预热器结构大跨度梁底支撑模板装备的开发

孙小永

在《水泥技术》2020年第4期《水泥预热器混凝土框剪结构工程设计与施工研究》一文中，笔者对塞内加尔6 000t/d水泥项目的混凝土预热器结构中跨度达12.6m梁的施工装备及施工工艺进行了介绍，此种快拆体系最大使用跨度可达n×8m。但作为支撑钢梁/桁架，需依赖特殊工具辅助拆除，同时，该支撑体系中独立顶撑[1]安装及拆除作业较为复杂。针对以上情况，我公司对高大跨度梁底支撑体系进行了二次开发。

1 梁底模支撑系统

此次开发过程中，将高大跨度梁底支撑系统分成模板桁架支撑装置（根据不同载荷及跨度可采用钢梁式/桁架式，本次为12.6m跨度，故采用桁架式）、端部支撑及安装高度调整装置、自拆除装置三部分。整体配置见图1。

图1 高大跨度梁底支撑整体配置图

1.1 模板桁架支撑装置

本预热器结构工程的层高达12～15m，梁体跨度12.6m，混凝土梁高2.5m，经初步计算，梁底模板选用桁架结构进行支撑。根据施工操作的功能需求，本模板桁架支撑装置由桁架结构、梁底模板、操作平台等构成。同时，为满足拆除便利需求，桁架结构设计为可折叠的操作平台。模板桁架支撑装置结构见图2。

图2 模板桁架支撑装置

模板桁架支撑装置功能及组成如下：

（1）桁架结构：依据上部承受梁体荷载及施工荷载进行设计选型，合理选用杆件。封闭桁架下弦部位，作为工作人员操作折叠平台的通道，对桁架侧壁进行安全防护。

（2）梁底模板：采用钢模/木梁结构模板，与桁架上弦杆固定，形成一个整体。

（3）操作平台（可折叠式）：在桁架两侧上弦杆处分别设置可开启式折叠平台。栏杆与操作平台通过连杆机制一体化配置，使平台开启后，栏杆可同时打开，处于操作防护状态。

以上设置实现了梁底模板支撑装置的整装整拆，提升了施工效率和周转效率。同时，其完全替代了高大跨度脚手架支撑架搭设工作，既免除了脚手架搭设带来的大量人工、材料的耗费，又规避了高空作业带来的不安全因素。

1.2 端部支撑及安装高度调整装置

端部支撑及安装高度调整装置主要由支撑千斤顶和支撑牛腿两部分构成，该装置将模板桁架支撑装置的受力全部传至梁侧端墙或者端柱，同时兼具模板桁架装置安装高度调整功能。端部支撑及安装高度调整装置构成见图3。

图3 端部支撑及安装高度调整装置

支撑及安装高度调整装置各部件功能及组成如下：

（1）支撑千斤顶：作为桁架与支撑牛腿间的传力及调整部件，可通过其实现对模板桁架支撑装置安装高度的精确调整，并将模板桁架支撑装置的所有荷载传至牛腿。支撑千斤顶由上部桁架连接千斤顶盒、支撑千斤顶及与牛腿连接千斤顶盒三部分组成。

（2）支撑牛腿：作为该系统的主受力构件，由其将上部千斤顶及其传递的所有荷载传至已浇筑完成的混凝土端墙/端柱。为降低成本，该支撑牛腿及锚固螺栓均可周转。

1.3 自拆除装置

自拆除装置是整体自拆式梁底支撑装置的重点开发部件之一，在支撑千斤顶等部件的配合下，实现模板桁架装置整体自拆除。自拆除装置主要由滑轨梁（带齿条）、滚轮、机械盘轮等部件构成，自拆除体系构成见图4。

图4 自拆除装置

各部件功能及组成如下：

（1）滑轨梁（带齿条）：作为自拆除装置的导向装置，模板桁架支撑装置整体沿轨道移除。

（2）滚轮：固定于桁架梁上弦杆底部，当千斤顶下落后，该滚轮放置于滑轨梁顶面。

（3）机械盘轮：动力驱动装置，驱动盘轮模板桁架整体沿滑轨梁移出梁底部，实现自拆除功能。

2 施工工艺流程

2.1 安装流程

通过整装式设置，安装工艺流程相对简单，具体安装流程如下：

（1）整体安装支撑及调整装置。

（2）整体吊装模板桁架支撑装置。

（3）调整千斤顶进行梁底标高控制，完成后将千斤顶予以锁死。

（4）利用桁架支撑下走道，打开梁侧可折叠式平台。

（5）在平台上进行后续钢筋绑扎、侧模板安装及混凝土浇筑等作业操作。

2.2 拆除流程

通过自拆除装置的设置，梁底拆除工艺更为简便、安全。当混凝土达到拆模强度要求后，即可实施拆除工作。具体拆除工序如下：

（1）利用桁架内侧通道，收起两侧可折叠式操作平台，减少模板桁架侧向移动距离。

（2）调整千斤顶装置下降桁架梁体，将滚轮放置到滑轨梁上。

（3）操作机械盘轮，将模板桁架体系整体侧向移出梁侧面。

（4）在预设吊点位置挂装钢丝绳，将模板桁架转至下一层施工面。

拆除工艺流程图见图5。

图5 拆除工艺流程

3 结语

新型整体自拆式梁底支撑装置改变了传统高大跨度梁支撑的施工工艺，施工简便、安全、高效，尤其是自拆除体系的设置，大幅提升了高空作业的安全度，简化了施工操作，有效解决了高大跨度梁体施工过程中支设难和拆装难的问题。

与传统落地式脚手架搭设方式及悬臂脚手架搭设方式相较，整体自拆式梁底支撑装置在费用、工期、安全等方面均具有较为突出的优势，具体对比见表1。

表1 不同支撑方式实施效果对比分析

对15m跨度范围的高大跨度梁体施工作业，整体自拆式梁底支撑装置更适用，解决了当前较多先进施工工艺工法不适用于高大跨度框剪结构施工的问题。目前，整体自拆式梁底支撑装置已成功应用于塞内加尔项目的预热器施工中，施工工效及作业安全性得到了进一步提升。