度、质量、施工安全及工程成本进行控制。

在本工程实施前，相关技术人员根据工程结构形式、现场边坡岩层情况及边坡坡度等进行综合考虑，对结构施工涉及的满堂脚手架支撑体系立杆基础进行了综合研究，在理论上分别提出了“在边坡坡脚增加挡土墙”“搭设钢平台”“对边坡进行支护，利用支护结构作为满堂架立杆的基础”“边坡岩石开挖”四个立杆支撑基础施工方案。

经相关专业技术人员及岩土专家和土建专家综合进度、安全、成本等因素进行分析评估，该工程超高大模板支撑体系基础采用边坡支护和满堂架立杆基础施工相结合的施工方案较经济合理，即：进行边坡支护设计时在主次梁的投影部位布置支护格构梁，将常规的矩形格够梁施工成阶梯型格够梁，利用边坡支护的格构梁水平面作为梁下支撑体系的立杆基础，将支护的锚杆或锚索锚固在格构梁内，在设置格构梁时需注意将结构梁的投影中线需与格够梁的中线重合。

2）架体抗倾覆施工技术

高大模板支撑体系研究，除了基础承载能力研究外主要就是研究架体的抗倾覆能力，该内容的研究直接关系到整个支撑体系能否有效地将上部结构荷载及施工荷载传递至基础，该项研究是确保整个支撑体系安全有效的一个重要因素，也是确保本工程能够顺利实施的重要保障。

在进行该项技术研究前，研究小组组对普通满堂支撑体系进行受力分析及研究，发现支撑体系受力后首先是体系顶端出现位移，造成偏心受压，随着变形逐步加大，进而引起整个支撑体系失稳而倾覆，造成安全事故，因此研究小组考虑将上部结构梁分两次施工，利用梁下部先浇筑的砼形成田字型框架结构，将支撑体系顶部固定，控制支撑体系顶部位移，减小受力后的偏心受压变形，以此提高支撑体系抗倾覆能力。

由于本工程位于市政边坡上，其支撑体系非常规的矩形，而是自身极不稳定的倒三角形，为了增加支撑体系的抗倾覆能力，研究小组通过研究，要求在实施阶梯型支撑基础时，在基础砼中预埋HPB300級直径为20厘的圆钢拉环，用直径为14mm的钢丝绳将整个支撑体系向边坡方向张拉，钢丝绳用绳卡栓系在支撑体系的最外排主节点处，用花篮螺杆系挂在预埋环上，预埋环一端低于主节点，控制钢丝绳角度在10-15度为宜，钢丝绳水平间距4米，竖向间距6米，张拉力以钢丝绳最大挠度100～200mm为宜。采用上述两项抗倾覆措施后，可有效地大幅度提高整个支撑体系的抗倾覆能力，增加工程实施过程的安全性。

3）架体抗滑移施工技术

普通高大模板支撑体系通常是搭设在场地较平整或较规则的支撑面上，因本工程位于坡度较大的市政边坡上，因此在研究“高危边坡上搭设超高大满堂支撑体系施工技术”时还需要研究架体底部的抗滑移能力。

根据前面分析可知，本工程实施体量较大，在确保实施过程安全的前提下，为了加快施工进度、减小施工难度、节约工程施工成本，实施方案要求在上部结构梁投影位置布置阶梯型支护格够梁，在格够梁水平面上搭设结构梁的支撑体系，可满足梁下支撑体系的受力要求，而结构板下支撑体系立杆没有可用的支撑面，因此只能支撑在边坡喷锚的砼面层上。

在搭设立杆时用人工凿打的方式将砼面层开凿一个小平面用于支撑立杆，这样容易造成立杆底部失稳产生滑移而发生安全事故。为了提高整个架体的抗滑移性能，研究小组通过研究发现，在立杆底部设置水平向的横向和纵向水平杆不能达到支撑体系抗滑移的要求，立杆在受力后其底部存在沿坡体面向下的滑动趋势，因此研究小组要求在支撑体系立杆底端沿坡体表面增设一根锁脚杆，所有锁脚杆采用对接或搭接沿坡面连通，形成整体受力，控制其受力后的滑动，达到整个支撑体系稳定可靠的目的。

4）上部大截面结构二次施工技术

本工程最大梁截面为600*1600，每延米结构自重达0.6*1.6*27=25.92KN/M，经计算可得下部支撑体系立杆间距仅0.35m，对实施操作带来非常大的困难，如将该截面梁砼分两次施工，可有效减轻结构自重，下部立杆经计算，其间距可适当放大，不但便于施工操作，而且减少了架料的投入，节约了工程施工成本。

对于梁板等受力构件而言，在混凝土二次浇筑的结合面上，会产生拉、压、剪等复杂应力。但通过综合分析，可确定对混凝土结构交结面影响较大的主要是剪应力。两次浇筑的材料间能否有效的共同工作取决于结合面上的剪应力能否有效的进行传递。结合面上的剪应力主要由混凝土自身的抗剪强度和横贯结合面的钢筋抗拉强度共同承担。

中国建筑科学研究院建议按如下公式验算结合面的抗剪承载力：

（1）

式中r为结合面剪应力设计值；V为截面剪力设计值；I为截面惯性矩；S为截面的面积矩；b为截面宽度

（2）

考虑了梁上恒荷载和活荷载的最不利组合，经计算求得施工缝截面上的剪应力最大值-截面上混凝土抗剪和箍筋抗剪的合力为5.094N/mm2大于施工缝截面上的剪应力2.735N/mm2，因此施工缝处的剪力能有效传递，可保证分别浇筑的混凝土能共同工作.

经工程理论分析及实际验算，本工程计划将600*1600大截面梁分两层浇筑砼，施工缝预留在距梁底800mm处，满足结构受力要求，结构安全可靠。

3、总结

通过对“高危边坡上搭设超高大模板支撑体系施工技术”的研究，我们可以有效地对施工过程中的安全因素进行掌握和控制，在确保施工作业安全的同时还减少了工程中的周转材料投入，选择适合本工程实际情况的施工方案，从而节约了工程成本，产生了较大的经济效益，为后续类似工程提供了参考借鉴作用。