免拆悬挑工字钢的结构边缘处砌体墙施工方法

龚 达 刘 丹 文 杰 唐 云 史 朋

中国建筑第八工程局有限公司总承包公司 上海 201204

随着社会的发展，城市中的高层、超高层建筑越来越多。在此类结构施工中，常采用悬挑式脚手架作为结构施工阶段的外脚手架。悬挑式外脚手架在主体结构施工完成后拆除。对于在结构外边缘设有砌体墙和构造柱、圈梁的结构，外脚手架拆除后砌体墙外侧无法进行模板封闭、抹灰、粉刷等操作，必须重新搭设落地式操作架或者采用吊篮施工，增加施工成本和安全隐患，同时也会对工期造成延误。

如果在主体结构施工完成后不拆除悬挑式外脚手架或者保留部分外脚手架进行砌体结构施工，则在没有设置悬挑型钢的楼层可以避免该问题，但在设置悬挑型钢的楼层由于受到型钢的阻碍，结构外边缘处的砌体墙无法施工，为施工带来新的困难[1-2]。

荣连柱[3]提出将高层建筑外角临边构造柱与主体结构同步施工，此方法可以有效解决结构边缘处构造柱封模的问题，但对于在结构外边缘处有整面砌体墙的结构，如果将整面砌体墙都改为剪力墙与同主体结构同步施工，则将增加结构质量与施工成本，改变结构整体受力情况，可行性不高。

许志等[4]介绍了花篮拉杆式悬挑脚手架施工技术，运用该技术可有效解决结构边缘处砌体墙施工问题，但该技术尚未完全普及，在国内某些省市禁止使用。

基于以上缺陷，同济大学上海自主智能无人系统科学中心项目在工程施工中提出并应用了一种免拆悬挑工字钢的结构边缘处砌体墙施工方法，该方法可以高效解决以上问题，为类似在结构外边缘设有砌体墙和构造柱、圈梁的结构施工提供借鉴。

1 工程概况

同济大学上海自主智能无人系统科学中心项目位于上海市浦东新区张江总部园区南部B5-04地块，北侧为规划联创路，东侧为规划孙东路，南侧为三灶港。本项目总用地面积28 339.34 m2，总建筑面积123 611.36 m2。地上建筑类型为一类高层建筑。主要建设内容为科研用房、辅助配套用房和地下车库等。地下室整体2层，地下2层为地下车库和人防区，地下1层为车库和设备用房，地上共分4栋塔楼，每栋塔楼1～2层为裙房，其上为塔楼。其中，1#塔楼共12层，高48.5 m。在1#塔楼2～12层结构外边缘处有多处砌体墙，典型结构外边缘处砌体墙平面布置如图1所示。

图1 典型结构外边缘处砌体墙平面布置示意

2 施工方法比选

2.1 结构边缘处砌体墙施工的传统方案

结构边缘处砌体墙施工传统的方案采用型钢悬挑钢管脚手架，每2层搭设悬挑，立杆纵距1.80 m，横距1.05 m，大横杆步距1.80 m；连墙件利用结构外架预埋钢管层层拉结；内排立杆距墙面300 mm；作业层的脚手板架体外侧应设挡脚板、防护栏杆，并应在脚手架外侧立面满挂密目安全网；防护上栏杆设置在离作业层高度约为1 200 mm处；防护中栏杆宜设置在离作业层高度约为600 mm处。两端设置斜撑。承力钢梁采用20#工字钢，如图2所示。

图2 结构边缘处砌体墙施工时传统的型钢悬挑脚手架立面示意

2.2 结构边缘处砌体墙施工的创新方案比选

传统施工方案中，结构边缘处构造柱施工中所采用的开口型型钢悬挑钢管脚手架，存在着施工工期长、安全隐患大、施工成本高等缺点，且在结构边缘处仅有一根构造柱时可以按此方法搭设，本项目在结构边缘处则存在整面砌体墙，砌体墙内侧为风井，无法在内侧进行施工，故无法采用传统施工方法。因此，在砌体结构施工前，针对本项目1#塔楼结构外边缘处的砌体墙施工，提出了3种方案：

方案一：采用花篮拉杆式悬挑脚手架，使用高强螺栓将悬挑工字钢与结构边梁相连接，并采用斜拉钢丝绳拉结，花篮拉杆式悬挑脚手架布置如图3所示。

图3 花篮拉杆式悬挑脚手架布置示意

方案二：在边梁上浇筑素混凝土导墙，导墙顶部高过悬挑工字钢及固定环。在导墙上砌筑墙体，墙体砌筑完成后拆除外脚手架，割除悬挑工字钢。此方案外架布置如图4所示。

图4 方案二悬挑脚手架布置示意

方案三：在项目外架搭设过程中，在结构边缘处存在砌体墙的位置，注意外架的搭设，即在悬挑工字钢上方设置过梁，此过梁与砌体结构构造柱相连接，在过梁下方每隔1.8 m设置一个砖砌支座。在施工砌体结构时，直接在过梁上砌筑墙体及完成构造柱施工，墙体砌筑完成后即可拆除此部分外脚手架和悬挑工字钢，拆除方便。全部拆除后将过梁下方的缝隙用细石混凝土灌实。此方案外架布置如图5所示。

图5 方案三悬挑脚手架布置示意

项目对该3种施工方案进行了对比：方案一中的花篮拉杆式悬挑脚手架需要采用钢丝绳拉结悬挑工字钢，但本项目地处上海市浦东新区，上海市沪建安质监（2002）第003号文中规定“钢丝绳不得作为悬挑结构的受力杆件”，所以不得采用方案1。方案2、方案3均可以有效解决结构外边缘处的砌体墙施工问题，但方案2在墙体砌筑完成后，拆除外脚手架时需要割除悬挑工字钢，割除外侧悬挑工字钢时施工难度大、操作危险，存在一定的安全隐患。方案3通过在过梁下方每隔2 m设置一个砖砌支座，在过梁上砌筑墙体完成后拆除外脚手架和悬挑工字钢，有效解决方案2中存在的安全隐患，且施工方便，在施工效率、成本、安全等方面都具有较明显优势，最终选定方案3作为结构外边缘处砌体墙的施工方法。

3 施工流程及要点

3.1 施工工艺流程

定位放线→基层清理→植筋、绑扎构造柱和过梁钢筋→支设构造柱根部、过梁模板→浇筑构造柱根部、过梁混凝土→拆模→在过梁上砌筑墙体→勾缝→封闭构造柱上部模板→浇筑构造柱上部混凝土、拆模→外墙抹灰→拆除外脚手架及悬挑工字钢→过梁底塞缝填实。施工操作过程如图6所示。

图6 免拆悬挑工字钢的结构边缘处砌体墙施工流程

3.2 施工操作要点

3.2.1 定位放线

施工前，在楼面上定出墙体轴线位置，放出墙体边线和构造柱位置。

3.2.2 基层清理

将混凝土表面浮浆、灰尘、建筑垃圾清理干净，混凝土表面平整度超过30 mm要采用细石混凝土找平。构造柱根部应凿毛。

3.2.3 植筋、绑扎构造柱和过梁钢筋

1）钻孔：根据控制线位置采用电钻在构造柱的位置钻孔。钻孔深度应符合规范要求。

2）清孔：钻孔完成后采用专用吹风机将孔洞内灰尘清理干净。

3）注胶：向孔内注入植筋胶，达到1/2孔深。

4）植筋：把钢筋慢慢旋转插入到孔底部，植筋胶要溢出孔口，然后清除溢出的植筋胶。

5）绑扎构造柱、过梁钢筋：构造柱主筋在搭接部位加密箍筋间距、加密长度、非加密区箍筋间距应满足规范及图纸要求。过梁的截面和配筋可按照国家建筑标准设计图集13ZG332-1中的过梁配筋表选用，其中洞口宽度应按照2个砖砌支座的间距取值，砖砌支座的间距一般等同于外脚手架悬挑工字钢的间距。

6）试验：种植钢筋40 h后进行抗拔力试验。拉拔试验合格后，方能大面积施工。

3.2.4 支设构造柱根部、过梁模板

过梁底模应高出悬挑工字钢顶至少10 cm，以便后期拆除悬挑工字钢。

3.2.5 浇筑构造柱根部、过梁混凝土

过梁、构造柱根部浇筑混凝土时，必须进行振捣，同时考虑基层的高低误差，过梁的上口标高必须根据标高控制线带线控制，以确保上口平直。

3.2.6 拆模

待混凝土强度达到1.2 MPa时拆除构造柱根部、过梁模板。严禁未达到强度拆除模板。

3.2.7 在过梁上砌筑墙体

1）砌筑砌块前应适量洒水。

2）砌块上下皮的竖向灰缝应相互错开，相互错开长度宜为300 mm，并不小于L/3（L为砌块长度）。如不能满足要求，应在水平灰缝设置2A6 mm的拉结钢筋，拉结钢筋的长度应不小于700 mm。

3）每一楼层内的砌块墙体应连续砌完，不留接槎。若必须留槎时，应留成斜槎（斜槎长度应不小于高度的2/3）。

4）墙上不得留设脚手眼。

5）到顶墙砌至接近梁、板底时，预留一定空隙，待墙体砌筑完并间隔至少7 d后补砌挤紧。

6）砌筑时应先远后近，先下后上，先外后内；应吊一皮，校一皮，皮皮拉线控制砌块标高和墙面平整度。砌筑应做到横平竖直、砂浆饱满、接槎可靠、灌缝严密。

3.2.8 勾缝

1）砌块墙体砌完，统一进行勾缝。其中，灰缝分勾缝、喂缝两遍工序。

2）顺序：勾缝时从上而下，先勾水平灰缝，后勾竖向灰缝。

3）勾缝：待墙体砌筑至圈梁或顶部时，随即利用A8 mm钢筋头将灰缝表面原有的砌筑砂浆勾除，深度不得小于10 mm。

4）水平喂缝：勾水平灰缝时用长溜子，左手拿托灰板，右手拿溜子，将灰板顶在要勾的缝口下边，右手用溜子将灰浆压入缝内，不准用稀砂浆喂缝，同时自左向右随勾缝随移动托灰板，勾完一段后用溜子沿砖缝内溜压密实、平整、深浅一致，托灰板不得污染砌块边角及墙面，保持墙面的整体洁净美观。

5）竖向喂缝：勾竖向灰缝用短溜子，在托灰板上把灰刮起，然后挤入立缝中，自上而下来回压塞密实、平整，要求与水平缝交圈、贯通、深浅一致。

6）质量要求：成形灰缝凹砌块面2～3 mm，灰缝横平竖直，深浅一致，顺直方正，贯通顺滑，搭接平整并压实抹光，不得有丢缝、开裂和黏结不牢等现象。

7）清理：用干净的扫把立即将勾缝完毕的成形墙面清理干净，以免喂缝残留的砂浆污染砌块边角乃至墙面，从而保证墙面整体洁净美观的清水效果。

8）砌筑墙体尽可能做到随砌随勾缝，避免勾缝滞后引起灰缝开裂、脱落等质量缺陷。

3.2.9 封闭构造柱上部模板

构造柱采用对拉螺杆进行加固，严禁采用步步紧加固，外墙构造柱对拉螺杆采用PVC套管，构造柱上部做成喇叭口。

3.2.10 浇筑构造柱上部混凝土、拆模

在构造柱浇筑前，先将砌体留槎部位和模板浇水湿润，将模板内的落地灰、砖渣和其他杂物清理干净，振捣时，严禁通过墙体转振，待混凝土终凝后拆除模板，凿除喇叭口处混凝土。

3.2.11 外墙抹灰

从上往下打底，底层砂浆抹完后，再从上往下抹面层砂浆。注意在抹面层灰以前，应先检查底层砂浆有无空裂现象，如有空裂，应剔凿返修后再抹面层灰；另外，应注意将底层砂浆上的尘土、污垢等先清净，浇水湿润后，方可进行面层抹灰。

3.2.12 拆除外脚手架及悬挑工字钢

1）脚手架的拆除顺序与搭设顺序相反，须遵循先搭后拆原则，从脚手架顶端拆除的顺序为：安全网→护身栏杆→挡脚板→脚手板→小横杆→大横杆→立杆→连墙件→纵向支撑。由人工拆除架体，再将架体材料放于卸料平台上，由塔吊吊往指定钢管堆场位置。

2）拆除脚手架前应全面检查脚手架的扣件、连墙件、支撑体系等是否符合构造要求，同时应清除脚手架上的杂物及影响拆卸作业的障碍物。

3）拆卸作业时，应设置警戒区，严禁无关人员进入施工现场。施工现场应设置负责统一指挥的人员和专职监护人员。作业人员应严格按照施工方案以及有关安全技术规定操作。

4）拆卸时应有可靠的防止人员与物料坠落的措施。拆除杆件及构配件均应逐层向下传递，严禁抛掷物体。

5）拆除作业必须由上而下逐层进行，严禁上下同时进行拆除作业。

6）拆除脚手架时连墙件必须随脚手架逐层拆除，严禁先将连墙件整层数层拆除。

7）当脚手架采取分段、分立面拆除时，事先应确定施工方案，对不拆除的脚手架两端，事先必须采取必要的加固措施。

3.2.13 过梁底塞缝填实

外脚手架及悬挑工字钢全部拆除后，过梁底采用细石混凝土塞缝，塞缝距离必须大小一致，分层进行塞填。

4 结语

在针对结构边缘处砌体墙施工过程中，传统外脚手架搭设需要等拆除后进行砌体施工，但结构边缘处墙体构造柱的外侧模板又无法封闭，墙体外侧无法抹灰、粉刷，传统做法需重新搭设外脚手架或采用吊篮。针对此问题，同济大学上海自主智能无人系统科学中心项目采用在悬挑工字钢上方设置过梁的施工方法，有效解决了此项施工难题。通过对此做法的详细介绍及分析，本做法具有如下优势：无需重新搭设外脚手架或采用吊篮，很大程度上降低了费用投入，节省劳动力，节约工期，同时保证了结构边缘处砌体墙施工的安全性。但该方法仍有继续优化的空间，如将构造柱和工字钢上方过梁与主体结构同步施工，将能进一步降低施工成本，缩短施工工期。