悬挑模板桁架支撑施工技术及应用

(湖北水总水利水电建设股份有限公司，湖北 武汉 430000)

在水利水电、土木、桥梁等工程领域施工过程中，悬挑楼板、梁、牛腿等结构在混凝土浇筑时通常搭设承重脚手架作为荷载支撑兼做施工平台。这种施工技术虽然成熟可靠，但是承重脚手架系统的搭设需要耗用大量人工、材料与设备，占用工作面大，若涉及交叉作业或者需要道路保通等特殊情况时则很难实施。同时，常规承重脚手架存在搭设耗时长、工效低、成本高、周转慢、安全性低等诸多弊端。因此，研究并寻求一种能够克服承重脚手架弊端的施工技术具有非常重要的现实意义，也是十分必要的。在湖北省洪湖东分块蓄滞洪区蓄洪工程套口进洪闸交通桥施工过程中，项目人员经过研究分析和实际操作，研发出一种悬挑模板桁架支撑施工技术。本施工技术安全可靠、操作简单、经济高效，规避了常规承重脚手架搭设施工的弊端。

1 工程概况

湖北省洪湖东分块蓄滞洪区蓄洪工程套口进洪闸位于长江干堤鄂江左，建筑物距离长江平均距离约为150m，工程等别为Ⅰ等，规模为大(1)型。主要建筑物闸室、岸墙为1级建筑物；两岸连接堤段为洪湖监利长江干堤(2级堤防)的一部分，为2级建筑物；次要建筑物上下游消能设施、两岸翼墙等为3级建筑物；其他临时建筑物为4级建筑物。项目交通桥路灯基座设计为悬挑式，基座数量多、混凝土工程量小且施工作业临空面高。

2 技术原理

混凝土悬挑结构在工程施工中为常见结构，施工中为了提供施工平台和混凝土浇筑荷载的支撑，往往搭设承重脚手架作为支撑和安全操作平台，但是其搭设常受施工场地限制，且脚手架体系大，搭设烦琐，对地基要求高，安全管控难，影响混凝土浇筑质量的因素增多。

针对以上问题，通过研究分析，以悬挑式路灯基座为例，自主研发了悬挑模板桁架支撑施工技术用于路灯基座混凝土的浇筑。该施工技术利用已浇筑完成的桥面作为受力基础面，通过锚固预埋件将桁架锚定于已浇筑完成的混凝土桥面上，形成向外伸出的受力臂，通过连杆反拉受力，形成简易悬臂桁架力学体系。托架和定型钢模给予混凝土荷载有效支撑，使其稳定完成浇筑成型等一系列过程，以此替代承重脚手架。其工艺原理见图1。

图1 工艺原理示意

3 技术要点

主要构件由桁架、托架、安全操作平台、锚固预埋件组成。桁架通过锚固预埋件固定于已浇筑混凝土桥的面板上，以此给予路灯基座的荷载以支撑，提供悬挑部位施工操作平台，保证模板拼装、浇筑等一系列施工工序以及施工人员、设备的安全；托架主要承受混凝土、模板自重及部分施工荷载，并将以上荷载传递至桁架；安全平台主要提供施工作业面；桁架为临空前伸装置，将人员设备、材料及设施自重等荷载传递至桥面板；锚固预埋件传递桁架荷载至桥面板，起到锚固作用，配合桁架形成前伸受力臂，防止倾覆。可增加配重沙包，确保安全。

4 工艺流程及操作要点

4.1 用料准备

根据施工需要，本工法主要构件由锚固预埋件、桁架、托架以及安全平台构成，以上构件的主要用材由矩形管、螺栓、钢筋、钢板等加工制作而成。

锚固埋件采用膨胀螺栓，后期与桁架焊接。桁架主要采用100mm×100mm×5mm矩形管加工制作，每根矩形管根据图纸尺寸下料，且每根矩形管固定尺寸位置有开孔，以便后期螺栓连接紧固。所选钢材其强度等材质特性均要符合相关国家规范标准要求，为保证后期组装顺利和结构物尺寸的准确性，所有构件的长短、钻孔位置和孔径大小必须符合本工法图纸要求。

4.2 测量放样

根据桥梁施工图及桁架施工图对锚固预埋件、轴线位置进行放样，预埋螺栓固定前需反复校核待浇部位结构物边线尺寸位置关系，并报监理单位现场监理工程师验收批准。

4.3 桁架制作

根据设计图纸采购桁架所需的钢材并进行加工。为防止连接孔洞或螺栓磨损，需将孔洞打磨光滑，桁架构件均为顺直构件，无须弯折、焊接。

4.4 桁架、安全平台组装

将加工好的桁架、安全平台构件按图纸拼装到位，桁架主要靠螺栓连接，每个螺栓连接位置均设置两颗连接螺栓，安全平台主要受力梁均采用螺栓连接，安全平台底板及栅栏采用钢筋焊接拼装而成，螺栓需连接牢靠，各部件连接无间隙。安全平台围绕在托架外围，必须根据图纸预留结构物尺寸及托架构件尺寸，桁架、主吊挂、托架以及安全平台各连接部位需相互紧贴，保证各部件连接位置有足够的受力面，桁架与桥面板接触面需平整、严丝合缝，如果桥面板不平，需采用具有一定强度的材料进行填塞。

4.5 托架安装

托架采用螺栓连接，组装过程中需校核结构物尺寸、位置，避免不必要的返工，各部件要求安装平顺，搭接可靠。

4.6 模板安装

本工法中桁架结构取代了承重脚手架，实际模板受力点为托架，且托架形状基本与结构物形态相同，模板采用定型钢模，与构筑物外形结构尺寸类同，安装加固可顺势进行，安装完成后复核结构物尺寸是否与设计一致。

4.7 混凝土浇筑

上述工序完成之后即可进行混凝土的浇筑，混凝土浇筑过程中需对桁架及托架进行变形监测，如遇结构变形则立即停止浇筑。混凝土浇筑之前，清理不必要的前期施工材料、工器具等，减轻荷载。养护期间，不允许摆放模板、工器具等于仓面之上，做好安全围挡，避免设备碰撞。

4.8 桁架拆除

待混凝土强度达到规范允许拆模强度之后，方可拆除桁架。拆除顺序按由远至近的原则进行：拆除托架及模板→拆除安全平台→拆除托架→拆除桁架→拆除预埋螺栓并封堵。拆除后的构件要求及时敲掉混凝土块，螺栓清除铁锈渣滓并用油浸泡，摆放于干燥、温差小的地方存储，拆除过程中仔细检查是否有损坏的构件，如有则必须马上更换。

5 质量控制

5.1 质量控制标准

本技术施工应符合《水利水电工程施工质量检验与评定规程》(SL 176—2007)、《水利工程建设标准强制性条文》(2020年版)、《水利水电工程施工通用安全技术规程》(SL 398—2007)、《水利水电工程土建施工安全技术规程》(SL 398—2007)、《水利水电工程施工测量规范》(SL 52—2015)、《水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准——混凝土工程》(SL 632—2012)、《水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准——水工金属结构》(SL 635—2012)、《水利水电工程施工作业人员安全操作规程》(SL 401—2007)、《职业健康安全管理体系要求及使用指南》(GB/T 45001—2020)中的要求或规定。

5.2 系统制作加工的质量检查要求

a.锚固预埋件施工需重点检查预埋件定位、锚固螺栓埋入深度、锚固螺栓的直径和锚固过程中的施工质量，确保主控项目检验点全部合格。

b.桁架、托架、安全平台需重点从制作和安装两部分进行质量控制。制作过程主要强调材料下料的尺寸精度，要求材质表面平整，无锈污、油渍、砂眼、裂纹、弯折等，钻孔位置需要符合图纸要求且孔壁光滑无毛刺。安装过程强调螺栓连接牢靠、紧密，螺栓丝口无滑丝、损坏、过拧现象，各个部件贴合紧密，无明显缝隙凹凸，安装定位严格按照图纸实施，偏差在规范允许范围内，确保检测项目全部合格。

5.3 质量控制要点

a.桁架安装完成后必须经测量人员校核位置轴线之后方可进行下一步工序，桁架安装完成后、浇筑过程中、浇筑完成后均必须进行形变监测，确保桁架支撑系统安全。

b.桁架以及锚固位置必须事前重点检查，使用过程中还需检查各螺栓或者连接件是否存在松动现象。

c.在桁架、定型钢模板、安全平台安装过程中，技术员、安全员必须全程监督指导。

d.混凝土浇筑过程中做好混凝土入仓工作，由专人指挥入仓，控制混凝土入仓速度，均匀入仓，减小混凝土下落重力对支撑系统的冲击，避免产生形变、位移。

e.在混凝土养护期间，安排专人每天检查，防止支撑系统变形导致混凝土成型质量出现偏差。

f.安装过程中严禁使用铁锤等硬器物敲捶各部件，避免各部件材料发生局部位置形变或破损，影响受力。

g.拆卸后的桁架、定型钢模、托架、安全平台等构件需进行保养，对损坏部位及时进行修理、更换，已发生形变、缺损部件严禁再次投入使用。

h.循环使用的构件必须经技术员、安全员、质检员检验合格后方可投入使用。

i.混凝土浇筑完成后，需及时进行保养(原则上采用覆盖洒水保养)，以保证混凝土强度稳定上升至设计强度。

j.混凝土养护过程中，严禁松动各部件连接螺栓，避免碰撞，严禁增加不必要的荷载于桁架和仓面之上。

6 结 语

湖北省洪湖东分块蓄滞洪区蓄洪工程套口进洪闸工程采用本施工技术进行路灯基座模板安装后，直接减少了施工作业人员和值班人员，且施工过程有章可循，循序渐进，安装技术可靠，保证了混凝土成品质量，减少了投入，提高了材料周转率，降低了材料消耗，避免了返工和工期延误。同时有效利用了工地废弃钢筋、钢板，直接节约了工程施工成本。该技术的优势具体体现在：

a.该施工技术取代传统承重脚手架，减少了人力、物力、机械设备的投入，减少了工程施工成本。

b.该施工技术取代传统承重手架，节约了脚手架体系搭设所需的场地建设、平整、恢复等一系列费用，同时节约了大量钢管扣件的拆除、转运以及采保的费用。

c.该施工技术设计有安全平台，便于施工，且安全设施一次性投入，周转次数多，节约了大量防护网和操作平台的投入，性价比高。