浅谈泵站主厂房高支模、满堂脚手架施工技术应用
2021-05-11许月峰沈瑞海倪铭程
许月峰 沈瑞海 倪铭程 张 亮
一、工程概况
龙山水利枢纽工程建于常州市金坛区老丹金溧漕河上,包括节制闸(总净宽24m,按2×12m 两孔布置)和泵站(总排涝量5×14=70m3/s,2 台双向+3 台单向,单机排涝流量14m3/s)各一座;泵站底板顺水流方向32.00m,双向泵垂直水流方向16.90m,单向泵垂直水流方向24.82m。
工程从南至北分为控制室、检修间、主厂房(副厂房)、启闭机房、桥头堡,总建筑面积2474.2m2,建筑框架主要为二层(局部一层或三层),建筑总高度18.31m(檐口高度)。主厂房平面尺寸39.82m×18.9m,主厂房布置在内河侧,其中主厂房斜坡屋面顶高程分别为▽20.41m、▽24.23m(斜坡屋脊顶),厂房柱底高程▽7.0m,屋面为现浇梁板结构,主梁间距7.4~8.2m,跨度15.3m,尺寸b×h=35cm×135cm,横向次梁间距3.825m,尺寸b×h=25cm×65cm,现浇板厚度B=12cm,现浇柱▽7.0~13.5m 为100cm×50cm, ▽13.5~20.41m(21.85m)为60cm×50cm。主要施工顺序为:第一次浇筑至高程▽16.4m 框架柱、梁、板,第二次浇筑高程▽16.4m 以上柱、梁、厂房主次梁及斜坡屋面板等,为一次性浇筑。
二、主厂房满堂支架搭设构造要求
1.模板、脚手架支撑体系
厂房施工脚手架搭设形式为主体结构外侧搭设双排脚手架,主体结构内部搭设满堂支撑架。外侧排架与主体结构内部满堂支撑架连接形成整体满堂排架受力体系。
模板体系采用扣件式钢管脚手架模板体系,钢管规格为A48×3.2mm;模板采用覆面木胶合板,板厚为15mm;主次梁模板下均采用3 根50mm×100mm 方木,中间加设钢管满铺;平台板下采用50mm×100mm 方木,间距250mm 铺设;立杆顶部与加设的钢管连接;立杆底部用垫木或脚手板。
主要考虑按以下几个方面分别进行计算,
主厂房350mm×1350mm 主梁下立杆纵距为512~538mm,步距为1500mm,左右侧立杆距梁中心线距离为400mm,梁两侧立杆间距为800mm,梁底中心布设一根立杆。主梁两侧为屋面板,板厚为120mm。
250mm×650mm 次梁立杆横距为886~943mm,步距为1500mm,左右侧立杆到梁中心线距离为300mm,梁两侧立杆间距为600mm。次梁两侧为屋面板,板厚为120mm。
现浇板支架间距不大于943mm×1075mm,全部支架水平步距1500mm,顶部采用可调托撑。脚手架总高16.54m,斜坡屋顶高度20.36m。电机井、水泵井间距不超过3m 设置一道连墙钢管,满堂脚手架间距不超过3m 设置一处钢管与牛腿以下框架柱连接固定。顶部结构线外设立杆、横向杆、安全网作为施工用防护栏杆。
选取主梁、次梁、屋面板三者叠加的最不利荷载的两个断面进行计算,经验算,模板及支架满足《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)规范要求。
2.立杆
承重钢管底部支撑在流道层混凝土、工作层混凝土上,顶部采用可调托撑,立杆采用L=300cm、L=600cm,接头采用直接扣件连接。相邻立杆的对接扣件设置不得在同一高度上,同一断面接头应小于1/2。
3.纵横向水平杆
纵向水平杆要求设置在立杆内侧,要求与每根立杆采用直角扣件进行连接。
纵向水平杆接长宜使用对接。对接扣件应交错布置,两根相邻纵向水平杆的接头不宜设置在同步或同跨内,不同步或不同跨两个相邻接头在水平方向错开的距离不应小于50cm,各接头中心至最近主节点的距离不宜大于纵距的1/3。
横向水平杆宜采用直角扣件与横向布置的立杆进行连接。横向水平杆外伸出端部的第一根立杆不小于10cm。
4.剪刀撑
纵向剪刀撑与每根主次梁处各加设一道,横向剪刀撑设在现浇柱外侧及纵向次梁处,水平剪刀撑分别设于高程8.0m、14.0m、19.0m 三层,对应电机井、水泵井处水平剪刀撑顶至现浇混凝土面上,水平杆与已浇完成的混凝土柱层层抱紧。
剪刀撑应沿该立面的整个长度和高度连续布置,斜杆与地面的倾角按45°~60°控制。每道剪刀撑宽度不应小于4 跨,不多于8 跨。剪刀撑斜杆的接长宜采用搭接,搭接长度不应小于1.0m,应等间距设置3 个旋转扣件固定。
5.扣件、可调托撑
扣件、可调托撑质量符合现行规范要求。
扣件螺栓拧紧扭力矩值不应小于40N·M,且不应大于65N·M。主节点处固定横向水平杆、纵向水平杆、剪刀撑等用的直角扣件、旋转扣件的中心点的相互距离不应大于150mm。对接扣件的开口应朝上或朝内。各杆件端头伸出扣件盖板边缘的长度不应小于10cm。
图1
图2
可调托撑螺杆外径不得小于36mm,螺杆与支托板焊接应牢固,焊缝高度不得小于6mm;可调托撑螺杆与螺母旋合长度不得少于5 扣,螺母厚度不得小于30mm。
可调托撑抗压承载力设计值不应小于40kN,支托板厚不应小于5mm。
6.脚手板、安全网
脚手板采用木质脚手板,板宽25~30cm,板厚不小于5cm。安全网质量符合GB5725 要求,密目式安全网质量符合GB16909 的要求,验收合格后使用。
7.上人斜道
结合工程实际情况,上人斜道在单、双向泵之间的交通桥上靠近支架另搭设,斜道的坡度不宜大于1 ∶3。沿架体的内侧搭设单侧扶手栏杆,扶手栏杆的高度以1.2m 为宜。
三、技术方案
1.满堂支架搭设
本工程满堂架搭设的工艺流程:泵站上浮渣清理→定位设置通常立杆→排放纵向扫地杆→竖立杆→将纵向扫地杆与立杆相接→安装横向扫地杆→安装纵向水平杆→安装横向水平杆→安装剪刀撑→挂设安全网。
根据构造要求在建筑物四角定出立杆离墙的位置,并做好标记。用50m 长的钢卷尺拉直,分出立杆位置,并做出立杆的标记。
2.验收标准
排架搭设完毕后,需按照《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-2011)进行安全验收,评分标准参照表4.0.3 执行,得分需全部符合要求。
检查和验收应符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)中8.1、8.2 要求。
3.满堂支架拆除
满堂架拆除程序遵循由上而下,先搭后拆的原则,一般的拆除顺序为:安全网→栏杆→剪刀撑→横向水平杆→纵向水平杆→立杆。不准分立面拆架或上下两步同时进行拆除。做到一步一清、一杆一清。拆立杆时,要先抱住立杆再拆开最后两个扣件。拆除纵向水平杆、斜撑、剪刀撑时,应先拆中间扣件,然后托住中间,再解端头扣。分段拆除杆差不应大于两步。应保证拆除后架体的稳定性不被破坏;当脚手架拆至下部最后一根长钢管的高度(约6m)时,应先在适当位置搭临时斜撑加固后再进行拆除。
四、设计计算
1.工况A、工况B 计算
工况A 计算单元取主次梁交叉位置,支架布置取54cm×40cm×150cm,总高度16.54m,顶部采用可调托撑。
工况B 支架布置446×383cm 单方格计算,承重立杆总计33 根,立杆布置主梁下取54cm×40cm×135cm,次梁下取60cm×94cm×135cm,板下取94cm×108cm×135cm。
经验算,A 工况、B 工况立杆均满足稳定、承载力要求。
2.扣件抗滑承载力验算
经验算,扣件最大受力R=7.53kN ≤RC=8kN(扣件抗滑承载力设计值,按规范采用表5.1.7),扣件抗滑承载力满足规范要求。
3.立杆地基承载力计算
根据现场实际情况,满堂脚手架直接从流道层顶板、工作层顶板(C30 混凝土)上进行搭设,故此处的地基承载力满足要求。
4.面板验算
面板为覆面木胶合板,厚度为15mm,抗弯强度设计值为15N/mm2。根据验算,面板弹性模量为5400N/mm2。
取单位宽度1000mm,按二等跨连续梁计算,计算简图如图1。
经验算,强度、挠度、支座反力均满足要求。
5.小梁验算
小梁采用方木,规格为100mm×50mm,抗弯强度设计值为15.44N/mm2。经验算,抗剪强度设计值为1.77N/mm2,弹性模量为9350N/mm2,截面抵抗矩为41.67cm3,小梁截面惯性矩为104.17cm4。
为简化计算,按四等跨连续梁和悬臂梁分别计算,如图2。
经验算,抗弯、抗剪、挠度、支座反力均满足要求。
五、结语
龙山水利枢纽工程泵站主厂房高支模满堂脚手架通过事前、事中层层严格管控,顺利完成了斜屋面大方量混凝土浇筑,取得了较好的社会和经济效益,其施工构造和相关技术可在同类工程中推广应用■