孫小永，顧進(jìn)軍

1 庫壁施工常用工法

1.1 腳手架搭設(shè)倒模工法

該工法主要考慮在庫壁內(nèi)外兩側(cè)設(shè)置雙排腳手架，模板系統(tǒng)采用普通木模板方木及鋼管加固形式。

此種工法施工周期較長，耗費(fèi)人力多，所需周轉(zhuǎn)材料量大，對質(zhì)量保證相對不利，尤其高空作業(yè)安全風(fēng)險較為突出。

1.2 滑模工法

相對而言，此種工法施工周期短，耗費(fèi)工時少，但在滑模期間需要較多人力，否則無法保證質(zhì)量。60m直徑庫需一次性投入滑模爬桿15t。

該工法施工較為安全，但因阿爾及利亞Bis項(xiàng)目及中材建設(shè)有限公司滑模配備的操作平臺均為柔性平臺，不太適應(yīng)直徑60m的庫體滑模，存在質(zhì)量隱患，故在后續(xù)項(xiàng)目中可考慮分體滑升方案。

1.3 傳統(tǒng)三腳架倒模工法

傳統(tǒng)三腳架倒模工法通常應(yīng)用在電廠雙曲線冷卻塔中。此工法模板系統(tǒng)為鋼模板系統(tǒng)，需要利用人力進(jìn)行拆除、倒運(yùn)、組裝，勞動力投入較為密集。該工法最大缺陷在于下部掛架的施工存在安全隱患，而且因阿爾及利亞Bis項(xiàng)目屬拉法基投資項(xiàng)目，安全管理非常嚴(yán)格，即便對下部掛架進(jìn)行改良，也不易達(dá)到業(yè)主的要求。

綜合上述考慮，結(jié)合項(xiàng)目資源配備情況，本項(xiàng)目按照高效、安全、經(jīng)濟(jì)以及保證質(zhì)量的原則制定了新的三腳架倒模工法。

2 新型三腳架倒模工法實(shí)施要點(diǎn)

該工法主要在操作平臺系統(tǒng)、模板支護(hù)系統(tǒng)、質(zhì)量控制系統(tǒng)以及模板拆除過程中應(yīng)用新型設(shè)備等四個方面進(jìn)行了創(chuàng)新和優(yōu)化，尤其在安全方面，主要考慮為操作者提供安全的作業(yè)環(huán)境及空間，并以其優(yōu)于安全監(jiān)督的管控標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)。

2.1 操作平臺系統(tǒng)

操作平臺采用三腳架模式，上部滿鋪腳手板，側(cè)面設(shè)置踢腳板以及防護(hù)欄桿。各型配件均為標(biāo)準(zhǔn)配置，層層向上翻鋪，實(shí)現(xiàn)了材料機(jī)具的重復(fù)利用，并為操作人員提供了安全的作業(yè)平臺。

2.1.1 三腳架設(shè)計(jì)

三腳架的設(shè)計(jì)從以下三個方面考慮：

（1）三腳架尺寸確定

三腳架豎桿及橫桿采用L63×6角鋼制作，斜向桿采用L56×5角鋼，連接部位采用焊接方式或者螺栓連接，本項(xiàng)目中采用焊接方式，具體布置見圖1。

其中，豎向桿件長度設(shè)置主要考慮兩方面要素：

a建筑物高度、倒模次數(shù)。如Bis項(xiàng)目熟料庫高度為25.15m，倒模次數(shù)考慮為整數(shù)。

b倒模高度要綜合考慮施工人員身高，倒運(yùn)鋪設(shè)腳手板、模板加固的高度等。

為此，Bis項(xiàng)目綜合考慮施工人員人均身高1.7m以及庫壁高度，最終將三腳架高度定為1.67m，倒模次數(shù)為15次。

三腳架寬度的選擇需綜合考慮上部材料情況及上部操作空間需要。因本項(xiàng)目采用了大模板體系，上部材料堆放量較少，故將三腳架寬度確定為1.3m。通過控制操作平臺寬度，減少了腳手板的使用量和操作工人的工作量，提高了工效。

（2）三腳架設(shè)置的荷載選取及對拉螺桿的設(shè)計(jì)

a三腳架設(shè)置的荷載選取

圖1 三腳架設(shè)計(jì)圖

因三腳架主要承擔(dān)操作平臺的作用，同時作為上料平臺，故荷載設(shè)計(jì)值選取操作平臺承載5kN/m2的面荷載，平臺最邊緣處施加3kN的集中荷載。

b三腳架加固螺栓受力計(jì)算

操作平臺承載5kN/m2的面荷載，平臺最邊緣處施加3kN的集中荷載，每跨工作平臺長度為1.5m（考慮三腳架扇形布置，取1.65m），寬度為1.3m，承壓面為L63×6角鋼的板上，承壓面厚度為6mm。

螺栓同時承受拉力和剪力，假設(shè)螺栓群繞，最下一排螺栓旋轉(zhuǎn)。

彎矩作用下螺栓所受的最大拉力為：=8.6kN＜Nbt=80kN剪力作用下每個螺栓所受的平均剪力為：=5.8kN＜Nbv=48.6kN

剪力和拉力共同作用下：滿足螺桿型號為Q235，螺栓等級10.9級高強(qiáng)螺栓，Ntb=80kN，Nvb=48.6kN。

式中：

Nt——單個螺栓拉力設(shè)計(jì)值

Nv——單個螺栓剪力設(shè)計(jì)值

Ntb——單個螺栓受拉承載力設(shè)計(jì)值

Nvb——單個螺栓受剪承載力設(shè)計(jì)值

M——彎矩設(shè)計(jì)值

V——剪力設(shè)計(jì)值

n——螺栓個數(shù)

yi——第i個螺栓距中心軸的距離

（3）三腳架細(xì)部構(gòu)造考慮

三腳架細(xì)部構(gòu)造主要考慮以下幾點(diǎn)：

a下部設(shè)置底板，增加下層三腳架的接觸面積，從而增加施工過程中的安全系數(shù)。

b上部設(shè)置護(hù)欄插件，采用此插件于上部欄桿進(jìn)行插接，加快欄桿組裝進(jìn)度，同時在上部環(huán)梁施工時，直接作為底模的支撐架的支撐點(diǎn)。

c增設(shè)三腳架加固墊片，通過設(shè)置該墊片即可保證三腳架緊固螺栓的位置，同時可以加強(qiáng)三腳架抵抗局部受力變形的能力，獲得更好的安全保障。

以上三點(diǎn)均為安全因素的細(xì)部考慮，同時也有利于加快施工進(jìn)度。

2.1.2 腳手板、踢腳板以及欄桿的設(shè)置

腳手板、踢腳板均采用普通40mm厚腳手板，層層翻鋪，這部分材料均單層配置，以達(dá)到節(jié)約周轉(zhuǎn)材料的目的。在施工前，需籌劃分段問題，并規(guī)定施工流向，避免跳板在向上層倒鋪過程中相互影響，增加施工難度。

圖2 鋼框木模板配置圖

欄桿采用?48mm腳手架管，高度1.2m，設(shè)置兩層水平桿。

2.2 模板系統(tǒng)

模板采用定型大模板體系（鋼框木模板），模板尺寸根據(jù)庫壁類型配置（見圖2）。

鋼框木模板在設(shè)計(jì)配置時主要考慮以下幾方面：

（1）模板配置

a綜合考慮建筑物體形特征、尺寸。如本項(xiàng)目模板根據(jù)不同位置及外形尺寸，按三種尺寸進(jìn)行配置。

b模板尺寸定型過程中，應(yīng)同時考慮模板的安裝及拆除。如在內(nèi)模板設(shè)計(jì)時，增設(shè)小尺寸模板以利于拆除。

c模板高度與三腳架的尺寸應(yīng)一致。如三腳架高度設(shè)置為1.67m，模板的高度設(shè)置為1.70m，用以保證在每次倒模時，有3cm混凝土處于模板內(nèi)部，保證結(jié)合嚴(yán)密。

d大模板加固用的孔距留置位置與三腳架加固用的孔距保持一致性。

e模板后背棱與模板相互錯位，該尺寸為150mm，同時根據(jù)拆除分段布置，錯位方向有所不同。

（2）提高工效

a在鋼框木模板配置過程中，將背部加固背棱與鋼框木模板制成整體，可減少施工工程量，提高工效，增強(qiáng)鋼木模板本身強(qiáng)度，避免在施工中平臺材料過多、過散，降低安全風(fēng)險。

b模板加固采用高強(qiáng)螺桿，既可提高工效，亦有利于保障質(zhì)量，降低脹模、爆模風(fēng)險。

（3）細(xì)部構(gòu)造配置

a設(shè)置固定吊點(diǎn)，方便吊裝作業(yè)。

b水平模板連接采用U型卡，此項(xiàng)在后續(xù)工作中可持續(xù)改進(jìn)及優(yōu)化。

通過以上配置后，可直接采用起重機(jī)械進(jìn)行大片模板吊裝，安裝就位后直接加固，采用斜向頂撐校驗(yàn)三腳架模板的垂直度。

2.3 混凝土澆筑平臺設(shè)置

考慮到此工法的施工工藝特點(diǎn)，混凝土澆筑作業(yè)面設(shè)置在三腳架操作平臺以上1.7m的位置，因利用下平臺操作無法實(shí)現(xiàn)，故單獨(dú)設(shè)計(jì)一組三腳架用于澆筑混凝土，該三腳架仍采用標(biāo)配模式。

三腳架標(biāo)配固定欄桿、腳手板、踢腳板，采用側(cè)面掛鉤與模板背棱連接（見圖3）。

該三腳架共配置7塊，采用塔吊隨用隨倒，周轉(zhuǎn)使用。

2.4 質(zhì)量控制體系

圖3 混凝土掛架平臺

對于倒模施工工法而言，質(zhì)量控制體系控制的難點(diǎn)主要在庫壁平整度、垂直度及圓度等方面，其他均為常規(guī)控制。

因該工法按定型大模板系統(tǒng)配置，庫壁平整度有保障，外徑和內(nèi)徑周長基本固定。在內(nèi)外周長基本固定的情況下，直徑及圓心位置的控制即為施工重點(diǎn)。

基層庫壁線采用全站儀進(jìn)行設(shè)置，同時設(shè)置16個過圓心點(diǎn)的基準(zhǔn)控制點(diǎn)，每模的施工均通過基準(zhǔn)控制點(diǎn)從根部校驗(yàn)庫壁垂直度，檢查驗(yàn)收。16個基準(zhǔn)控制點(diǎn)通過圓心控制垂直度，因此可控制圓的直徑。

在每模施工過程中，校驗(yàn)其他部位模板頂與模板底的垂直度?？刂泣c(diǎn)布置見圖4。

圖4 垂直度控制點(diǎn)平面布置圖

2.5 施工工序更新

該施工工法對原有三腳架倒模施工工法及施工工序進(jìn)行了根本性的改變。

施工流程如下：第一層鋼筋綁扎→支設(shè)第一節(jié)模板→校正模板→澆筑混凝土→拆除模板→安裝第一層三腳架→鋪設(shè)平臺板及防護(hù)欄桿→第二層鋼筋綁扎→支設(shè)第二層模板→校正模板→澆筑混凝土→拆除模板→澆筑第二層混凝土→拆除模板→安裝第二層三腳架→翻鋪跳板及防護(hù)欄桿→第三層綁扎鋼筋→支設(shè)第三層模板→校正模板→澆筑第三層混凝土→拆除第三層模板→安裝第三層三腳架→翻鋪腳手板及防護(hù)欄桿→綁扎第四層鋼筋→支設(shè)第四層模板→校正模板→澆筑第四層混凝土→拆除第四層模板→拆除第一層三腳架翻至第四層（依次循環(huán)，共計(jì)15板模板）。

2.6 新設(shè)備的應(yīng)用

根據(jù)庫體高度，本方案中的三腳架拆除采用升降車進(jìn)行，改變以往傳統(tǒng)三腳架倒模方案中的吊架模式。該升降車機(jī)動性強(qiáng)，操控方便安全（見圖5）。

圖5 升降車

3 新型三腳架倒模工法分析

3.1 加強(qiáng)了施工安全

（1）三腳架采用標(biāo)準(zhǔn)配置，平臺通道以及安全維護(hù)等均有保障。

（2）新型設(shè)備升降車的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)工法中相對不安全的施工方式，從根本上降低了施工安全風(fēng)險。

（3）采用大模板體系，減少了高空拼裝，降低了高空墜物機(jī)率。

3.2 保障了質(zhì)量

（1）通過采用定型鋼框木模板，混凝土截面得以良好控制，外形更美觀。

（2）通過三腳架與鋼木模板的結(jié)合，每層模板的水平高度更為精準(zhǔn)，庫壁垂直度、平整度以及圓度的控制更簡便。

3.3 提升了工效

（1）采用三腳架替代腳手架，簡化了施工，減少了人力投入，提高了工效。

（2）采用定型鋼模板，大量減少了模板拼裝所耗費(fèi)的人力。

（3）該工法直接提升了機(jī)械設(shè)備工作效率，在施工過程中集中完成零散配件的吊裝作業(yè)，提高了機(jī)械工效。

3.4 提高了經(jīng)濟(jì)性

（1）周轉(zhuǎn)材料投入量減少，如模板使用次數(shù)增加，整體采購量減少；腳手架板、腳手架使用量減少等。

（2）人工投入量減少，增加工效，節(jié)約成本。

（3）縮短工期，從根本上減少費(fèi)用消耗。

3.5 加快了施工進(jìn)度

通過提升機(jī)械化程度、提高人力工效等方法，有利于加快施工進(jìn)度。

4 各種數(shù)據(jù)對比

該工法與目前存在的、可應(yīng)用于庫壁施工的常用工法相比，在主材投入、人力投入、機(jī)械設(shè)備投入方面的差異以及對進(jìn)度、安全、質(zhì)量的影響見表1。通過表1數(shù)據(jù)分析：新型三腳架倒模工法機(jī)械化程度有所加強(qiáng)，質(zhì)量、安全、進(jìn)度、成本控制均有所提升。尤其是在安全方面，該工法較以往倒模工法優(yōu)勢更為突出。

從經(jīng)濟(jì)成本而言，該工法比除滑模外的其他工法更具有競爭力。但對于大直徑庫體而言，如何消除滑模存在的安全隱患需我們在后續(xù)施工中予以探討，如采用分片滑升等模式。

5 后續(xù)改進(jìn)措施

該新型三腳架倒模工法在Bis項(xiàng)目實(shí)施后，取得了成功，但也存在需持續(xù)改進(jìn)的方面。

5.1 三腳架體系持續(xù)完善

5.1.1 三腳架支撐體系中，加固對拉螺桿選取問題

在本項(xiàng)目實(shí)施中，對拉螺桿采用?12高強(qiáng)螺桿，而用于固定三腳架的螺桿采用材質(zhì)Q235的? 16普通螺桿。此項(xiàng)相對影響施工進(jìn)度，后續(xù)要求更正為?16高強(qiáng)螺桿，以提高工效。

5.1.2 三腳架支撐體系中所涉及到的上部護(hù)欄

項(xiàng)目實(shí)施過程中，上部欄桿及護(hù)欄采用腳手架管進(jìn)行搭設(shè)，后續(xù)可優(yōu)化為承插組裝式，既可提高工效，也可避免發(fā)生扣件安裝不牢固的問題。

5.1.3 腳手板及踢腳板的標(biāo)準(zhǔn)化問題

在Bis項(xiàng)目施工中，應(yīng)業(yè)主要求采用了腳手板作踢腳板，鋪設(shè)過程中存在較大縫隙，這對施工的安全有一定的影響。后續(xù)施工可將踢腳板標(biāo)準(zhǔn)化，并于三腳架側(cè)面予以插接，既可增加安全性也可提高工效。

5.2 模板體系持續(xù)完善

5.2.1 鋼框的選取問題

該項(xiàng)目實(shí)施時，鋼框是根據(jù)項(xiàng)目部原有鋼材備料情況進(jìn)行選取的，選取受限。后續(xù)方案可選用40方鋼，以達(dá)到增強(qiáng)鋼框強(qiáng)度的目的，同時該部分材料也便于重復(fù)利用。

5.2.2 板面的選取問題

在Bis項(xiàng)目中采用了18mm厚木模板，周轉(zhuǎn)次數(shù)超過8次，拆除后仍在其他車間的施工中使用，損壞程度不嚴(yán)重。后續(xù)為增加周轉(zhuǎn)次數(shù)，可根據(jù)施工氣溫環(huán)境情況，考慮采用PVC模板，以達(dá)到更好的質(zhì)量效果和經(jīng)濟(jì)效果。

5.2.3 板面與鋼框的結(jié)合問題

該項(xiàng)目實(shí)施過程中，由于受當(dāng)?shù)夭牧嫌绊?，板面與鋼框的結(jié)合采用了平頭螺栓連接，如條件允許應(yīng)采用沉頭螺栓連接。

5.3 持續(xù)完善吊裝作業(yè)使其適應(yīng)大模板體系

在確保安全的前提下，應(yīng)更加有效地加快吊裝進(jìn)度，提高車輛以及人員的工效。就本項(xiàng)目而言，吊裝作業(yè)開始時就嚴(yán)格采用卡環(huán)進(jìn)行吊裝，但對于60m直徑的庫體而言，模板片數(shù)相對較多，效率仍然有所降低。針對單片模板的重量，后續(xù)可改為采用安全帶掛鉤進(jìn)行吊裝，模板從起吊到就位2min內(nèi)即可完成，可大大縮短起吊時間，提升工效。

5.4 安全通道持續(xù)完善

根據(jù)目前中材建設(shè)有限公司項(xiàng)目實(shí)施情況，所有項(xiàng)目在庫體施工過程中均采用了鋼管腳手架搭設(shè)回籠爬梯。此項(xiàng)工作較為耗費(fèi)人力和占用材料，而且在搭設(shè)過程中總會存在或多或少的問題。

根據(jù)目前國內(nèi)腳手架市場情況以及國外公司一些項(xiàng)目的應(yīng)用情況，后續(xù)應(yīng)采用組配式工具腳手架。這種腳手架桿件分?48和?60兩種，選型可根據(jù)具體高度選擇。

以上優(yōu)化有利于提升工效，降低安全風(fēng)險，增加材料的周轉(zhuǎn)使用率，發(fā)揮材料的使用價值?！?/p>