高空大跨度尖角飘架施工技术

蔡四新

(广东省第一建筑工程有限公司， 广东 广州 510010)

1 引言

本文所述工程为花都雅居乐锦城商业A地块项目，位于广州市花都区，总建筑面积为62988.45 m2，地下室1层，地上22层。 其屋架层为外飘斜面钢筋混凝土结构，屋架最高处标高为110.877 m，最低处标高为100.167 m，呈尖角状，悬挑跨度达4 m。平面图见图1。

该构筑物外观造型新颖独特，屋面呈斜屋架状，顶部斜梁高差近2m，均为高空作业，因此，高空尖角大跨度悬挑结构支撑体系，需采用稳妥的施工方案。

2 技术要点分析及施工方案的选择

目前，超高支模主要有落地式脚手排架支撑、一般悬挑式脚手排架支撑和高空大悬挑脚手排架支撑。本工程施工方案选用了高空大悬挑脚手排架支撑系统(图2)，其具有以下特点。

(1)针对高空大跨度尖角飘架的特点，充分利用原有结构条件，在高空大悬挑结构的下2层结构安装悬挑工字钢，并焊接工字钢水平连梁；在屋面结构预埋钢管和锚筋，采用钢丝绳和锚筋对架体进行斜拉，以抵抗斜面砼结构自身和施工的水平预应力，对架体受力较大立杆加设斜钢管支顶并与预埋钢管扣紧；并在工字钢之间焊接Ø25钢筋，面铺钢格栅网片，形成安全、可靠的操作平台。采用“挑、吊、拉”等相结合的方式进行施工，并利用排架进行该部位的外装饰施工。验收合格后，进行空中解体，拆除全部排架和悬挑工字钢，解决了高空尖角大跨度悬挑结构的支撑难题。

(2)采用了智能化模板支撑系统监测技术，通过在支撑系统受力最不利位置设置应变传感器，在梁跨中和板中设置位移传感器，监测混凝土浇筑过程中支撑系统和混凝土结构产生的应变和位移，同时实时传输监测数据到网络服务器中，通过服务器的自动识别软件和所设定的不同预警值，软件系统判定后，会根据预警值的级别将数据发送短信到系统预设的不同手机或推送至APP端。

(3)通过BIM技术模拟搭设，将悬挑平台工字钢、钢管和混凝土结构等构件布置进行优化，设计清晰的荷载传递路径，对计算模型进行简化。具有节能省材，经济合理，施工便捷，高效率，省场地的优点，提高了安全文明施工水平。

图1 屋架层外挑平面示意

图2 屋顶飘架悬挑支撑系统示意

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

3.1.1 施工总体流程

先施工混凝土墙柱，当墙柱浇筑达到一定强度后，再浇筑中间非悬挑楼面梁板混凝土，待其达到一定强度后，最后浇筑悬挑支模楼面梁板的混凝土。

3.1.2 施工顺序

悬挑型钢支撑平台施工→悬挑支撑架体安装→拉吊卸荷脚手架施工→模板施工→梁、板钢筋绑扎→梁、板混凝土浇筑及养护→拆除扣件式钢管支架→拆除悬挑钢架。

3.2 操作要点

3.2.1 悬挑型钢支架系统搭设及防护

悬挑平台设在22层楼面，采用间距1200 mm 的18号工字钢作为主受力悬挑结构，其上焊接工字钢水平连梁。外挑阳角位置每根工字钢长度不小于9 m，斜角工字钢长12 m，其余部分工字钢不少于6 m。在对应的立杆位置焊接Φ12短钢筋，作为立杆钢管的限位。每一根工字钢在屋面层楼面的边梁分设两个独立吊环(用Ø20 mm HPB235级钢筋制作)，用Ø16 mm的6×19钢芯钢丝绳悬吊。钢丝绳抗拉强度为1550 mm/m2。在外挑阳角位置，充分利用原结构四个边角位置的混凝土斜挑柱预埋吊环，增大钢丝绳与工字钢之间的夹角以减少钢丝绳的受力，外挑斜柱与屋面结构梁之间采用预埋钢板上焊接工字钢连接，增加结构稳定性。

每根工字钢应在楼面设置3道Ø20一级圆钢锚箍，在悬挑结构的下层楼面施工时，按图预埋锚箍。锚脚置于板底筋之底，用扎丝与板底筋绑牢点焊，型钢与锚箍之间用木楔楔实，两木楔楔实方向相反。

悬挑型钢支撑平台搭设应遵照由内向外的搭设顺序；拆除时遵照由外向内的顺序拆除，做好安全防护措施，确保高空施工安全。

3.2.2 悬挑钢管脚手架搭设要点

(1)立杆。经计算，梁、板立杆的纵横向间距不宜大于1200 mm，立杆接长采用对接扣件连接，相邻两立杆的对接接头不得在同步内，且对接接头沿竖向错开距离不小于500 mm，各接头中心距主节点不大于步距的1/3。

(2)水平杆与扫地杆。水平杆间距不大于1500 mm，平均分配步距，纵横向水平杆必须双向拉通，水平杆件接长宜对接扣件连接，两相邻水平杆的接头错开的距离不小于500 mm；纵向扫地杆设置在距立杆底端200 mm高处的立杆上，横向扫地杆设置在紧靠纵向扫地杆下方的立柱上。

(3)剪刀撑。剪刀撑纵、横每6 m设置。

(4)周边拉结。在钢管支撑底部上0.2 m处纵横设置水平拉杆，用Ø48 mm钢管拉结，以后纵横水平杆按不大于1500 mm高设置一道，但支模高度≥8 m且≤20 m时，在支架最顶一步距的水平拉杆中间加设一道水平拉杆；水平杆的设置长度应不小于3跨，水平杆端头有混凝土梁、柱的应与混凝土梁、柱顶紧，同时每隔一步水平拉杆与柱抱箍。

对于临近边梁的水平拉杆，必须与边梁稳固顶紧；若高支模范围一侧为剪力墙，必须与剪力墙稳固顶紧，以加强高支模的整体刚度。架体外围应设置连墙件，连墙件间距不大于3 m。

(5)封闭措施。悬挑钢架底应全面封闭，悬挑型钢操作平台应满铺双层钢格栅，钢格栅面层满铺密目安全网，悬挑型钢下应设置安全兜底网，防止物体坠落伤人。悬挑支模架外侧增加1～2排立杆并铺设钢格栅脚手板，设置安全网作为操作面兼防护外架。

3.2.3 混凝土浇筑控制要点

悬挑支架系统自检合格后，应报当地安全监督部门，并会同建设方、监理方以及专家组共同进行验收，验收合格后方可浇筑混凝土。

混凝土的浇捣采用塔吊送料，在浇筑混凝土时，应按照先里后外，先中间后两边、先墙柱后梁板的顺序进行施工，且墙、柱和梁板宜分开浇筑。确保楼层内侧支模架比外侧架体先受力，防止倾覆。

混凝土不宜直接倾倒在悬挑部位的梁板上，应将混凝土浇筑在非悬挑部位，再由人工铲运至悬挑部位，以减少混凝土对悬挑部位的冲击，且混凝土集中堆放不能过高。

3.2.4 水平位移监测和沉降监测

在混凝土浇筑施工过程中，采用智能化模板支撑系统监测技术，通过在支撑系统受力最不利位置设置应变传感器，在梁跨中和板跨中设置位移传感器，监测混凝土浇筑过程中支撑系统和混凝土结构产生的应变和位移。同时，实时传输监测数据到网络服务器中，服务器的自动识别软件已设定了不同的预警值，通过系统判断，软件系统会根据预警值的级别将数据发送短信到系统预设的手机，并推送至APP端。在混凝土施工过程中，能及时掌握支撑系统的位移情况，以判断是否启动应急预案。

悬挑支模架每个阳角位置设置6个观测点，共24个，最大位移观测结果数据如下：①水平位移监测。浇筑过程中最大变形量为2.3 mm，浇筑完成后最大变形量为2.3 mm。②沉降监测。浇筑工程中最大变形量为-5.3 mm，浇筑完成后最大变形量为-5.3 mm。

在预定监测时段，所有监测点的变形值均在规定的报警值范围内，说明支撑系统的整体稳定性符合安全标准要求，在整个施工过程中，施工区域的高支模系统处于安全稳定状态。

3.2.5 悬挑支架系统的拆除

(1)主体混凝土强度满足设计要求后，开始拆除屋架飘板及边梁模板。在飘板装饰铝板及外墙涂料完成后，开始拆除+94.3 m以上支架。由外向内、由上向下逐层拆除。

(2)所有外架钢管全部拆除后，拆除+94.3 m处钢丝绳，割掉锚环。

(3)拆除悬挑工字钢，先用塔吊将型钢吊稳，再用气焊将钢梁接头处焊缝割掉，接着割掉悬挑型钢之间连接的钢筋，操作人员应系好安全带，周边做好安全防护，专人指挥。

(4)割掉锚箍，用塔吊将悬挑型钢抽出吊运至地面。

4 结论

该技术应用于花都雅居乐锦城商业A地块项目的高空大跨度悬挑混凝土尖角飘架屋面结构施工，施工质量、施工安全及工期均满足预期要求。从实际施工效果来看，其工程混凝土屋顶飘架施工完成后，经检查屋顶飘架的结构尺寸等均满足规范要求。由于采用的工字钢采用定模数加工，可以多次重复利用，且比落地式外架节约了大量钢材，同时，采用的安全网及兜底网为环保材料，达到了环保节能、绿色施工的效果。实践证明，本工程的施工方法是可行的，为类似工程的施工提供借鉴。