21m跨粮仓原位现浇无梁薄壳拱形屋面板模板支撑体系及混凝土施工技术探析

黄良瑞

摘 要：在本粮仓项目工程中，由于粮仓屋面板属于原位现浇大跨度二次抛物线线性变化薄壳结构，因而对屋面板的支模体系和浇注方法提出了更高的要求，针对此，本项目屋盖下部支撑体系主要采用满堂钢管脚手架支撑，屋盖上弦板支撑体系采用壳面定制大模板+支撑系统散支散拆的支撑体系方案，混凝土则采用现场搅拌现场浇筑施工，以满足工程项目需求。

关键词：施工技术；拱形屋面板；大跨度；支模体系；混凝土浇筑

中图分类号：TU755 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）08-0129-02

1 工程介绍

广西柳州黄村国家粮食储备库改造项目由3栋粮库共10个平房仓构成，粮库总面积10985.73m2，仓房屋盖采用钢筋混凝土无梁薄壳拱型屋面板屋盖，屋盖跨度为21m。仓房屋盖由多榀拱板组成，每榀拱板长21.48m、宽1.48m、高2.1m。拱板上弦板厚50mm、下弦板厚40mm，拱板中部设9块横向预制隔板。

2 工程存在的施工难点

（1）粮仓屋盖位于地面以上7.8m处进行支模浇筑，屋盖下部支持体系搭设的宽度为20.5m，为高大模板支撑体系。粮仓壳拱形屋面板的上弦板设计为二次抛物线型，对屋面的成型质量有较高要求。拱板板体较薄，对支撑面在施工过程中的平整度也有较高的要求。

（2）为便于流水施工，降低模板制作费用，拱板上弦板支撑体系除能保证模板质量、强度及刚度，还需能多次周转使用并便于拆卸及安装。

（3）拱架结构复杂，每榀拱架上弦板及下弦板需一次性浇筑完成，混凝土浇筑施工难度较高。

3 支模体系设计和施工

3.1 拱形屋面板下部支撑体系方案的设计

（1）模板：采用915mm×1830mm×15mm厚木胶合板。胶合板铺设前对已铺设好的木方进行平整度及起拱高度验收，拱板跨中起拱的高度为全跨的2.5/1000，对不符合要求的用木楔进行调整钉牢。胶合板铺设时接缝要严密、平整，接缝高低差控制在lmm内，板面平整度控制在4 mm内，板与下面的木方钉牢，板缝用胶带纸粘贴。

（2）小梁：选用60mm×80mm方木。小梁间距：300mm。

（3）支撑系统：立杆、水平杆、剪刀撑均采用（48×3.6mm扣件式钢管。

立杆纵向、横向间距经品茗计算软件计算均为1200mm，水平拉杆步距为1500mm，即可满足承载上部荷载的要求。方案經专家组论证，考虑到单个仓体拱板下部支撑满堂脚手架长为53.44m、宽为21m，满堂脚手架面积较大。为防止施工过程中支持体系发生变形，需提高屋盖下部支撑体系的刚度。专家组要求将立杆纵向、横向间距均缩小为1000mm。其余支持体系的技术参数不变。

竖向剪刀撑：支架周边设置一道竖直剪刀撑；支架内部分别设置纵横两向竖直剪刀撑，间距均为每≤4m设一道。每道竖直剪刀撑均为全高全长设置。

水平剪刀撑：封顶杆、扫地杆位置各设1道；封顶杆往下1.5m的危险区域内设置一道加密水平剪刀撑，其余每≤4.5m设一道；每道水平剪刀撑均为全平面设置。

抱柱装置：为保证粮仓内的气密性，粮仓采用先砌筑多孔页岩砖墙体后浇筑圈梁及框架柱的施工工序进行施工，且墙体上禁止开设孔洞，拱板下部支撑体系无法设置抱柱装置。本工程改用软拉硬顶的施工方法保证支撑体系的侧向稳定性。框架柱在浇筑混凝土前，在需设置软拉硬顶的水平杆位置预埋2（8mm钢筋，模板支撑体系搭设时，将设置点的水平杆与框架柱顶牢，并将预留钢筋与该水平杆焊接牢固，钢筋与水平杆单面搭接焊接长度不小于10d。软拉硬顶点紧贴板底设1道，封顶杆往下1.5m的危险区域内加设一道，其余每≤4m设一道。

（4）顶托：立杆顶部采用可调顶托支承，顶托伸出长度≤200mm。

（5）垫板：采用2000×200×50mm硬木板。

3.2 拱板上弦板支撑体系方案的设计

粮仓屋盖由多榀结构、尺寸相同的拱板组成，拱板的上弦为二次抛物线，施工精度要求较高。经综合考虑，最终确定采用壳面定制大模板+支撑系统散支散拆方案。定制大模板可以加工成复杂的曲面结构且尺寸固定，利于保证上弦板二次抛物线的成型精度，确保工程质量。支撑系统采用散支散拆方法有利于快速安装和快速拆卸，提高模板周转次数，确保工程进度。

（1）拱板上弦定制大模板：拱板的上弦为二次抛物线，施工前应按曲率1：1实地放出大样。每榀拱板上弦定制大模板按拱板内竖向预制隔板的间隔分为10块进行制作。定制大模板面板采用915mm×1830mm×15mm厚木胶合板拼接而成，为便于拆模及保证模板在多次周转使用后仍能保证较好的表面的平整度，木胶合板上部加设一层1mm厚彩钢板。由于上弦板与预制隔板之间需浇筑100mm高的倒三角形混凝土加强肋，定制大模板的小梁采用35mm* 100mm木枋，小梁沿拱架长向设置，小梁间距为300mm。小梁两侧端部各加设一条35mm*100mm木枋，以提高定型大模板的整体刚度，并作为倒三角形混凝土加强肋的模板。

（2）拱板上弦定制大模板支撑系统：拱板以2榀为一组同时进行现场浇筑，拱板上弦定制大模板下部支撑系统每次搭设的宽度为3m。每块大模板下设置三条帽木，帽木选用70mm圆木，其间距为900mm。每根帽木下设两根立杆，立木选用60mm圆木，其间距为1500mm。每根立杆与帽木连接处设两根斜杆，斜杆选用60mm×80mm方木。垫板采用100×100×40mm预制混凝土垫块。下料前按上弦曲率大样图定出立杆的位置、长度，并结合帽木尺寸进行下料，并将匹配好的支撑材料进行编号定位。拱板的上、下弦侧模均用木模制作。

4 粮仓拱形屋面板混凝土施工

4.1 混凝土制拌方式的选择

结合拱形屋面板现浇混凝土对塌落度要求比较严格的特点，又考虑拱板结构复杂，实际施工时需要1.5-2小时，才能浇筑一榀混凝土用量仅为4.62m3的拱板，拱板混凝土采用现场设置的混凝土搅拌站拌制的混凝土，以方便按施工现场的需要量提供混凝土，并可根据施工现场实际情况及时微调混凝土配比。混凝土的场内水平运输采用小型翻斗车进行，垂直运输采用轮式汽车吊配合料斗进行吊运。

4.2 拱形屋面板混凝土施工技术要点

（1）拱形屋面板在正式浇注前，应确认模板尺寸是否满足要求，模板必须平整光滑、表面无漏涂刷隔离剂现象。支撑体系要牢固。确认钢筋间距、数量和位置等，并检查相关材料及其摆放位置是否正确。拱板下弦主筋应做调直处理，以保证钢筋在受力过程中共同作用。

（2）施工时应根据季节变化，适时调整混凝土含水量，控制混凝土的坍落度在10～20mm之间。水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，中粗河砂，碎石粒径控制在5～15mm内，混凝土中掺木钙2‰、早强剂2%、防水劑3%。

（3）混凝土浇筑时应先浇筑下弦混凝土板，再浇筑上弦混凝土板。下弦混凝土浇筑应从轴线位置开始往跨中方向浇筑，隔板处稍延长振捣时间，使其底部混凝土振捣密实。为防止拱架模板侧移，上弦板应从两端低处向中间高处对称、交替进行布料浇筑。在对拱形屋面板进行混凝土施工时，应保持连续施工，不得留设施工缝。浇筑时先用手提式振动机振捣，再用平板振捣器进行振捣，混凝土表面随捣随抹，多次抹面抹光，直至表面收水硬化。控制混凝土振捣时间，操作时应提起振动头，不得强振预应力筋及模板。振挂板处时要认真操作，防止挂板几何尺寸变形、线条扭曲、漏浆等。浇捣混凝土时应随时检查、修正钢筋保护层。上下弦拱板交接处用振动器振实后用长柄铁铲抹平，混凝土浇筑后立即覆盖薄膜加厚毡布养护，谨防产生收缩裂缝。

（4）拱板制作时宜采用自然养护，施工时最低温度不低于5℃，最高温度不大于40℃。

（5）每台班浇捣混凝土做试块2组，1组为拆模提供参考强度。当同条件养护的混凝土试块混凝土强度达到70%以上时即可拆除上弦混凝土模板，拆模前后要全面检查构件的外观质量。

5 结语

本项目工程结合粮仓拱形屋面板特点，屋盖下部支撑体系采用满堂钢管脚手架支撑，屋盖上弦板支撑体系采用壳面定制大模板+支撑系统散支散拆的支撑体系方案，在保证施工质量的前提下，简化了支模工序，提高了模板的周转次数，降低了模板制作费用及损耗。针对拱板原位现浇的工艺等要求，制定了合理的浇注顺序，浇注方法等，使拱形屋面板在保证其外观线条的基础上，达到国家规定的质量要求。

参考文献

[1]环军.先张法预应力拱形屋面预制板在单层散装储粮仓顶盖结构中的应用[J].科技创新与应用，2016，（22）：248.

[2]徐雷.混凝土结构开裂原因分析及预防[J].建筑施工，1999，（6）：59.