可调式钢管砂箱组合临时支撑体系技术研究

钱 锋

（上海建工七建集团有限公司，上海市 200050）

0 引言

后浇带是工程上常见的施工缝留设形式，但对于深基坑、超高层建筑，由于其留设时间跨度极大，将会造成极大的材料浪费及管控风险。中国海运大厦地下四层，地上十八层。由于后浇带必须待结构封顶后60 d才能封闭。项目面临了120 m长度后浇带，留设8个楼层，设置时间达300 d的情况。将带来巨大的临时材料投入和安全质量管控风险。研究一种可以适应各种项目建设的定型化、可调式的后浇带单边支撑早拆模体系，并确保其拆除便捷，将会为类似项目的建设带来重大的借鉴意义。

图1 后浇带平面位置图

1 工程概况

中国海运大厦工程建筑面积73 022 m2，项目地下四层，由十八层主楼和四层裙房组成。项目基坑为矩形形式，共设置2条后浇带，其中东西向长度120 m，南北向长度70 m，其中东西向后浇带为沉降后浇带，必须于结构封顶后60 d进行封闭。南北向为温度后浇带，于两侧混凝土浇筑后60 d封闭。因此工程面临着120 m长度后浇带，留设8层（高度36 m），留设时间300 d的情况，将带来巨大的后浇带支撑留置费用，见图1。

2 后浇带支撑设置体系优缺点分析

2.1 钢管脚手架体系

（1）优点

a.不需要另外搭设独立支撑体系。

b.施工材料较为常规，容易进料。

图2 钢管形式后浇支撑留设图（单位：cm）

c.容被劳动力接受和采用。

d.支设较快。

（2）缺点

a.将产生大量的租赁费用。

b.工人搭设随意，强度和稳定性难以保证。

c.容易在支设排架的时候，将后浇带支撑和排架支撑混搭，导致后期误拆、混拆现象。

d.若误拆后浇带钢管支撑，再次进行支设无法达到顶撑的目的，后浇带位置梁板可能已经产生局部下垂现象。

2.2 型钢或格构柱支撑

（1）优点

a.采用型钢、格构柱形式材料用量较少。

b.结构形式比较稳定，支撑效果较好。

（2）缺点

a.需要进行提前下料，收到加工周期和运输条件制约。

b.支设较为困难，需要机械配合，施工速度慢。

c.由于结构封顶后方可拆除后浇带，大型机械无法进楼层，给型钢或格构柱支撑拆除带来难度。

d.由于楼层高度不一，材料再次周转难度大。

2.3 工具式独立支撑

（1）优点

a.定型化加工周转率高，支撑能力可靠。

b.形式简单，操作方便，容易被工人接受。

c.材料可多次周转，施工成本较低。

d.节约大量的支撑材料。

（2）缺点：

对于多标高的结构形式，无法进行微调，导致使用范围受限。

2.4 混凝土临时构造柱支撑

（1）优点

a.承载能力较好，并且容易施工。

b.避免出现误拆的情况。

c.适合各种类的结构形式。

d.就地取材，施工成本较低。

（2）缺点

a.后期将带来巨大的凿除和运输费用。

b.与永久结构连接位置处理不当，容易造成质量缺陷。

c.无法进行换撑微调，若支持位置影响材料运输或地下室车辆通行，则会造成巨大的额外支设费用。

3 关键技术措施

建筑施工中，为了防止建筑钢筋混凝土结构收缩或者沉降不均可能产生的有害裂缝，按照设计、施工要求需在混凝土梁、板等区域设置临时施工缝。其中温度后浇带一般在此区域结构施工后1～2个月内封闭；沉降后浇带一般在结构封顶45 d后方可进行封闭。

由于结构专业设计中仅考虑整体受力计算，而后浇带区域内结构处于悬挑状态，因此需对浇带区域内结构模板支撑的设计进行专项设计，特别是后浇带区域在后期施工过程中将面临较大施工荷载及其他专业施工及时穿插进行的情况。

传统的后浇带支撑存在搭设不规范、随意拆除、材料浪费大、承重力不强等缺点。因此，需要从定型化、轻量化的角度出发，研究一种周转率高、适应性强、施工便捷、使用可靠的后浇带支撑体系。

（1）对后浇带位置进行适当调整，一侧尽量靠近柱边，避免两侧悬挑的情况；

（2）通过选用150 mm直径的钢管来满足悬挑侧的荷载强度要求；

（3）利用法兰接头及螺栓来连接钢管；

（4）通过选择不同模数长度组合的钢管来满足实现较大幅度调节支撑高度；

（5）配合砂箱内装砂体的厚度做到对高度的精细调节，保证此体系能精确支撑在结构实体上。

3.1 对于后浇带位置的调整

根据混凝土结构技术规程要求，高层建筑地下室不宜设置变形缝。可每隔30～40 m设置贯通顶板、底部及墙板的施工后浇带。因此，后浇带的位置是可以存在调整空间的。

考虑后浇带一侧靠近框架柱边，距离不得大于1 500 mm，而另一侧通过钢管砂箱组合系统进行支撑，见图3。

图3 后浇带位置调整图

3.2 钢管长度设计与连接

为满足不同高度位置的后浇带支撑，钢管必须采用模数化的设计和连接深化。设计钢管长度模数为0.9 m、1.2 m、1.5 m和1.8 m四个模数，基本能够适应各种高度的条件下的支撑要求。

选择比钢管直径稍大法兰板与钢管两端焊接形成整体构件。法兰板外缘开6个孔，后期通过螺栓对钢管法兰板构件进行连接，形成竖向受力构件，见图4。

图4 钢管连接方式

3.3 砂箱的设计

由于结构梁板的变化，因此支撑区域的净高变化极大，仅通过钢管的长度调整无法满足支设要求，而利用砂箱系统，则很好地解决了梁底支撑高度的微调问题。

砂箱里装有精选的工程砂，砂箱底部设计有漏砂孔。通过砂箱中工程砂的厚度，来对支撑钢管的整体高度进行微调。当需要拆除支架时，只要把砂箱中的砂子放出，支撑钢管就被缓慢的下落。从根本上解决支撑高度微调问题，同时便于钢管支撑的拆除和回收利用，见图5。填充高度，填充后压实。

图5 钢制管砂箱组合支撑三维图

（3）待施工此支撑区域主、次梁模板时，在梁底模板开200 mm×200 mm预留洞，通过预留口将钢管自梁板平台向下垂直放入砂箱内。

（4）梁底部预留洞孔上部用2层快易收口网进行封堵，施工过程需保证快易收口网放置在钢管法兰构件的法兰板上且与梁底保护层下部平行。

（5）浇筑完梁、板混凝土后，待结构混凝土达到设计强度可拆除后浇带模板支撑，无需回顶。

（6）后浇带混凝土达到设计要求后，拆除模板支架，同时打开砂箱出料口封堵，掏出工程砂，拆除此支撑体系，回收后运转至下一施工现场待用。

施工现场照片见图6。

图6 施工现场

3.4 施工方法

（1）根据后浇带区域支撑主、次梁的底标高选择不同长度模数的钢管来大幅度调节支撑高度尺寸，保证预留小于300 mm高度由底部砂箱进行精确调节，钢管法兰构件通过六个螺栓连接。

（2）选择后浇带区域需要支撑的主、次梁位置，在施工前在其下部投影位置放置砂箱，通过砂箱底部膨胀螺栓固定。根据梁底计算高度，选择钢管、砂箱组合的高度，精确计算出砂箱内石英砂的

4 结语

对于后浇带的支撑体系进行优化，采用可调式钢管砂箱组合体系，避免了大面积的模板、木方、钢管等材料的留设时间，同时其具有的高强度、高稳定、易拆除等的特点保证了后浇带部位的结构质量。而其本身的工具化、定型化特点又能提高材料周转率，体现了建设工程工业化、集成化的理念。是具有良好经济效益和社会效益的一种后浇带支撑体系，值得推广和借鉴。