奋斗水库悬挑梁板结构模板支架设计与施工

陈其足，阚兴明，曹 羽

(1.中国水利水电第十六工程局有限公司，福建 福州 350001；2.穆棱市鑫源水务投资建设有限责任公司，穆棱 157500；3.穆棱市奋斗水库项目建设管理处，穆棱 157500)

1 工程概况

奋斗水库坝式进水口位于14#坝段上游坝外，进水口底板高程为EL357，底板以上分为2个独立式进水口闸墩，每个闸墩总宽度为 6.4m，两个闸墩之间距离为5.6m，上下游长度为11m。闸墩顶部由梁、板构成启闭平台，板厚20cm,板下悬空，其底高程为EL357，板中有5道梁。

EL385.9高程启闭平台左右岸方向长20.4m,上下游方向长12m。该区域梁、板左右跨度5.6m,上下游方向长12m，上下游间设有3条跨度5.6m长梁体，梁高0.8m,梁宽0.5m；1条跨度2.9m长梁体，梁高0.6m，宽0.4m，如图1所示。

图1 进水口梁板平面示意图

2 工程特点

该工程进水口EL385.9启闭平台梁、板支撑施工主要有两处：一处为进水口5.6m宽区域，承受荷载较大；一处为进水口EL385.3-EL385.6斜面支撑区域，承受荷载较小。梁板施工多数采用工艺成熟的满堂红脚手架或钢管柱做为模板支撑系统，但该工程采用落地脚手架存在以下缺点：

1)该工程悬挑结构位于27.9m高空，悬挑高度大，梁板底标高达27.7m，悬挑梁板面积达109.6m2。采用常规脚手架或钢管柱支撑系统工程量巨大，耗用管材多，搭设拆除时间长，费用高。

2)奋斗水库位于高寒地区，年有效施工时段不足8个月，工期紧张，采用落地脚手架支撑方案无法满足施工进度要求。

对此，经过多方案对比论证，采取如下措施：

1)进水口5.6m宽区域预埋22mmHRB400锚筋作为受力点，楼板荷载通过脚手架钢管传递至预埋锚筋。

2)进水口EL385.3-EL385.6斜面支撑利用现场悬臂翻升钢模，通过脚手架钢管将悬挑区域部分荷载传递至大坝直立面钢模。

新方案对比落地式满堂脚手架具有如下优势：

1)进度上，新方案施工时间为5d，落地式脚手架施工方案需要约15d，能节约工期约10d。

2)根据《房屋装饰与建筑工程预算定额》，采用落地式满堂承重脚手架预算为22.38元/m3，工程量约为3700m3，成本为8.28万元。新方案经计算施工成本约2.2万元，可取得经济效益约6万元。

3 支撑结构设计及计算

3.1 支撑结构设计

进水口EL385.9启闭平台梁板5.6m宽区域支撑体系受力最大，其支撑结构如图2、图3所示。

图2 进水口EL385.9启闭平台梁板5.6m宽区域支撑体系现场图

图3 进水口EL385.9启闭平台梁板5.6m宽区域支撑体系图

进水口EL385.9启闭平台梁板上游侧下部悬空，而在EL385.3-EL385.9沿上游方向悬挑1.0m,考虑此区域跨度较大且临近设置有梁L4和L6，在每个闸墩上游侧混凝土内分别埋设2道工字钢，共埋设8道。工字钢型号为16，埋入闸墩混凝土2m,外露1m。在浇筑至EL382.85,水平放置工字钢，在工字钢上方放置2根脚手架钢管，钢管与闸墩侧面钢筋焊接。钢管距闸墩上游边1-1.3m。工字钢作为荷载受力点，将上方结构自重、支撑钢管自重、作业平台自重传递至闸墩混凝土结构，如图4-5所示。

图4 启闭平台上游侧悬挑结构支架设计

图5 启闭平台左右两侧侧悬挑结构支架设计

3.2 受力计算

进水口EL385.9启闭平台梁板5.6m宽区域支撑体系受力最大，仅对此部位进行受力分析，其计算简图如图6所示，计算单元布置见图7。

图6 计算节点布置图

计算结果显示，采用Q235材质φ48×3mm脚手架钢管能满足构件强度和刚度要求，该网架构件在假定的最不利工况下满足强度、刚度和稳定性的要求。

图7 计算单元布置图

4 模板支撑体系施工

4.1 进水口EL385.9启闭平台5.6m宽区域

1)预埋锚筋

进水口EL379.8-EL382.85仓面立模时，在预埋锚筋两边侧立面从底部起1块3×1.875m钢模，其上部位采取木模拼装。下方钢模作为木模安装的作业平台，在拼装的木模高度范围内预埋2排锚筋，每排锚筋上下位置同步。锚筋采用φ22mm钢筋，锚固深度65cm,外露20cm,间距70cm。外露钢筋弯折至与垂直面成23°、34°。

2)搭设钢管架

钢管架采取φ48×3mm脚手架，立杆及横杆纵向间距均为70cm,左右岸方向侧立杆间距60-130cm。钢管架断面每侧先安置2根钢管与预埋锚筋相连，钢管架体承受荷载通过断面两侧安置的2根斜向钢管将力传递至锚筋。

钢管搭设过程中，接头采用对接扣件连接，其接头交错布置，两根相邻横向水平杆的接头不在同步同跨内，上下两个相邻接头错开一跨，其错开的水平距离≥500mm。当水平杆采用搭接时，其搭接长度≥1m，不少于2个旋转扣件固定，其固定的间距不应少于400mm，相邻扣件中心至杆端的距离≥150mm。

钢管支撑架体搭设完毕后，架体左岸侧、右岸侧及下游侧三面作业通道内的脚手板采用方木满铺，接缝中设两根小横杆，各杆距接缝的距离均≤15cm，避免出现探头及空挡现象。

脚手板设置在三根横向水平杆上，并在两端8cm处用直径1.2mm的镀锌铁丝箍绕2-3圈固定。当脚手板长度<2m时，可采用两根小横杆，并将板两端与其可靠固定，以防倾翻。

3)铺设面板

面板采取胶合板，板底铺垫方木条，方木间距为20cm，方木下方采取水平横杆与立杆相连，通过预先计算立杆顶部高程从而控制面板铺设高程。

4.2 进水口EL385.3-EL385.6斜面支撑区域

进水口EL385.3-EL385.9上游侧、左岸侧及右岸侧直立面模板加固支撑利用EL379.8-EL382.8安装的3×3m悬臂翻升钢模，钢模背侧桁架宽1m与进水口EL385.3-EL385.9结构悬挑尺寸相同，在钢模桁架上搭设钢管架，支撑EL385.3-EL385.6斜向结构。钢模与钢管架相连以扣接为主，以焊接为辅。

斜面模板采用木模拼装，模板下方采取方木抵靠，方木间距为20-30cm，方木与斜面平行。方木下方使用钢管支撑，水平横杆平行于坝轴线，水平横杆与钢模作业平台通过竖杆相连。钢管架承受荷载较小，每个断面搭设1-2根竖杆支撑斜面模板，1-2根横杆加固竖杆。支撑斜面模板的竖、横杆纵向间距为1-1.5m。

斜面钢管支撑搭设完毕后，沿外侧面一圈设置密目式安全网，安全网安装在立杆内侧，采用铁丝将其与架体牢固扎结，主节点处必须绑扎。脚手板的搭设同上，局部临空面时保证通道两侧有防护栏杆，栏杆内侧挂设密目式安全网。

4.3 支撑拆除

进水口启闭平台浇筑完毕后进行正常养护，对进水口启闭平台EL385.9表面及侧面混凝土强度进行测试，当混凝土强度达到设计强度100%后，梁板底下承重模板方可进行拆除。

进水口EL385.9启闭平台5.6m宽板底区域从下游往上游依次进行拆除，预埋锚筋采取手持式切割机进行割除，钢筋表面凿除20-30mm, 并采用预缩砂浆或环氧砂浆填补。预埋工字钢采取汽割，工字钢表面凿除30-50mm, 并采用预缩砂浆或环氧砂浆填补。在能保证预埋锚筋和工字钢全部拆除后有作业平台，其余部位支撑可以先行拆除。

5 结 语

该工程在悬挑支撑架搭设过程中专门成立安全管理办公室，检查督促安全措施的落实，配备2名安全员全程监督，严格按照安全规范要求进行施工作业，避免了施工过程中的安全隐患。

混凝土浇筑过程中，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；悬挑部位施工时将混凝土浇筑在非悬挑部位，再由人工铲运至悬挑部位，避免混凝土直接倾倒在悬挑部位的梁板上；并派2名专业木工看护支撑系统，密切注意支撑系统的变化并进行监测。

通过以上高效强力的组织、管理和技术措施，安全圆满地完成了进水口悬挑结构的施工任务。实践证明，采用该方案不仅提高了施工进度，更节减小了资源投入和资金投入，为企业今后遇到类似的结构提供了借鉴和参考。