单侧可调式钢管砂桶支撑后浇带体系施工技术研究

蔡历颖,李 龙,邓 勇,但心怡

中建海峡建设发展有限公司,福建 福州 350030

0 引言

后浇带是为防止现浇钢筋混凝土结构因不均匀收缩或沉降而产生的有害裂缝,在梁、板等结构中,预留一定宽度、一定浇筑时间后的混凝土带。传统的后浇带支撑体系施工采用钢管脚手架体系,操作简单,然而在后浇带支撑施工的整个过程中,由于后浇带施工须在结构顶部密封60 d以上才能封闭,导致了钢管脚手架支撑等材料周转的浪费,同时容易在排架的支撑中,后浇带支撑和排架支撑混用,导致后期误用、混合拆除等现象[1]。因此本文设计了一种单侧可调式钢管砂桶支撑后浇带体系施工技术,为类似工程提供了实践经验。

1 工艺原理及特点

1.1 工艺原理

本文从定型化、可调化角度出发并结合传统后浇带支撑设置体系优缺点[2],研制出一种可调节、可周转、易拆除的新型临时钢管支撑(见图1)。临时钢管支架由钢管、法兰盘和砂桶组成。为满足不同高度位置的后浇带支撑,将不同长度的钢管组合成支撑杆,钢管两端焊接法兰板,并在法兰盘上围绕6个孔,通过螺栓连接钢管法兰盘组件,将钢管端部插入砂桶,形成可进行适当调整的砂桶钢管支撑。将大直径钢管底部的焊接钢板制成砂桶,底侧设有漏砂孔,可通过对砂箱中砂的厚度进行调节[3],达到对整体钢管支撑高度进行微调的目的。

1—框架柱;2—楼板;3—后浇带;4—次梁;5—可调式钢管砂桶支撑;6—主梁。图1 可调式钢管砂桶支撑布置平面示意图

在浇筑梁、板施工前,为避免两侧悬挑,后浇带位置每隔30～40 m进行布置,并对后浇带位置进行适当调整,一侧尽量靠近柱边,靠近柱边的距离不大于1 500 mm,根据梁和板的底部标高,两侧进行梁板模板和脚手架的搭设支撑,随后在后浇带另一侧用不同长度的法兰板钢管进行组合,确保支撑距离小于300 mm,进而计算出砂桶内砂的填充厚度并填充压实,在距离后浇带300 mm处通过次梁底模板开1个200 mm×200 mm预留洞,通过预留洞沿后浇带方位搭设可调节的砂桶钢管支撑,预留洞孔上部用快易收口网进行封堵。浇筑梁、板混凝土,满足设计强度后,将梁板模板和脚手架支撑拆除,留下可调节的砂桶钢管支撑,待整体结构浇筑完毕60 d后,进行后浇带施工。

钢管脚手架沿主体结构搭设,后浇带位置一侧靠近框架柱边,根据次梁和下层楼面板的高度,中间设置支撑钢管,支撑钢管的顶部设有法兰板与次梁连接,支撑钢管的顶部和底部均设置连接头并均开设开口,砂桶内部设置有用于放置连接头的底座,砂桶的侧壁开设出砂口,钢管脚手架、可调式钢管砂桶支撑布置立面示意图如图2～3所示。

1—钢管脚手架;2—楼面板;3—法兰板;4—次梁;5—后浇带;6—框架柱;7—主梁;8—钢管;9—砂桶;10—下层楼面板。图2 钢管脚手架、可调式钢管砂桶支撑布置立面示意图

1.2 工艺特点

1)采用可调式钢管砂桶支撑,相比传统钢管脚手架支架,实现了本身的工具化、定型化,提高了梁、板模板和脚手架等材料的周转率,节约了材料成本,具有较好的经济效益。

2)利用临时可调式钢管砂桶支撑后浇带一侧,通过砂桶中砂的厚度来调节支撑钢管的整体高度,有效克服传统钢管脚手架支架调节繁琐的困难,节省了工期,提高了施工速度。

3)通过采用不同模数长度的支撑钢管进行组合,达到大幅度改变支撑高度的目的,对于多标高的结构形式,提高了适用范围,具有推广和借鉴价值。

4)本文中的可调式钢管砂桶支撑解决了传统支架随意拆除导致悬挑处次梁底部支架承载力不足而造成梁、板变形的问题,并且配合砂桶内装砂体的厚度做到对高度的精细调节,提高了梁、板悬挑处的施工质量,并且可调式支撑杆砂桶本身具有工具化、定型化的特点,体现了建设工程工业化、集成化理念,具有较高的社会效益和推广性。

2 工程概况

某工程位于四川省成都市,该工程主要由住宅、商业及地下室组成,其中1#、2#楼为33F高层,3#楼为39F高层,17#、18#为1～2层商业,地下2层地下室,其中1#、2#楼地下室为人防地下室,工程总建筑面积8.8万m2。工程地下结构为框架结构,在施工过程中共有8条后浇带,其中横向后浇带有2条,纵向后浇带有6条,地下结构和顶板后浇带总长度约2 km。

3 工艺流程

单侧可调式钢管砂桶支撑后浇带体系施工工艺流程为施工前期准备、搭设梁板模板、搭设梁板支撑、制作可调钢箱砂桶支撑、搭设次梁可调钢箱砂桶支撑、浇筑梁和板混凝土、拆除梁和板混凝土模板、拆除梁、板支架、搭设后浇带模板、浇筑后浇带混凝土、拆除后浇带模板和支架及一侧可调式钢管砂桶支撑。

4 施工要点

4.1 施工准备

确定施工方案,针对施工现场情况清理现场建筑垃圾并使材料准备、人员准备、机械准备均符合施工要求。确保钢管和模板均符合施工要求,人工准备齐全,并配备相应安全设备,现场混凝土浇筑确保能及时到达施工现场。

4.2 搭设梁、板模板

计算梁和板下的支撑系统,并确定施工具体参数,进行抄平、弹线,设置支撑架,搭设柱头模板、梁底和板模板,在拉线找平后搭设侧模板并涂刷界面隔离剂。楼板模板施工安装顺序为:搭设支架和拉杆、安装垂直和水平钢筋、调平柱顶标高、铺设模板块、检查模板平整度和水平度(见图4～5)。

图4 搭设梁模板

图5 搭设板模板

4.3 搭设梁、板支撑

支撑架体安装前,应根据实际情况选择合适的支撑系统,立杆间距和水平杆步距等参数应由PKPM安全计算软件确定。立杆接长须采用对拉扣件进行对接,高度调节应使用可调底座或可调顶托。插入可调底座或可调顶托的钢管的最小长度为150 mm,顶托超出立杆长度不大于30 cm。梁、板支撑采用满堂脚手架支撑下垫垫板,顶板纵横格栅用压刨刨成同样规格,并拉线找平。应特别注意格栅周围,弹线应保持相同的标高,板和格栅用50 mm长的钉子固定,格栅间距为300 mm。

4.4 制作可调钢箱砂桶支撑

为符合不同高度下后浇带的支撑情况,所需钢管应采用模数化的设计和连接。设计钢管长度分别为0.9、1.2、1.5和1.8 m,几乎能够满足不同高度下的支撑要求。选择1个合适的法兰盘,其直径略大于钢管,随后将钢管两端与法兰盘进行焊接形成整体。在法兰盘的周围打6个孔洞,方便螺栓对钢管法兰板构件进行连接,形成竖向受力构件,砂桶里装有精选的工程砂,砂桶底部设计有漏砂孔。通过调整砂桶中砂的厚度来调整支撑钢管的整体高度。当需要拆除支架时,只要把砂箱中的砂子排出,支撑钢管就会缓慢下落,从而解决支撑高度微调的问题,同时便于钢管支撑的拆除和回收。

4.5 搭设次梁可调钢箱砂桶支撑

依据后浇带支撑区域主梁和次梁的底标高度不同,来选取不同长度模数的钢管用以调整支撑的高度,确保预留高度不大于300 mm并由底部砂箱进行微部调整,通过6个螺栓进行钢管法兰构件的连接。确定需要支撑的主梁和次梁位置,施工作业前在其下部投影位置放置砂箱,用膨胀螺栓固定砂箱底部。依据对梁底高度的计算,选取合适的钢管和砂箱组合高度,可准确计算出砂箱内石英砂的充填高度,待填充后压实。在施工主次梁模板时,在梁底模板预留200 mm×200 mm的洞口,通过预留洞口将钢管从梁板平台垂直放入砂箱内。采用2层快易收口网对梁底部预留洞孔上部进行密封作业,在作业过程中,须保证快易收口网放置在钢管法兰构件的法兰板上,同时与梁底保护层下部平行。次梁下搭设可调钢管砂桶支撑现场如图6所示。

图6 次梁下搭设可调钢管砂桶支撑现场

4.6 浇筑梁、板混凝土

清理模板内的垃圾、泥土等杂物以及钢筋上的油渍,检查钢筋的水泥垫块是否正确放置。使用木模板施工时,应先进行浇水和湿润[4]。柱模板清理高度较高时,应在清理杂物后封闭。应同时浇筑楼板的梁和板,从一端开始浇筑,采用“赶浆法”推进浇筑,即先开始浇筑梁混凝土,然后根据梁的高度分层,形成阶段形状,当浇筑到楼板底部时,与板混凝土同时浇筑,随着阶段形持续延伸,梁板混凝土浇筑持续朝前推动。浇筑完成后,应在12 h内进行覆盖洒水养护,养护时间应符合GB 50666—2011《混凝土结构工程施工规范》[5]的相关规定。浇筑混凝土现场如图7所示。

图7 浇筑混凝土现场

4.7 拆除梁、板混凝土模板

拆除模板应按照先侧板后底板的顺序。现场拆除模板前应先制定详细的拆除方案。拆除跨度较大的梁下支柱时,应从跨中拆向两端。拆除跨度较大的挑梁下支柱时,应从外向里逐步拆除。后浇带附近楼板模板的拆除应满足:当上层楼板正在浇筑混凝土时,下层楼板上的模板支柱不得拆除,再下层楼板模板的支柱,仅可拆除一部分。

4.8 拆除梁、板支架

应按照设计规定的方法和程序进行支架拆除工作。拆除过程中,应安排专人值班,拆除应自上而下进行,禁止自上而下多层交叉作业;当在框架上脱落后,应首先拆除底部模板,再拆除支架;施工时先拆除侧面模板,再拆除支架;支架的稳定性不可受下放作业的影响。当拆除过程受到影响而暂停施工时,活动部件须牢固支撑或固定,经确认后方可离开现场。

4.9 搭设后浇带模板

根据图纸位置,放出后浇带位置线,在边线内测抹50 mm宽、50 mm或75 mm高的C25细石砼埂,将筏板、地梁及设计加强筋绑扎牢固,然后沿后浇带中心线架设1个钢筋网片,在钢筋网的上部和下部各设置1根Ø12 mm的钢筋,同时用Ø12 mm的立筋连接2根钢筋,立筋之间的间距为100 mm,每1 000 mm范围内,立筋与筏板钢筋用750 mm长的Ø12 mm斜撑焊接固定网片。钢筋网设置好后,将双层20目钢丝网固定在钢筋网片上,然后用3 mm×300 mm止水钢板焊接,固定止水钢板上半部钢丝网,采用厚度为50 mm的带锯齿型木条对钢筋网的上层进行绑扎,阻挡筏板上层钢筋网片以上砼浆。根据后浇带底计算高度,选择钢管、砂箱组合的高度,精确计算出砂箱内石英砂的填充高度,填充后压实,搭设支撑。搭设后浇带模板如图8所示。

4.10 浇筑后浇带混凝土

浇筑混凝土时,原则上应按照先低后高的浇筑顺序进行施工。针对特殊部位且具有特殊顺序的混凝土浇筑时,不得将不同部位以及不同强度的混凝土进行混合,同时应确保其他部位的混凝土浇筑质量和后浇筑的混凝土有充足的浇筑条件。浇筑部位标高应不高于原浇筑高度。浇筑时,混凝土从中间向两侧进行扩展。禁止直接在混凝土侧壁上进行振捣。对于后浇带混凝土,养护时间不少于21 d。

4.11 拆除后浇带模板、支架及一侧可调式钢管砂桶支撑

拆除模板时,应特别注意后浇带附近的支撑质量,防止在拆除模板过程中由于支撑松动和移位导致结构开裂。在拆除支架一侧的可调钢管砂桶支撑时,先将砂桶底部的开关打开,排除工程砂,然后取出钢管,拧下法兰板螺栓,按类型堆放,并将其运输至下一个施工现场。后浇带混凝土模板的拆除须严格执行GB 50204—2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》的有关条款规定。当后浇带混凝土的强度达到设计强度时,须从上到下拆除后浇带的模板支撑系统[6]。在进行模板拆卸作业时,应遵循模板拆除和模板支撑由同一个团队进行的原则,这是由于施工工人更熟悉情况,方便模板拆卸,从而有利于加快模板拆卸进度,并保证施工安全。

5 质量控制措施

1)现浇结构模板安装允许偏差及检验方法应按照相关规定,如表1所示。

表1 现浇结构模板安装允许偏差及检验方法

2)模板、支架等材料的技术指标应符合国家相关标准。进入现场时,应抽样检查模板和支架材料的外观、规格和尺寸。

3)现浇混凝土结构模板和支架的安装质量应符合国家相关标准和施工方案的要求。

4)后浇带结构不得有影响结构性能或使用功能的尺寸偏差;混凝土设备基础不得有影响结构性能或设备安装的尺寸偏差。

6 应用效果

在本项目中,对于后浇带的支撑体系进行优化,以后浇带长度2 000 m为案例,支撑工期均为1年。采用传统脚手架支撑体系时,总租赁成本约为35万元,而本项目采用可调式临时钢管砂桶支撑体系时的总成本约为20万元,由此分析可知,本项目节约成本约为10万元。同时钢管脚手架支撑不但可拆除回收,同时缩短了大面积的模板、钢管脚手架等材料的留设时间,从而缩短了施工工期,同时解决了梁底支架微调搭设的问题。经分析,综合节省施工工期和钢管脚手架等材料成本19%,经济效益显著。通过选择不同模数长度的支撑杆来组合实现支撑杆砂桶较大幅度调节支撑高度,对于多标高的结构形式,提高了适用范围,得到了业主的一致好评。

7 结束语

本施工技术采用可调式钢管砂桶支撑对传统后浇带和两边支撑体系进行了优化,在留设时期采用可调式钢管砂桶代替大面积的钢管脚手架支设,不但缩短了施工工期,节约了施工成本,获得了显著的经济效益,还解决了传统支架随意拆除导致悬挑处次梁底部支架承载力不足而造成梁、板变形的问题,并配合砂箱内装砂体的厚度做到对高度的精细调节,提高了梁、板悬挑处的施工质量,同时可调式钢管砂桶本身具有高强度、高稳定、工具化、定型化的特点,体现了建设工程工业化、集成化理念,具有较高的社会效益和推广性。