黃貴虎(中鐵航空港建設(shè)集團北京有限公司,北京100000)
試論高空大懸挑疊合式鋼桁架承重平臺施工技術(shù)
黃貴虎(中鐵航空港建設(shè)集團北京有限公司,北京100000)
疊合式鋼桁架作為我國工業(yè)與民用建筑施工中主要的承重基礎(chǔ),其在保障施工安全和建筑物質(zhì)量方面具有著極其重要的作用,但同時這種承重架構(gòu)的施工也需要施工人員具備較強的專業(yè)性和技術(shù)性,尤其是在高層建筑中,高空大懸挑疊合鋼桁架的應(yīng)用要求更高。為了對高空大懸挑疊合式鋼桁架承重平臺施工技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的探討,本文選取了×××工程中的高支模專項施工方案作為空大懸挑疊合式鋼桁架承重平臺的施工技術(shù)的研究對象,并從方案的便捷性、安全性和經(jīng)濟性對施工方案進(jìn)行分析,并從中發(fā)現(xiàn)方案的項目優(yōu)勢。
高空;大懸挑;鋼桁架;承重平臺;施工技術(shù)
×××工程位于福田區(qū)車公廟泰然工業(yè)區(qū)深南大道和香蜜湖路交叉口西南側(cè),大廈北面為東西向深南大道,東面為南北向的香蜜湖路,南面為泰然二路,西面為泰然九路。本大廈是為滿足深圳市軌道交通建設(shè)發(fā)展和客運增長需要而建設(shè)的政府投資工程,建成后是集甲級寫字樓、商業(yè)、片區(qū)交通樞紐為一體的超高層綜合建筑,是深南路車公廟段最重要的地標(biāo)性建筑物之一。
×××工程場地紅線東西長102m,南北長65m,用地面積6559.4m2,總建筑面積150334.12m2,建筑高度為260.8m。該工程地下6層,地上55層,其中地下5、6層為人防工程,地下3、4層為設(shè)備房和停車庫,地下1層至地上4層為裙樓商業(yè),5層為南側(cè)商業(yè)與北側(cè)辦公結(jié)合,6~55層為辦公層和避難層,主要施工范圍為地下室核心筒區(qū)域墻體及地上主體結(jié)構(gòu)。
施工圖紙主要依據(jù)為本工程建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙,主要施工規(guī)范參照的標(biāo)準(zhǔn)為國家標(biāo)準(zhǔn)的 《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工驗收規(guī)范》(GB50204-2002,2011年版)、《建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50300-2013)、《木結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50206-2012)、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2010)、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)、《建設(shè)工程施工現(xiàn)場供用電安全規(guī)范》(GB50194-93)、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2012),以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的《建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ80-91)、《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ59-2011)、《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ46-2005)、《建筑機械使用安全技術(shù)規(guī)程》(JGJ33-2012)、《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ130-2011)、《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ162-2008)。
本部分內(nèi)容主要從施工的安全性、經(jīng)濟性和便捷性三個角度來分析懸空模板安全專項施工方案的可行性。
3.1 從施工的安全性角度來看
施工前的完備工程隊伍組織是保證施工安全性的首要前提,施工方案對質(zhì)量的要求水平是保證施工安全的關(guān)鍵步驟,為此本文對高空大懸挑疊合式鋼桁架承重平臺施工技術(shù)在施工安全性的分析主要可以從該方案的施工部署及組織結(jié)構(gòu)安排方面、施工準(zhǔn)備方面、質(zhì)量要求和數(shù)據(jù)計算方面進(jìn)行。
(1)施工的組織結(jié)構(gòu)方面。懸空模板安全專項施工方案設(shè)計的組織結(jié)構(gòu)具有分工明確,任務(wù)分配科學(xué)合理的優(yōu)勢。從圖1可以看出,從項目經(jīng)理到項目總經(jīng)濟師、生產(chǎn)經(jīng)理、總工程師、安全總監(jiān),再到工經(jīng)部、物機部、工程部、試驗室和安全質(zhì)量環(huán)保部,層級清晰,分工具體明確。除此之外,還設(shè)計了詳細(xì)的責(zé)任分工表,將責(zé)任落實到具體的個人。設(shè)安全主任一名、安全員三名、焊工兩名、架子工三名、信號工一名以及塔司一名,以上人員均具備項目部專職安全生產(chǎn)管理人員、特種作業(yè)人員資質(zhì)證書。
綜上所述,這種詳細(xì)且清晰的組織結(jié)構(gòu)和人員部署為實際施工帶來了極大的便利,同時,精確的責(zé)任分工更是為保障施工的安全性奠定了堅實的基礎(chǔ)。
圖1 項目組織結(jié)構(gòu)圖
(2)施工的進(jìn)度安排方面
在施工的進(jìn)度安排上,該方案具有工期安排充足合理的優(yōu)勢。該方案北側(cè)懸挑梁施工時間設(shè)計為2016年1月15日~2016年1月23日,與同側(cè)梁板同時施工,北側(cè)懸挑后澆板施工時間為2017年1月20日~2017年1月23日,與北側(cè)懸挑梁施工相隔約一年的時間,為懸挑梁的成型和整個主體結(jié)構(gòu)施工的完成提供了充足的時間,西側(cè)懸挑部位的施工時間為2016年5月15日~2017年5月20日,有利于每一個施工技術(shù)步驟的細(xì)節(jié)實施,能夠有效避免因趕工期而出現(xiàn)的施工質(zhì)量問題(比如施工微小環(huán)節(jié)的遺漏,施工技術(shù)不到位等),為工程建設(shè)保質(zhì)保量的完成提供了時間基礎(chǔ),進(jìn)而為施工安全提供了保障。
(3)施工準(zhǔn)備方面。該施工方案的施工技術(shù)安排井井有條,考慮周到。在施工技術(shù)方面主要做了以下準(zhǔn)備:工程部組織對施工驗收規(guī)范及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí),做好審圖工作,確定模板工程的控制重點和難點,并制定相應(yīng)的措施;根據(jù)圖紙、方案及模板工程的有關(guān)規(guī)定結(jié)合工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計制定詳細(xì)的有針對性和操作性的技術(shù)交底,做好技術(shù)交底工作,對于節(jié)點及特殊作法,給出詳細(xì)的大樣圖;施工前由分部施工負(fù)責(zé)人組織技術(shù)人員、模板工長、質(zhì)檢員及勞務(wù)隊進(jìn)行模板工程施工交底,使每位管理人員都能掌握該分項工程的重點、難點,在施工中能正確操作;模板工長在施工前認(rèn)真學(xué)習(xí)圖紙、規(guī)范及施工方案,對專業(yè)技術(shù)工人、專業(yè)管理人員進(jìn)行具有針對性的技術(shù)、質(zhì)量、安全、消防、文明施工交底,這些準(zhǔn)備為工程的安全實施提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ),為施工安全提供了較為全面的保障。并且,在施工現(xiàn)場已經(jīng)安裝了臨時設(shè)施,要求將材料加工成布置完成,驗收合格,達(dá)到使用條件;保證所需材料已進(jìn)場,滿足現(xiàn)場施工要求;完成了臨水、臨電的布置,這些現(xiàn)場準(zhǔn)備工作的進(jìn)行為保障施工安全奠定了堅實的基礎(chǔ)。
(4)質(zhì)量要求方面
該方案對施工質(zhì)量要求細(xì)致嚴(yán)格,從施工共可能涉及的數(shù)據(jù)、細(xì)節(jié)進(jìn)行了具體的質(zhì)量控制內(nèi)容,為整體工程的質(zhì)量提供了保證。該方案認(rèn)為,需要通過以下幾點來加強質(zhì)量控制,進(jìn)行關(guān)鍵環(huán)節(jié)的預(yù)警檢查工作:
①模板驗收及澆筑混凝土?xí)r,必須拉通線控制標(biāo)高和各軸線位置、構(gòu)件尺寸。
②支頂板前放線工應(yīng)提供模板標(biāo)高控制線,支頂板后質(zhì)檢員應(yīng)檢查標(biāo)高,確保準(zhǔn)確無誤。
③頂板模板采用軟拼,頂板與墻交接處設(shè)貼墻方木龍骨加密封條封閉嚴(yán)密(密封條距墻體水平施工縫2mm)。
④多層板長向拼縫平行于次龍骨方向,保證板縫下有方木,確保多層板拼縫不出現(xiàn)錯臺,也防止漏漿。
⑤待頂板模板支設(shè)好后,調(diào)節(jié)頂板中間部分可調(diào)支撐,避免板四邊起拱,并檢查板中起拱高度和支頂虛實程度。
⑥加強模板清理,杜絕粘模現(xiàn)象,用扁鏟清理模板板面,鏟掉混凝土殘渣,用滾刷涂刷油質(zhì)脫膜劑,用抹布將板面的浮油擦凈。
⑦針對模板工程出現(xiàn)的問題及時分析原因,采取改進(jìn)措施。
⑧所有預(yù)留洞、預(yù)埋件均需按要求留設(shè),并在合模前與水電隊配合核對。
⑨模板支搭完畢后,要進(jìn)行預(yù)檢,經(jīng)監(jiān)理簽認(rèn)合格后方可進(jìn)行下道工序。澆筑混凝土?xí)r,需有木工專門負(fù)責(zé)看管模板。
除了上述質(zhì)量控制措施的設(shè)計,該方案還建立了施工應(yīng)急預(yù)案,為潛在施工問題的及時解決提供了方法,極大了提高了施工人員作業(yè)的安全系數(shù)。該方案主要針對施工中可能發(fā)生的模板支撐架坍塌坍塌、高處墜物、物體打擊、機械傷害、觸電、火災(zāi)、撞傷等事故,為這些事故的防范與處理制定相應(yīng)的預(yù)防和應(yīng)急措施,體現(xiàn)了對施工安全的高度關(guān)注。此外針對施工安全,該方案在施工方法中還提到了具體的施救方案及急救步驟、細(xì)節(jié)的安排,這對確保作業(yè)人員安全具有重要的作用。
(5)工程施工計算書方面
高空大懸挑疊合式鋼桁架承重平臺施工對施工技術(shù)的要求很高,而保證材料的質(zhì)量更是提高施工安全性的重要環(huán)節(jié),所以對施工中要用到的各類板材的質(zhì)量要求也很高,需要對各類模板或板材的荷載能力進(jìn)行精細(xì)的測定。
在這一方面,×××工程懸空模板安全專項施工方案較好的滿足了上述要求。從施工方案計算書可以看出,該方案對梁側(cè)模板的總體規(guī)格、荷載標(biāo)準(zhǔn)、面板(包括面板的壓力及應(yīng)力情況等)、模板(強度等)等材料,以及不同規(guī)格的梁模板的質(zhì)量都進(jìn)行了基礎(chǔ)的試驗、仔細(xì)的計算和精準(zhǔn)的分析,保證了施工所需材料質(zhì)量的合格合規(guī),為施工安全建立了材料物資方面的安全防線。
舉例來說,在施工所需的小梁驗算中,對小梁的強度、撓度和抗剪力都進(jìn)行了試驗和測算,并按照規(guī)范要求的參考標(biāo)準(zhǔn)值,對面板的質(zhì)量進(jìn)行了嚴(yán)格的調(diào)整和控制,使小梁質(zhì)量達(dá)到了施工的各項標(biāo)準(zhǔn)。以下計算過程就體現(xiàn)了方案的質(zhì)量控制優(yōu)勢。
表1 小梁概況表
①強度的驗算過程如下:
q1=0.9max[1.2(G1k+(G3k+G2k)×h)+1.4Q1k,1.35(G1k+(G3k+G2k)×h)+1.4×0.7Q1k]×b=0.9×max[1.2×(0.3+(1.1+24)× 0.12)+1.4×2.5,1.35×(0.3+(1.1+24)×0.12)+1.4×0.7×2.5]×0.2= 1.345kN/m。
因此,q1靜=0.9×1.2(G1k+(G3k+G2k)×h)×b=0.9×1.2×(0.3+(1.1+24)×0.12)×0.2=0.715kN/m;
q1活=0.9×1.4×Q1k×b=0.9×1.4×2.5×0.2=0.63kN/m。
M1=0.125q1靜L2+0.125q1活L2=0.125×0.715×0.92+0.125× 0.63×0.92=0.136kN·m;
q2=0.9×1.2×G1k×b=0.9×1.2×0.3×0.2=0.065kN/m;
p=0.9×1.4×Q1k=0.9×1.4×2.5=3.15kN;
M2=max[0.07q2L2+0.203pL,0.125q2L2+0.188pL]=0.579kN·m
M3=max[q1L12/2,q2L12/2+pL1]=0.473kN·m;
Mmax=max[M1,M2,M3]=0.579kN·m;
σ=Mmax/W=0.579×106/60750=9.534N/mm2≤[f]=15.44N/mm2。
②撓度的驗算過程如下:
q=(G1k+(G3k+G2k)×h)×b=(0.3+(24+1.1)×0.12)×0.2=0.662kN/m;
跨中νmax=0.521qL4/(100EI)=0.521×0.662×9004/(100× 9350×2733800)=0.089mm≤[ν]=l/250=900/250=3.6mm;
懸臂端νmax=qL4/(8EI)=0.662×1504/(8×9350×2733800)=0.002mm≤[ν]=l1×2/250=300/250=1.2mm。
③抗剪力驗算過程如下:
最大剪力的計算公式為:Q=0.6ql。
V1=0.625q1靜L+0.625q1活L=0.625×0.715×0.9+0.625× 0.63×0.9=0.757kN;
V2=0.625q2L+0.688p=0.625×0.065×0.9+0.688×3.15=2.204kN;
V3=max[q1L1,q2L1+p]=max[1.345×0.15,0.065×0.15+3.15]=3.16kN;
Vmax=max[V1,V2,V3]=max[0.757,2.204,3.16]=3.16kN;
τmax=3Vmax/(2bh0)=3×3.16×1000/(2×45×90)=1.17N/ mm2≤[τ]=1.78N/mm2。上述結(jié)果證明,本次所選施工用小梁均滿足施工的全部要求。
3.2 從施工的經(jīng)濟向角度來看
這一角度的分析主要是就勞動資源、施工材料資源的配置,以及工程機械設(shè)備的配置而言的,資源配置的合理與否和工程的施工成本是息息相關(guān)的。
3.2.1 工程的勞動力資源配置方面
×××工程懸空模板安全專項施工方案一共配置了6名管理人員、2名安全員和2名信號工,并將木工人數(shù)設(shè)為10人,架子工人數(shù)設(shè)置為3人。根據(jù)該施工項目的難度,本次施工作業(yè)人員的數(shù)量安排具有合理性,對于保障施工模板加工等工作和施工腳手架搭建作業(yè)的及時供應(yīng)提供了充足的勞動力基礎(chǔ),主要施工人員的合理配置有利于避免因資源配置而造成的成本浪費,同時,能夠保障施工方案的順利實施,也大大提高了施工的效率,對于跟進(jìn)工程進(jìn)度,起到了積極的作用,表明方案在勞動力資源配置方面具有較好的經(jīng)濟性。
3.2.2 施工材料的配置方面
完備精細(xì)的施工材料配置是施工順利進(jìn)行的物質(zhì)基礎(chǔ),因此,無論是材料名稱還是材料規(guī)格、數(shù)量、質(zhì)量都需要進(jìn)行精細(xì)的安排和設(shè)計,本文所選方案很好地實現(xiàn)了這一要求,從源頭上解決了材料配置問題,為有效的避免因施工材料問題而導(dǎo)致的經(jīng)濟成本浪費提供了保障,具有合理化的經(jīng)濟性。
①在材料配置上,該方案不僅對主要材料的名稱、規(guī)格、單位數(shù)量(詳見表2)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計,單對工字鋼材料就設(shè)計了20#a(118m)、16#a(80m)、14#a(114m)、共3種不同的規(guī)格,對施工所需要的Q235A鋼板也進(jìn)行了規(guī)格為300×300× 15、58塊的具體設(shè)計,并且對每種規(guī)格的材料的數(shù)量都進(jìn)行了詳細(xì)的安排。②還通過相應(yīng)的外觀質(zhì)量檢驗要求進(jìn)行了材料的質(zhì)量控制。這為施工中以下問題的規(guī)避和解決奠定了基礎(chǔ):后續(xù)施工中的材料不足、材料過多或質(zhì)量不合規(guī)問題所造成的材料資金的浪費(材料不足時,由于零購材料的成本要高于統(tǒng)一批量購買材料的價格,所以造成資金的浪費和材料多余時或不合規(guī),則會因材料折價售出而造成資金損失);因延誤施工而產(chǎn)生的附加成本費,等等。
表2 方案二施工周轉(zhuǎn)材料計劃表
3.2.3 工程機械設(shè)備配置之方面
在施工機械設(shè)備的設(shè)計方面,該方案認(rèn)為此次施工需要配置單面壓刨機、平刨機、電鋸、手提式電鉆、電焊機、游標(biāo)卡尺、塞尺、鋼卷尺、水平尺和空壓機,設(shè)備種類比較全面合理,為提高施工的效率和避免尺寸參數(shù)錯誤而引起的經(jīng)濟損失提供了設(shè)備基礎(chǔ)。
3.3 從施工的便捷角度來看
施工的便捷性體現(xiàn)在施工的各環(huán)節(jié)和步驟之中,本文主要從施工準(zhǔn)備、主要施工方法和措施方面進(jìn)行施工便捷性的分析。
(1)施工準(zhǔn)備方面。在施工的技術(shù)準(zhǔn)備和現(xiàn)場準(zhǔn)備方面,兩種方案均做到了提前的充足準(zhǔn)備,為施工的投入提供了參照基礎(chǔ),當(dāng)施工出現(xiàn)技術(shù)方面的問題的時候,可以參照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行快速方便的技術(shù)調(diào)整。
(2)施工方法和措施方面。地鐵匯通大廈懸空模板安全專項施工方案首先在模板設(shè)計部分簡明扼要的說明了設(shè)計的大致方法,此外,方案中還提供了鋼管檢驗參數(shù)表,表格方式的參數(shù)對照給施工人員的比對施工帶來了極大的便利。
(3)施工后續(xù)工作方面
在這一方面,該方案從季節(jié)性施工措施保障(例如在模板拼裝后,應(yīng)盡快澆筑混凝土,防止模板遇雨變形。若模板拼裝后遇雨,澆筑混凝土前應(yīng)重新檢查,加固模板和支撐;支模前涂刷好脫模材料,下雨時用塑料布覆蓋,避免脫模材料被雨水沖刷;模板存放的地面要硬化、平整,并且要有一定的坡度,要做好排水措施。對各類模板加強防風(fēng)緊固措施,在臨時停放時考慮防止大風(fēng)失穩(wěn)等措施)、建筑成品保護(例如,加工的半成品模板及時編號,設(shè)專人看管,遇有雨天時及時覆蓋;安裝水平結(jié)構(gòu)模板時不得損壞豎向混凝土成品;模板拆模時不許硬翹、猛砸,墻模板吊裝脫模時要有人扶著,必須確保已完混凝土結(jié)構(gòu)楞角、面層不被破壞,拆模后及時將豎向混凝土結(jié)構(gòu)陽角保護好;拆下模板后,發(fā)現(xiàn)模板不平或邊角損壞變形應(yīng)及時修理或更換)、安全文明施工(例如,施工現(xiàn)場布置臨時施工機具,堆放材料、成品、半成品,臨時線路等,必須嚴(yán)格按照施工平面圖的要求布置;模板堆放場地及在施工現(xiàn)場內(nèi)、不得進(jìn)行明火焊接、切割作業(yè)等措施)、環(huán)保措施(例如,嚴(yán)禁焚燒廢木料、刨花,以免造成環(huán)境污染;木工棚封閉處理,防止噪音污染;保證施工現(xiàn)場,工完料盡場地清等措施)制定等方面進(jìn)行了全面的考慮與設(shè)計,為施工的后續(xù)修復(fù)、整理工作的進(jìn)行提供了便捷的依據(jù)。
從本文對上述方案的分析中可以發(fā)現(xiàn),高空大懸挑疊合式鋼桁架承重平臺技術(shù)中施工方案設(shè)計的合理性需要從施工的安全性、經(jīng)濟性和便捷性等角度進(jìn)行綜合的比較和分析,這三個特性貫穿于高空大懸挑疊合式鋼桁架承重平臺施工的始終。其中,施工安全性的保障是與施工的組織結(jié)構(gòu)、施工的進(jìn)度安排、施工前準(zhǔn)備、施工質(zhì)量要求以及工程計算書密不可分的,而且更加合理的組織機構(gòu)、更加充分的進(jìn)度工期、更加全面的施工準(zhǔn)備,同時還具備較為全面的質(zhì)量控制措施和應(yīng)急預(yù)案,這些都證明了該方案具有更高的施工安全性;在施工經(jīng)濟性方面,方案具備了擁有全面機械的設(shè)備基礎(chǔ),而且,無論從勞動力資源的安排方面,還是從施工周轉(zhuǎn)材料的配置方面,方案都做到了對施工成本的節(jié)約與材料資源的有效利用,因此該方案具有更好的經(jīng)濟性;在施工便捷度方面,從施工準(zhǔn)備階段到施工方法和措施階段,再到施工后續(xù)的季節(jié)性保護、成品保護、安全文明施工和環(huán)保措施,該方案都體現(xiàn)了較高的施工便捷性。綜上所述,出于對整體施工的安全性、經(jīng)濟性與便捷性的考慮,本方案符合高空大懸挑疊合式鋼桁架承重平臺技術(shù)施工的要求。
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TU758.11
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2095-2066(2016)35-0179-03
2016-12-4
黃貴虎(1985-),男,工程師,本科,主要從事建筑工程技術(shù)管理工作。