移动支架技术在大跨度工业厂房屋面现浇施工中的应用

何小江， 王 康

(中国水利水电第十四工程局有限公司， 云南 昆明 650041)

0 前 言

移动支架现浇施工技术是近几年来兴起的新的施工工艺，相对于60年代的悬臂浇筑、悬臂拼装施工方法和70年代的逐跨施工、顶推施工和转体施工等方法，具有结构合理、材料用量省、工序程序化、质量可靠及整体性好等优点，值得大力推广和应用。

1 概 述

角木塘水电站发电厂房为河床式厂房，厂房兼做枢纽挡水建筑物，该厂房屋面较一般工业厂房屋面具有整体性好、刚度高的特点。厂房四周为水下墙结构设计，屋面板为大跨度、大截面梁板结构，屋顶高程388.00 m，长62.9 m，宽23.5 m，主梁规格为1 m×2 m，梁间距为5.9～6.55 m，主梁净跨21.5 m；次梁规格为0.5 m×1 m，梁间距3.1 m，屋面板厚0.3 m。主厂房内设桥式起重机，桥机跨度19.7 m，轨顶高程381.55 m。主厂房横剖面示意见图1。

发电厂房土建为本工程关键工期线路，若采用先施工发电厂房二期混凝土，后搭设满堂脚手架施工屋面板的常规流程，无法保证合同工期，并且搭设高排架安全风险高、施工投入大。本工程基于贝雷支撑平台在市政公路及公共建筑行业的成熟应用，针对工程特点，设计了一套现浇混凝土移动式贝雷支架平台。该平台依托桥机轨道和预设锚点，屋面施工的支架和模板在倒链的牵引下整体前移，逐段完成屋面施工。与传统的满堂脚手架施工工艺相比，具有节约空间、快速施工、安全性高等突出优点，该施工技术在类似工程中值得推广和应用。

图1 主厂房横剖面

2 移动式贝雷支架设计及安全性验算

2.1 支架设计

支架设计方案如图2所示。本工程移动式贝雷支架分为A、B支架，A支架长13.1 m，B支架长14.65 m，支架计算跨度19.7 m，均采用加强型国产321型标准贝雷梁桁片作主承力构件，贝雷梁桁节采用16锰钢，销子采用铬锰钛钢，插销由弹簧钢制造。在大梁正下方布置5榀，间距22.5 cm，其余均按 90 cm间距布置。贝雷梁顶布置I16型钢分配梁，安装扣件式支架支立模板。贝雷支架横向简支跨越厂房，两端支承于桥机轨道顶，支架平台与桥机钢轨之间垫聚四氟乙烯板，钢轨抹黄油以降低摩擦系数。在钢轨支承位置布置2[16b加强立杆以提高贝雷架抗剪性能，加强立杆采用磨光顶紧的方法与上下弦杆连接，不得采用焊接，加强立杆设计示意见图3。

图2 移动贝雷支架平台纵剖面(单位：mm)

图3 加强立杆设计示意(单位：mm)

2.2 支架安全性验算

2.2.1 计算参数

取大梁下部分及相邻贝雷梁支架建模，利用三维有限元分析，计算模型见图4。计算参数信息见表1，内力验算结果见表2。

经验算，支架及模板体系结构强度、 刚度、 稳定性均达到规范要求，并有一定的富余系数，可满足施工要求。

图4 贝雷支架系统计算模型

表1 计算载荷组合

表2 主要构件内力

3 贝雷支架模拟预压

为验证贝雷支架的安全系数，保证施工安全，需要采取实测变形值指导屋面线型控制。整个预压加载过程模拟实际混凝土施工时的荷载分布，按照从跨中向两侧对称堆载的顺序分两级进行加载。预压荷载按照施工最大荷载乘1.2倍系数的50%、100%分两次加载，每次加载完毕1 h后进行支架的变形观测，并且在加载完毕后每6 h测量一次变形值。记录好预压前及过程中观测到的贝雷梁挠度变形值及各构件、零部件的变形量，当加至100%后，观测最终挠度变形值。预压载荷布置平面见图5。

图5 预压载荷布置平面(单位：mm)

每次加载完毕后，先停止下一级加载，应每间隔6 h对支架沉降量进行一次监测。当支架跨中位置观测点12 h的沉降量平均值小于3 mm时，进行下一级加载。预压卸载时间以支架地基沉降变形稳定为原则，最后两次沉落量观测平均值之差不大于3 mm时，即可终止预压卸载。

预压试验得到支架跨中最大变形值为46 mm，小于贝雷梁支撑平台挠度变形允许值：f允=L/400=21 000/400=52.5 mm，贝雷梁支撑平台挠度变形处于允许范围内。预压试验数值略大于验算结果的主要原因是贝雷架为租赁多次使用器件，销孔磨损导致非弹性变形增大。所以在现场施工实际组装立模时，应以预压试验取得的实测变形值预设起拱度，保证了屋面线形外观。

4 移动式贝雷支架施工工艺

根据发电厂房屋面的结构特点，采用分段、分次浇筑施工，即沿厂房长度方向分5段施工，一次浇筑2段，由两侧向中间浇筑，最后在中间合拢。主厂房桥式起重机安装与屋面板混凝土应同时进行施工，为避免最后一段屋面板施工与安装完成的桥机相互干扰，特将桥机安装工位定于两个支撑平台(A、B支架)中间位置。当浇筑主厂房最后一段屋面板混凝土时，施工人员应提前拆除A支架，并将桥机移动至A支架浇筑的屋面板下部，然后利用B支架浇筑最后一块屋面板混凝土，以解决施工干扰问题。为最大程度缩短备仓周转时间，减少屋面模板支撑体系重复拆卸安装工程量，主梁梁底以下脚手架管应固定不拆除，仅拆除主梁梁底以上模板支撑；浇筑完成拆模后，材料码放整齐，清理平台杂物，整体移动支撑平台至下个仓位，重新恢复模板支撑体系。屋面施工流程见图6。

为保证屋面混凝土与下部二期混凝土交叉作业安全，施工人员对贝雷支架平台采取以下工程措施进行防护：

(1)贝雷梁支撑平台顶部满铺5 cm厚木板，木板上部铺双层密目网，左右临空面挂双层密目网进行全封闭。

图6 屋面施工流程示意(单位：mm)

(2)混凝土浇筑时，在两侧边墙上设置可靠锚点，固定钢丝绳后用于悬挂作业人员安全绳，同时下部作业暂停，当浇筑完成，经监测安全后恢复施工。

5 结 语

角木塘水电站主厂房屋面采用移动式贝雷支架平台逐段现浇施工，通过对移动式大跨度全封闭的现浇板支撑平台的设计、安全验算、模拟预压和过程管理等关键技术问题进行研究，保证了施工安全、施工质量，节约了施工成本。

相较于传统的落地满堂支架，通过对移动式贝雷支架平台的精心设计，保证较高的安全系数，同时结构变形小，保证成型混凝土线形流畅，内实外光。另外，移动式贝雷支架利用工业厂房常设的桥机轨道作为支点架设，不占用地面空间，对需上下交叉作业赶工的工程具有不可替代的优越性，可在类似工程中推广应用。