中鐵十四局集團第二工程有限公司 山東 泰安 271000

1 工程概況

五六號調(diào)蓄池工程為太原市重點工程，位于雙塔北路西側，五龍口街南側，鄰近太原市火車站，該區(qū)域?qū)偬泻诵膮^(qū)域，是未來太原市的重要發(fā)展區(qū)域。五六號調(diào)蓄池采用全地下封閉形式，結構平面尺寸為149.1×68.9m，埋深16.5m，池底標高為789.2，池頂板標高為806，頂板厚0.3m，現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，由于尺寸較大，設置了后澆帶和加強帶。采用地下連續(xù)墻+內(nèi)襯墻（兩墻合一）圍護開挖施工，水平設置兩道永久框架支撐。調(diào)蓄池上部合建格柵間、變配電間、控制室、值班室等，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構，剖面示意圖見圖1。

圖1 五六號調(diào)蓄池剖面示意圖

本工程主體結構頂梁板為現(xiàn)澆形式，按照傳統(tǒng)施工方式施工頂梁板需要174256.75m3盤扣鋼管支架。且需在2019年汛期來臨前完成頂板施工，方可確保太原火車站周邊地區(qū)安全渡汛。如何能在減少滿堂支架用量、提高支架周轉效率、降低施工風險和成本的前提下加快施工進度是本工程的施工重難點。

2 組合支架體系施工方案

2.1 總體施工方案

五六號調(diào)蓄池為框架梁板結構，結合現(xiàn)場交叉施工和場地條件，頂板采用跳倉法施工，共分為六個板塊，采用以第一道鋼筋混凝土支撐為基礎，盤扣式鋼管支架+型鋼組合的支撐體系，模板主要采用木模拼裝。其中型鋼接頭采用夾板形式進行連接，橫向采用鋼筋連接加固。

2.2 盤扣式鋼管支架搭設方案

調(diào)蓄池整體被兩道混凝土支撐（上部為第一層支撐，下部為第二層支撐）分為三層，該施工方法最顯著的特點為：在下面兩層僅需正常施工后澆梁，之后在第一層支撐上鋪設型鋼，以型鋼為基礎搭設支架，只需要在最上面一層搭設滿堂支架進行頂板施工。

根據(jù)設計和施工規(guī)范要求，為保證滿堂支架的承載力，在第一層支撐梁頂部搭設支架，支架采用盤扣支架（Φ48×3.2mm）。架設支架前，支架底部先橫向鋪設（非棧橋區(qū)域）間距1200mm的Ⅰ25b 工字鋼，工字鋼之間采用Φ25 鋼筋進行連接加固。支架底端設500mm 的底座調(diào)平螺栓。支架立桿縱向間距為1200mm，橫向間距為1200mm，縱橫向橫桿架設均為5 道，步距1.5m。橫縱向剪力撐每道支撐中心間距設一道。

支架頂端設Φ38×5.0×500mm 的可調(diào)托座，在頂端上面鋪設10mm×10mm 方鋼，間距1200mm，然后上面鋪設100mm×100mm的方木，間距為300mm，用于竹膠板固定。方木鋪設完后，上面鋪設2440mm×1220mm×15mm的竹膠板，板與板之間的縫隙采用膩子填充密實，頂板模板支架搭設如圖2所示。

圖2 頂板模板支架搭設詳圖

2.3 底部支架橫梁搭設方案

支架基礎選用25b 工字鋼，工字鋼按照支架立柱間距1200mm 進行放置，保證立柱支撐穩(wěn)固。工字鋼安放前，提前測定各支撐點標高，保證工字鋼水平。對于高差較大的，在工字鋼安放時采用鋼板進行調(diào)整。

每道工字鋼橫梁需通長連接，借鑒軌道連接方式，在工字鋼兩端鉆孔后，采用Φ20 高強螺栓夾板進行工字鋼拼接，保證工字鋼支架基礎整體穩(wěn)定性，并可重復利用。工字鋼兩端支撐在第一層混凝土支撐上，跨度6.3m。相鄰工字鋼在兩端、跨中采用Φ25 鋼筋連接，最終將全部工字鋼梁連成整體。底部支架橫梁排列平面圖、立面圖分別參見圖3、圖4。

圖3 底部型鋼支架橫梁排列平面圖

圖4 底部支架橫梁排列立面圖

3 受力計算

3.1 參數(shù)信息

（1）鋼梁、腳手架參數(shù)

鋼梁跨度：6.3m，間距：1.20m；

腳手架橫向間距：1.20m；縱向間距：0.6m；

（2）荷載參數(shù)

腳手架均布荷載標準值：15.574 kN/m2；

（3）25b 工字鋼材料參數(shù)

h=250mm ；b=118mm；d=13mm；t=10mm；

截面積：53.5cm2；重量：42kg/m；

截面慣性矩Ix：5284cm4；截面抵抗拒Wx：423cm3。

3.2 驗算

（1）荷載

a.鋼梁自重（每跨長37.8m）：q1=0.412kN/m；

b.鋼梁承受腳手架荷載（每跨30 根）

F=15.574×30/37.8m=12.36kN/m

c.總荷載q=q1+q2=12.77kN/m

（2）強度驗算

簡支梁：M=12.77×6.3×6.3/8=63.355 kN.m

最大應力：σ=149.78N/mm2＜［f］=215 N/mm2

滿足要求。

（3）整體穩(wěn)定

整體穩(wěn)定應滿足Mx/ΦbWx＜f：查規(guī)范得：

Φb=1.09，因Φb＞0.6，經(jīng)計算得

Φ=1.07-0.282/Φb=0.811

Mx/ΦbWx=63.355×106/0.811×423×103=184.68N/mm2＜［f］=215 N/mm2，滿足要求。

4 型鋼與鋼管支架體系主要施工技術

4.1 施工工藝流程

在第一層支撐上鋪設工字鋼→支架搭設→頂板底模安裝→支架預壓→梁底模板安裝→梁的鋼筋綁扎→梁側模安裝→頂板側模安裝→頂板鋼筋綁扎→澆筑頂板混凝土→混凝土養(yǎng)護→支架拆除。

4.2 支架搭設

后澆梁滿堂支架搭設：梁底支架設置三道立桿，間距為0.6m，外側施工平臺立桿間距為1.2m，空余位置采用間距為1.5m立桿連接為整體。頂板滿堂支架搭設：支架基礎間距1.2m 工字鋼鋪設。板底支架間距為1.2m×1.2m，梁底間距為1.2m×0.6m。

4.3 模板安裝

竹膠板自重輕，安裝拆卸方便，避免涂抹脫模劑（脫模劑在大體積上部主體構造中很容易污染鋼筋），澆筑后混凝土外觀美觀，被大范圍用于現(xiàn)澆混凝土施工中，且經(jīng)過對頂板底模檢算，竹膠板完全滿足頂板施工要求。因此，為保證混凝土的外觀質(zhì)量，頂板底模采用厚度1.5cm，長×寬：244×122cm 新竹膠板。竹膠板存放時板面不得與地面接觸，需下墊方木，邊角對齊堆放，保持通風良好，防止日曬雨淋，模板之間的錯臺需小于1mm，模板拼縫采用海綿膠條封閉，防止漏漿，且拼縫縱橫成線，避免出現(xiàn)錯縫現(xiàn)象。

其他支架及模板安裝等傳統(tǒng)工藝，本文不再相依闡述。

4.4 支架預壓

為嚴格控制頂板支架的變形，保證抵消支架變形的預留高度，消除非彈性變形，準確檢查工字鋼承載力及支架梁承受荷載的能力，在支架及底模安裝完成后需按照要求提前進行靜載預壓，預壓采用堆載預壓法，分跨進行預壓，預壓材料可選用袋裝砂等。每個單元內(nèi)支架預壓荷載應為此單元內(nèi)上部結構自重及未鋪設的模板總重量的1.1 倍并重點注意對工字鋼和支撐梁強度變化處等關鍵部位的預壓。為了預壓過程中能隨時準確掌握支架變形情況，支架及底模完成后，在每跨的中心、四分之一跨預先設置觀測點進行觀測。預壓監(jiān)測點布置如圖5 所示。

圖5 模板預壓監(jiān)測點詳圖

經(jīng)過數(shù)據(jù)監(jiān)測，對頂板底模沉降量及工字鋼支架基礎進行數(shù)據(jù)總結如表1：

通過現(xiàn)場實際堆載預壓及相關數(shù)據(jù)驗算，驗證了工字鋼+滿堂支架的結構穩(wěn)定性，結合預壓沉降數(shù)據(jù)，根據(jù)該彈性變形值，在底模上提前設置預拱度，以使支架變形后梁體線型滿足設計要求，預拱度按二次拋物線線形通過調(diào)整盤扣支架頂托的標高進行設置。

表1 監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總表

5 經(jīng)濟對比分析

五六號調(diào)蓄池工程基坑深度大，從底板開始搭設盤扣支架至頂板，頂板支架高度達到16.5m，需用鋼管架數(shù)量極大，且中間的兩層混凝土支撐嚴重影響支架搭設。

在一層支撐梁頂部鋪設工字鋼作為支架基礎，在工字鋼上鋪設防滑跳板后再進行滿堂支架搭設作業(yè)，搭設高度僅5.2m，從而大大減少盤扣支架的使用量。該工藝施工簡單，減少支架搭設量60%以上，且可以有效的縮短工期，達到成本節(jié)約的目的。對于采購的型鋼，由于使用高強螺栓機械連接，可以重復利用，保證了節(jié)約成本最大化。

6 結束語

型鋼與盤扣鋼管支架組合在五六號調(diào)蓄池框架結構體系中的應用，有效解決了傳統(tǒng)框架結構體系滿堂支架施工復雜、體量大等諸多問題，順利實現(xiàn)了提高工程進度、節(jié)約施工成本、降低施工風險的目的，可為同類型項目施工提供參考與借鑒。