渡江战役纪念馆悬臂主体结构工程高支撑架体系的施工技术

　　《渡江战役纪念馆悬臂主体结构工程高支撑架体系的施工技术》

　　摘要：本文详细阐述了渡江战役纪念馆主体工程对高支撑架体系的特殊要求，并列举出了具体的施工方法，有一定的参考价值。

　　Abstract: This paper expounds the main body of the project to crossing campaign memorial high supporting frame system of the special requirements, citing the concrete construction method, has the certain reference value.

　　中图分类号：TU74         文献标识码：A            文章编号：

　　前言

　　渡江战役纪念馆工程位于安徽省合肥市滨湖新区，该工程具有以下特点：

　　1.该工程13～18轴线处悬臂结构悬挑长度为34740㎜，最大悬挑高度39665㎜，悬臂幅宽为46600mm；由4榀主悬挑桁架组成，桁架梁截面尺寸为2500×600㎜,在设计恒载及活载作用下杆件最大叠加轴力7070KN；桁架梁下半部分为钢骨架砼结构,设计新颖,结构独特,国内仅此一

　　例，目前尚无类似工程经验。

　　2．在工程施工设计图纸中，设计上未对悬臂结构提出施工工艺、特殊施工控

　　制指标要求，结构变形与施工安全也未作明确说明。

　　一、高支撑架体系的施工技术特点

　　该工程悬臂结构施工所需的高支架平台的最大搭设高度达到40m，单层搭设面积约为2500m2，支撑体系承受的总荷载达到7500t,现有的高支撑架搭设方法已

　　无法满足本工程需求。为确保施工过程中主体结构以及支撑系统的安全，在高支架支撑系统施工前，必须进行杆件静力性能和整体稳定分析；混凝土施工过程中，也必须时刻监控杆件的应力应变及挠度的变化情况,从而时刻掌握施工荷载的分布。针对以上情况，特编制本工程悬臂结构高支撑体系施工方案。

　　二 高支撑架体系的施工方案

　　本工程结构复杂，施工难度大，综合考虑该工程的特点，采用了型钢与φ48×3.0钢管组合支撑体系、格构柱高支撑架组合体系及锚杆支撑挡墙等新技术和新的施工工艺。

　　2.1高支撑架体系的施工工艺流程

　　高支架支撑系统的搭设和混凝土的施工共分为五个工况（工况划分图见图2.1）。

　　2.1.1 第一工况：浇注AB桁架梁及一层（标高6.000m）梁板

　　1）13轴至后浇带之间的筒体部分即①区施工完成（施工分区见图2.1），为三角桁架施工高支撑架的搭设提供可靠的拉结点；

　　2）②区内搭设型钢及钢管高支撑架（AB主三角桁架梁下采用型钢，其他部位采用钢管），竖向及水平方向与13轴处墙体拉结，设置连墙件，施工AB桁架梁；

　　3）待AB间桁架梁混凝土强度达到设计强度后，③区内搭设高支撑架，施工一层（标高6.000m处）顶梁及板。

　　2.1.2 第二工况：浇注BC桁架梁及二层（标高12.000m）梁板

　　1）④区内搭设型钢及钢管高支撑架（BC主三角桁架梁下采用型钢，其他部位采用钢管），②区内斜梁处横向高支撑架必须与AB桁架梁模板可靠连接，形成横向约束，再施工BC桁架梁；

　　2）BC桁架梁混凝土强度达到设计强度后，⑤区内搭设高支撑架，施工二层（标高12.000m处）顶梁及板。

　　2.1.3 第三工况：浇注CD桁架梁及三层（标高18.000m）梁板

　　1）⑥区内搭设型钢及钢管高支撑架（CD主三角桁架梁下采用型钢，其他部位采用钢管），②和④区内斜梁处横向高支撑架必须与AC桁架梁模板可靠连接，形成横向约束，再施工CD桁架梁；

　　2）待CD间桁架梁混凝土强度达到设计强度后，⑦区内搭设高支撑架，施工三层（标高18.000m处）顶梁及板；

　　2.1.4 第四工况：浇注四层（标高18.000m以上，13～15轴处）梁板

　　1）待一层、二层及三层（即③、⑤、⑦区）混凝土强度全部达到设计强度后，⑧区和⑨区内搭设高支撑架，②、④和⑥区内斜梁处横向高支撑架必须与AD桁架梁模板可靠连接，形成横向约束，再施工顶层梁板；

　　2.1.5 第五工况：浇注四层（标高18.000m以上，15～18轴处）梁板

　　1）○11、○12和○13区内搭设钢管高支撑架，高支撑架标高18.000m以下部位与已施工完成的AD桁架梁拉结，设置可靠的连墙件；

　　2）将DE桁架梁划分为三个施工段，分段浇注，每施工下一段桁架梁前，都将横向高支撑架与前段施工的桁架梁模板可靠连接，形成横向约束；

　　3）待DE桁架梁混凝土强度达到设计强度以后，○10、○14和○15区内搭设高支撑架，主三角桁架梁上构架一至构架五暂不浇注，以减轻主三角桁架梁下高支撑架的受力，先施工顶层梁板，待整体结构混凝土强度全部达到设计强度后，再施工构架一至构架五；

　　图2.1  13～18轴线处施工工况及混凝土施工分区图

　　2.2高支撑架体系的施工方案

　　综合考虑该工程的特点，②、④和⑥区处三角主桁架梁（A-E主桁架梁）的荷载大，其高支撑架支撑系统为超荷超高支模架，高支撑架支撑的强度及支撑系统的稳定尤其重要，采用普通钢管作为立杆，高支撑架支撑的安全问题很难解决，如果采用全型钢支模，需要一次性投入大量的型钢，且现场焊接量大，成本过高，因而采用型钢与φ48×3.0钢管组合支模体系，即采用型钢代替常规钢管承重高支撑架的立杆来承担竖向超大荷载，通过提前焊接在槽钢立杆上的“耳杆连接器”将所有槽钢立杆与纵横向水平钢管连成一体，由纵横向水平钢管提供侧向水平约束，从而组成稳定结构，解决了支模的荷载和整体稳定性问题；其余区域采用φ48钢管高支撑架。

　　2.2.1②、④和⑥区主三角桁架梁下支撑系统

　　②、④和⑥区处的三角桁架荷载大，采用型钢与φ48×3.0钢管组合支模体系，三角桁架梁下及其周围数榀采用型钢支模体系，其它部分采用φ48×3.0钢管高支撑架。

　　型钢立杆采用[20a，立杆纵横向间距均为0.6m，步距1.2m，纵横向水平钢管采用φ48×3.0钢管，水平主梁、次梁均采用热轧普通工字钢。槽钢立杆预先加工，具体做法如下：将[20a立杆在指定的位置分别焊接两根水平方向的短钢管作为耳杆，且这两根钢管竖向高差53mm，以方便与周围钢管的扣件连接，并在槽钢的U型口处的焊接钢管区间焊接钢板，以增强槽钢的抗弯强度。最后在槽钢立杆的两端部焊接钢板垫板以及钢板封板。耳杆连接器的示意图见图2.2.1-1，单根立杆的示意图见图3.2.1-2，槽钢支撑体系的示意图见图2.2.1-3。

　　图2.2.1-1  耳杆连接器的示意图

　　图2.2.1-2 槽钢立杆的立面图

　　图2.2.1-3  槽钢支撑体系的示意图

　　图2.2.1-4  槽钢立杆的底座示意图

　　2.2.2其它区域支撑系统

　　其它区域采用φ48×3.0钢管高支撑架：

　　以下规定的X、Y和Z的方向见图3.1。

　　1）立杆横距和纵距为0.6m，立杆步距1.2m；

　　2）支架ZX面（横向）外立面应设置如图3.2.2-1所示的斜撑，与主三角桁架梁斜面接近垂直方向的斜撑间距为2.4m，与主三角桁架梁斜面接近平行方向的斜撑间距为4.8m，沿Y方向（纵向）按每2根立杆间距（1.2m）设置一榀带此斜撑的脚手；ZY面（纵向）外立面应设置如图3.2.2-2所示德斜撑，斜撑间距为4.8m，沿X方向（横向）按每3根立杆间距（1.8m）设置一榀带此斜撑的脚手，主三角桁架梁（沿X方向的横梁）下部四根立杆（包括槽钢）每榀都必须设置如图3.2.2-1所示的斜撑，连接主三角桁架的梁（沿Y方向的纵梁）下部四根立杆每榀都必须设置如图3.2.2-2所示的斜撑，且每榀带斜撑脚手的斜撑必须抵紧支撑地面，并使每榀带斜撑脚手的横杆与墙体抱紧；

　　3）在高支撑架的顶部、底部设置双层水平剪刀撑，中间按每5步6米高设置双层水平剪刀撑（具体位置根据梁的标高在梁下设置，大约位置在6.000m、12.000m、18.000m、24.000m和36.000m标高处），水平剪刀撑的设置见图3.2.2-3，在双层水平剪刀撑之间，ZX面（横向）和ZY面（纵向）每榀都必须设置桁架加强层，加强层的设置见图3.2.2-4；

　　4）架体四周与建筑物应形成可靠连接, 沿Z向（竖向）每步（1.2m）必须设置连墙件, 沿Y向（水平）每根立杆间距（0.6m）设置一道连墙件，主三角桁架梁（横梁）及连接主三角桁架的纵梁下四道横杆都必须与墙体或模板支撑系统有可靠连接，以保障高支撑架的整体稳定性；

　　5）主三角桁架梁（横梁）下四道槽钢纵横向之间需设置成整体格构柱，格构柱的设置见图3.2.2-5，连接主三角桁架的纵梁下每隔4根立杆间距（2.4m），设置一道格构柱（见图3.2.2-6），格构柱四个面都需要按照图3.2.2-7设置斜杆，以保证格构柱形成整体；

　　6）整体高支撑架的底部必须设置扫地杆，距地面0.2m，当立杆基础不在同一高度上时必须将高处的纵横向扫地杆向低处延长至少两跨与立杆固定，且必须满足《建筑施工扣件式钢管高支撑架安全技术规程》（JGJ130－2001）中6.3.2条的要求；

　　7）A-E主三角桁架梁下采用型钢与φ48×3.0钢管组合支模体系，②、④和⑥区立杆采用[20a型钢，○11、○12和○13区立杆采用φ48×3.0钢管，梁下钢管高支撑架必须加密处理，且其它部分高支撑架的搭设必须以保证梁底高支撑架加密为前提进行搭设（梁底加密见图3.2.2-8），与模板木方相接触的主次横梁需通过计算确定采用钢管或是型钢；

　　8）槽钢立杆与钢管立杆过渡处（纵横向），为防止刚度的突变，过渡处的钢管立杆均采用通长的双管立杆，且连接槽钢立杆与钢管立杆的横杆全部采用双横杆；

　　9）○2、○4、○6区的斜杆全部采用双斜杆，斜杆与斜杆搭接处的扣件至少采用四个扣件；

　　10）底部高支撑架必须全部采用双立杆。

　　图2.2.2-1  ZX面（横向）外立面斜撑布置示意图

　　图2.2.2-2  ZY面（纵向）外立面斜撑布置示意图

　　图2.2.2-3  水平剪刀撑布置示意图

　　图2.2.2-4  桁架加强层设置示意图

　　图2.2.2-5  主三角桁架梁下格构柱平面布置示意图

　　图2.2.2-6  纵梁下格构柱平面布置示意图

　　图2.2.2-7  纵梁下格构柱立面示意图

　　图2.2.2-8 梁下立杆加密详图

　　三、 高支撑架的构造要求

　　3.1 高支撑架材料、人员的选用

　　3.1.1钢管选用国际《直缝电焊钢管》（GB/T13793），质量符合国家碳素结构钢（GB/T700）中Q235-A级钢规定。钢管统一采用φ48×3.0㎜，外表面锈蚀深度允许偏差△≤0.5mm；各种L≤1.5m杆件钢管的端部弯曲允许偏差△≤5mm；立杆钢管弯曲变形：当3m＜L＜4m时，允许偏差△≤12mm；在4m＜L＜6.5m时，允许偏差△≤20mm；用作水平杆、斜杆的钢管变形允许偏差△≤30mm。钢管两端面切斜偏差在1.7mm范围内。钢管上严禁打孔。有严重锈蚀、弯曲、压扁或裂纹的钢管不得使用。

　　3.1.2钢管高支撑架扣件采用可锻铸铁制作，其材质符合国家标准《钢管高支撑架扣件》（GB/T15831）的规定。使用前应进行质量检查，有裂纹、变形的严禁使用，并应做防锈处理，且有力矩实验，螺栓拧紧扭力矩达65N·m时，不得发生破坏。出现滑丝的螺栓应更换。

　　3.1.3连墙件的材质应符合现行标准《碳素结构钢》（GB/T700）中Q235-A级钢的规定。

　　3.1.4型钢质量符合《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205-2001）的规定。

　　3.1.5架子工必须持有效证件上岗。

　　3.2高支撑架的构造要求

　　高支撑架的搭设应满足《建筑施工扣件式钢管高支撑架安全技术规程》（JGJ130－2001）的相关要求。

　　3.2.1高支撑架必须设置纵、横向扫地杆。纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200mm处的立杆上。横向扫地杆亦应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上,并且要确保大小高支撑架整体纵横向对直拉通。

　　3.2.2立杆接长除顶层顶步可采用搭接外，其余各层各步接头必须采用对接扣件连接。对接搭接应符合《建筑施工扣件式钢管高支撑架安全技术规程》（JGJ130－2001）中6.3.5条的要求；

　　3.2.3立杆之间必须按步距满设双向水平杆，确保其在两个方向均具有足够的设计刚度；

　　3.2.4在高支撑架的顶部、底部、中间设置水平剪刀撑，剪刀撑与立杆连接，角度保证45~60度，连续布置。

　　3.2.5确保每榀带斜撑的脚手斜撑必须抵紧支撑地面，并确保在设计约束点形成牢固连接；

　　3.2.6每跨斜撑必须连续搭设，即每跨斜撑之间必须搭接处理，提高整个架体的稳定性，剪刀撑的具体设置应符合《建筑施工扣件式钢管高支撑架安全技术规程》（JGJ130－2001）中6.6.2条的要求；

　　3.3高支撑架搭设工艺流程

　　3.3.1组合支模搭设工艺流程

　　材料准备弹线定位立槽钢立杆设置纵横向连接杆和剪刀撑可调底座调整立杆安装模梁、木楞等架设模板

　　3.3.2扣件式高支撑架搭设工艺流程

　　场地平整、夯实，施工混凝土地坪→放线确定立杆位置→放置纵横向槽钢→放置纵向扫地杆→立杆(先内排后外排) →横向扫地杆→第一步纵向水平杆→第一步横向水平杆→第二步纵向水平杆→第二步横向水平杆→水平剪刀撑→铺设防护脚手板→垂直剪刀撑→刚性连墙件→临边防护栏杆→安全网。

　　3.4高支撑架地基处理

　　高支撑架搭设区域的浮土必须清理干净，地基平整夯实，并施工混凝土地坪。 13～15轴场地落差较大，为防止落差处搭设高支撑架引起土体塌陷滑坡，落差处建议采用以下两种方案处理，具体详细的处理方案必须由设计院或有资质的相关单位专门设计处理，场地地基平整夯实施工混凝土地坪后，基础上需铺置纵横向12号槽钢。

　　3.4.1建议方案：分段挡土墙和锚杆组合方式

　　图4.4.1 分段挡土墙和锚杆组合方式

　　图3.4.1 分段挡土墙和锚杆组合方式

　　四、 结语

　　科学的论述是工程质量与进度的前提，仔细分析整体工程的技术特点要求，做出具体的高支撑架体系的施工方案，这一项目的成功实施，为今后类似结构工程提供了成功经验。