水工建筑物中高大模板支撑体系方案探讨

邓文华

（浙江省水电建筑安装有限公司，浙江 杭州 310053）

近年来，随着沿海平原地区治理内涝工作的全力推进，大型的排涝泵站在各地兴建，此类泵站厂房由于装机容量大，对厂房的净高、跨度和空间有较高需求，因此屋面结构施工时需采用高大模板支撑体系。高大模板支撑体系具有高度高、跨度大、承受荷载大的特点，选用合理安全的方案对确保工程的安全至关重要。

1 工程概况

风棚碶排涝泵站设计排涝流量80m3/s，共设6台机组，装机总功率4800kW，为大（2）型，水闸为3孔×6m。泵站建筑物地面以下共1层，层高4m；地面以上共3层，一层层高6m，二层层高4m，三层层高4m，建筑总高度22.97m。

泵室厂房斜屋面净空高度18.73～22.73m，屋面跨度14.16～23.65m，长度41.00m，斜屋面采用钢筋混凝土结构，设纵横框架梁柱及圈梁。

2 高大模板支撑体系构造情况

2．1 基本情况

高大模板支撑体系使用部位为泵室厂房上游侧及廊道屋面砼满堂架。其搭设范围为13.7m×41.0m区域，其搭设区域为一区上游侧区和二区廊道区，上游侧区为一区，区域范围为4.75m×41m，底板为15cm厚砼结构平台；廊道区为二区，为4.60m平台上8.8m×39.2m的孔洞；一区、二区的支模架顶均为主泵房四坡屋面，屋顶高程为18.8～22.973m,屋面板厚为12cm，屋面横向梁为0.35m×1.2m、0.3m×0.8m 2种型号梁；纵向为0.35m×0.8m、0.25m×0.6m、0.3m×0.8m、0.3m×0.7m 4种型号梁。

2．2 支模架组成

采用Ф48×3.5钢管、扣件、顶托等构成的支模架，立杆和水平杆是主要受力构件，剪刀撑是一种保障整体支模架的高强度和高稳定性的支撑杆件，同时拥有强化支模架对于水平和垂直作用力的韧性，扣件是支模架组织整体的连接件和传力件。

2．3 支模架基础

一区：主泵房上游侧区为4.60m高程C30砼基础，板厚15cm；二区：廊道区为底部采用0.5m×0.3m×1.2m的H型钢横向铺设于4.6m高程平台上，在H型钢上纵向铺设40.5m（9m+9m+9m+9m+4.5m）长的20a#槽钢。

2．4 垂直荷载传力路线

施工荷载→多层板、方木→水平杆→顶托、立杆→基础或结构板面。

3 施工前准备工作

3．1 材料准备

3．1．1 钢管

支模架施工材料准备中，钢管是非常重要的一个部件，通常钢管落地支模架的钢管材质选用的是48mm×3.5mm的尺寸，而且要选用强度等级为Q235-A的高强度钢材，同时在支模架选取钢管样品时，要首先选取具有国家检测资质的检测机构进行检测，各项检测合格后才可以投入施工使用。

3．1．2 扣件

支撑体系施工中扣件也是普遍通用的一个连接材料，扣件的选取要选用符合国家安全生产标准的铸造型扣件，同时在扣件选取过程中要仔细检查扣件是否存在铸造缺陷，以保证在施工过程中扣件能够和钢管贴合匹配，在紧缩钢管时要保证扣件的最小开口距离为5mm以上。最后将扣件样品送至具有检测资质的检验机构进行检测，各项指标符合后方可投入施工使用。

3．1．3 支模架顶托

采用可调节实心不锈钢顶托丝杆，本工程支模架顶托主要为上托和底托，支模架顶托规格选为实心M32mm×600mm。顶托丝杆进场后应有产品合格证及质量检验报告，顶托受压承载力设计值不应小于40kN，支托板厚不应小于5mm，变形不应大于1mm。顶托丝杆的螺杆与支托板焊接应牢固，焊缝高度不得小于6mm，螺母厚度不得小于30mm。支模架主要杆件有：立杆、横杆、水平拉杆、剪刀撑、扫地杆等。

3．1．4 主要材料表

主要材料计划如表1。

表1

3．1．5 机具准备表（如表2）

表2

3．2 人员准备

根据搭设工程量和工程进度要求，投入专业技术工人及普工共70人，确保在45天内完成施工任务。

3．3 技术准备

（1）施工方案要通过项目技术人员的参与制定，以支模架的搭设工作人员数据和经验配合完成，期间所有技术工人都需要具有一定的从业资格。

（2）在搭设钢管、顶托丝杆、扣件的过程中，首先要对安装材料监管验查，不具备施工标准的配件要及时淘汰，同时将检测过的材料进行分类储存。

（3）应对搭设用的钢管、扣件、顶托丝杆等进行检查验收，不合格的构配件严禁使用，经检验合格的构配件应按品种、规格分类堆放整齐。

（4）对支模架立杆底脚位置进行定位放线。

（5）检查现场支模架搭设的范围是否与支模架方案相一致。

4 施工方案

4．1 搭设工艺流程

一区：材料准备及检查→放线→垫木板→立杆定位→摆放扫地杆→竖立杆并与扫地杆扣紧→装扫地小横杆，并与立杆和扫地杆扣紧→装第一步大横杆并与各立杆扣紧→安第一步小横杆→第X步纵杆和横杆（每根梁底中部均采用顶托，板底采用旋转扣件）→剪刀撑。

二区：材料准备及检查→放线→横向铺设H型钢→纵向铺设20a#槽钢→焊接Ф25mm钢筋（L≥10cm）→立杆定位→摆放扫地杆→竖立杆并与扫地杆扣紧→装扫地小横杆，并与立杆和扫地杆扣紧→装第一步大横杆并与各立杆扣紧→安第一步小横杆→第X步纵杆和横杆（每根梁底中部均采用顶托，板底采用旋转扣件）→剪刀撑。

4．2 搭设的方法

4．2．1 支模架立杆布置如下

（1）0.35m×1.2m、0.35m×0.8m、0.3m×0.8m、0.3m×0.7m梁：首先沿梁纵轴线方向在梁底设立2排立杆，2排立杆至中心线的间距各为10cm（立杆采用顶托至于梁底，如现场条件受限制，也可采用双扣件连接），然后以这2排立杆为中心点横向间距0.325m两侧各设立1排立杆，立杆纵向间距≤0.8m。（2）0.25m×0.6m梁：首先沿梁纵轴线方向在梁底中心设立1排立杆（立杆采用顶托至于梁底，如现场条件受限制，也可采用双扣件连接），然后以梁中心轴线横向间距0.4m两侧各设立1排立杆，立杆纵向间距为0.8m。（3）屋面板：按每2根相邻梁之间的间距进行均匀分布立杆，屋面板的立杆纵横向间距不得大于0.8m，其立杆纵横向具体间距经计算后得出。（4）经计算立杆步距不超过1.5m。

4．2．2 立杆构造要求如下

（1）地基基础：一区（主泵房上游区）采用C30砼底板基础，砼板厚15cm，立杆下放置200mm×200mm×50mm木垫板，垫板均应准确地放在定位线上。二区（主泵房廊道区）采用H型钢基础,首先采用H型钢横向平铺在4.60m砼平台上，然后在平台两端砼板上用预埋的Ф20mm钢筋环扣牢，压上100mm×10mm×8mm的钢板，用螺栓固定；然后纵向按立杆分布要求铺设40.5m长的20a#槽钢，在槽钢与H型钢相交的四脚边用Ф25mm钢筋点焊，固定槽钢；最后在放出立杆位置的中心点上将长10cm的Ф25mm钢筋焊接在槽钢上。

（2）立杆：立杆的施工在接长接头部分要使用扣件进行连接，同时根据扣件的交错布置将2个邻位的立杆设置到同步接头处，临近的立杆和两端接头位置的交错距离要保持在500mm以上，同时将立杆的全部接头距离控制在步距的1/3内。屋面底模选用18mm厚九夹板，内楞采用50mm×70mm的落叶松方木，间距200mm。

（3）水平杆：①纵向水平杆：支模架纵向水平杆的搭设方式是通过立杆按步进行搭设的，利用直角扣件和立杆的固定，将立杆设置在纵向水平杆外侧，平均1根纵向水平杆的长度要在3跨步以上，同时将纵向水平杆和对接扣件按照2根相邻纵向水平杆的接头不应设置在同步或同跨内，不同步或不同跨2个相邻接头在水平方向错开的距离不应小于500mm，各接头中心至最近主接点的距离不应大于纵距的1/3进行连接，如图1所示。②横向水平杆：作业层主节点处必须设置1根横向水平杆，用直角扣件扣接且严禁拆除。作业层非主节点处的横向水平杆，宜根据支承脚手板的需要等间距设置，最大间距不应大于纵间距的1/2。

图1

（4）扫地杆：支模架搭设时必须设置纵、横向扫地杆，纵向扫地杆采用直角扣件固定在距离钢管底端不大于200mm处的立杆上，横向扫地杆采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。

（5）剪刀撑：将立架体的横、纵、内、外3mm处设置剪刀撑，从顶部到底部连续安装竖向宽度为3m的剪刀撑，同时在竖向剪刀撑的上方交角处安装水平剪刀撑，水平剪刀撑使用可旋转扣件与水平杆和立杆进行固定，保证在安装过程中旋转扣件的阶段距离要小于150mm。同时安装间距要超过3m，与地面交角为45°～60°，其对接方法与立杆对接方法是一致的。

4．3 支模架验收

支模架施工结束后要根据航管部门的验收意见，参照《建筑施工扣件式钢管支模架安全技术规范》（JGJ130-2011）的相关要求进行验收检查。

（1）支模架搭设后其全部设施的扣件螺丝拧紧扭力要通过扳手进行检验，同时将重要施工部位和其他施工部位进行区分，再根据抽样和重点方式进行全方位检验。（2）检验连墙件时要通过周围砼柱的所在位置测算连墙件和连接处的跨步距离，通常为一步一道的方式进行设置。（3）剪刀撑的检验要保证其施工后与地面交角为45°～60°，同时垂直剪刀撑的设置以四跨为基础参考，水平剪刀撑为两跨。（4）杆件搭接的检验中要根据立杆的对接进行检验，其中顶层可以采用搭接，顶面横杆和剪刀撑的搭接要高于100cm，而且要保证在搭接过程中使用3个以上扣件固定。

4．4 砼浇筑

屋面砼为C30F50商品砼，屋面板厚120mm，采用砼罐车配合2辆汽车泵浇筑砼，砼浇筑时采用振捣器振捣密实。砼浇筑顺序为：首先浇筑18.80m高程屋面1.20m宽平台的四周砼，然后用2台汽车泵对称浇筑斜屋面砼，浇筑时由底至高的顺序对称浇筑，浇筑高程为18.8～22.973m，砼浇筑完成后及时洒水养护，砼强度达到100%后方可拆除模板。

4．5 支模架拆除

4．5．1 准备工作

拆除施工过程中首先要检查支模架的结构是否符合拆除要求，地面和支架上的杂物是否清除，施工单位要有效指挥相关工作人员设置围栏和警戒，同时在拆除过程中要设置专人看管，以保证拆除施工安全可靠。

4．5．2 拆除程序

（1）拆除支撑系统时，施工技术人员要在拆除前确认支撑是否需要，经过行管部门和监理单位的检测后，混凝土强度合格的情况下才能够进行拆除。

（2）拆除顺序为后支先拆，先支后拆，先拆非承重模板，后拆除承重模板。拆除跨度较大的梁底模时，先应从跨中开始，分别拆向两端。拆模时不要用力过猛，拆下来的木料要及时运走、整理，分类堆放整齐。

（3）拆除时应设置警戒区和警戒标志，安排专人负责警戒。

5 高大模板支撑体系计算

根据住房城乡建设部《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》（住建部令第37号）有关“超过一定规模的危险性较大的分部分项工程范围”中混凝土模板支撑工程：搭设高度8m及以上或搭设跨度18m及以上或施工总荷载（设计值）15kN/m2及以上，或集中线荷载（设计值）20kN/m及以上。搭设方案确定后，需对屋面板、纵横梁、立杆基础分别进行荷载分析计算，此处仅以屋面板计算为例说明，计算过程略去。

屋面板厚120mm，考虑屋面坡度约为19.4°，板厚按折算厚度130mm计算。

5．1 模板支撑体系设计（如表3）

表3

设计简图如图2～4。

图2 模板设计平面图

5．2 荷载设计（如表4）

表4

5．3 模板验算（如表5）

表5

6 结语

高大模板支撑体系搭设是一项系统性、综合性的工作，涉及到框架柱、框架梁和顶板模板安装，具有较大的危险性。因此，施工人员应结合建筑工程的特点，对搭设方案进行详细设计和计算，并采取科学的、合理的搭设方式，搭设方案需经专家论证后方可实施。同时工程建设各参与方要认真履行各自的义务，严格按照相关规范规定进行施工，确保支撑体系的搭设质量与安全。本工程模架体系搭设验收合格，确保了泵室建筑物厂房结构顺利结顶，为泵站提前实现排涝目标打下了坚实的基础，并取得了较好的经济和社会效益。

图3 模板设计纵向剖面图

图4 模板设计横向剖面图