可調(diào)式鋼管砂箱組合臨時支撐體系技術(shù)研究

錢 鋒

（上海建工七建集團(tuán)有限公司，上海市 200050）

0 引言

后澆帶是工程上常見的施工縫留設(shè)形式，但對于深基坑、超高層建筑，由于其留設(shè)時間跨度極大，將會造成極大的材料浪費(fèi)及管控風(fēng)險。中國海運(yùn)大廈地下四層，地上十八層。由于后澆帶必須待結(jié)構(gòu)封頂后60 d才能封閉。項目面臨了120 m長度后澆帶，留設(shè)8個樓層，設(shè)置時間達(dá)300 d的情況。將帶來巨大的臨時材料投入和安全質(zhì)量管控風(fēng)險。研究一種可以適應(yīng)各種項目建設(shè)的定型化、可調(diào)式的后澆帶單邊支撐早拆模體系，并確保其拆除便捷，將會為類似項目的建設(shè)帶來重大的借鑒意義。

圖1 后澆帶平面位置圖

1 工程概況

中國海運(yùn)大廈工程建筑面積73 022 m2，項目地下四層，由十八層主樓和四層裙房組成。項目基坑為矩形形式，共設(shè)置2條后澆帶，其中東西向長度120 m，南北向長度70 m，其中東西向后澆帶為沉降后澆帶，必須于結(jié)構(gòu)封頂后60 d進(jìn)行封閉。南北向為溫度后澆帶，于兩側(cè)混凝土澆筑后60 d封閉。因此工程面臨著120 m長度后澆帶，留設(shè)8層（高度36 m），留設(shè)時間300 d的情況，將帶來巨大的后澆帶支撐留置費(fèi)用，見圖1。

2 后澆帶支撐設(shè)置體系優(yōu)缺點(diǎn)分析

2.1 鋼管腳手架體系

（1）優(yōu)點(diǎn)

a.不需要另外搭設(shè)獨(dú)立支撐體系。

b.施工材料較為常規(guī)，容易進(jìn)料。

圖2 鋼管形式后澆支撐留設(shè)圖（單位：cm）

c.容被勞動力接受和采用。

d.支設(shè)較快。

（2）缺點(diǎn)

a.將產(chǎn)生大量的租賃費(fèi)用。

b.工人搭設(shè)隨意，強(qiáng)度和穩(wěn)定性難以保證。

c.容易在支設(shè)排架的時候，將后澆帶支撐和排架支撐混搭，導(dǎo)致后期誤拆、混拆現(xiàn)象。

d.若誤拆后澆帶鋼管支撐，再次進(jìn)行支設(shè)無法達(dá)到頂撐的目的，后澆帶位置梁板可能已經(jīng)產(chǎn)生局部下垂現(xiàn)象。

2.2 型鋼或格構(gòu)柱支撐

（1）優(yōu)點(diǎn)

a.采用型鋼、格構(gòu)柱形式材料用量較少。

b.結(jié)構(gòu)形式比較穩(wěn)定，支撐效果較好。

（2）缺點(diǎn)

a.需要進(jìn)行提前下料，收到加工周期和運(yùn)輸條件制約。

b.支設(shè)較為困難，需要機(jī)械配合，施工速度慢。

c.由于結(jié)構(gòu)封頂后方可拆除后澆帶，大型機(jī)械無法進(jìn)樓層，給型鋼或格構(gòu)柱支撐拆除帶來難度。

d.由于樓層高度不一，材料再次周轉(zhuǎn)難度大。

2.3 工具式獨(dú)立支撐

（1）優(yōu)點(diǎn)

a.定型化加工周轉(zhuǎn)率高，支撐能力可靠。

b.形式簡單，操作方便，容易被工人接受。

c.材料可多次周轉(zhuǎn)，施工成本較低。

d.節(jié)約大量的支撐材料。

（2）缺點(diǎn)：

對于多標(biāo)高的結(jié)構(gòu)形式，無法進(jìn)行微調(diào)，導(dǎo)致使用范圍受限。

2.4 混凝土臨時構(gòu)造柱支撐

（1）優(yōu)點(diǎn)

a.承載能力較好，并且容易施工。

b.避免出現(xiàn)誤拆的情況。

c.適合各種類的結(jié)構(gòu)形式。

d.就地取材，施工成本較低。

（2）缺點(diǎn)

a.后期將帶來巨大的鑿除和運(yùn)輸費(fèi)用。

b.與永久結(jié)構(gòu)連接位置處理不當(dāng)，容易造成質(zhì)量缺陷。

c.無法進(jìn)行換撐微調(diào)，若支持位置影響材料運(yùn)輸或地下室車輛通行，則會造成巨大的額外支設(shè)費(fèi)用。

3 關(guān)鍵技術(shù)措施

建筑施工中，為了防止建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)收縮或者沉降不均可能產(chǎn)生的有害裂縫，按照設(shè)計、施工要求需在混凝土梁、板等區(qū)域設(shè)置臨時施工縫。其中溫度后澆帶一般在此區(qū)域結(jié)構(gòu)施工后1～2個月內(nèi)封閉；沉降后澆帶一般在結(jié)構(gòu)封頂45 d后方可進(jìn)行封閉。

由于結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計中僅考慮整體受力計算，而后澆帶區(qū)域內(nèi)結(jié)構(gòu)處于懸挑狀態(tài)，因此需對澆帶區(qū)域內(nèi)結(jié)構(gòu)模板支撐的設(shè)計進(jìn)行專項設(shè)計，特別是后澆帶區(qū)域在后期施工過程中將面臨較大施工荷載及其他專業(yè)施工及時穿插進(jìn)行的情況。

傳統(tǒng)的后澆帶支撐存在搭設(shè)不規(guī)范、隨意拆除、材料浪費(fèi)大、承重力不強(qiáng)等缺點(diǎn)。因此，需要從定型化、輕量化的角度出發(fā)，研究一種周轉(zhuǎn)率高、適應(yīng)性強(qiáng)、施工便捷、使用可靠的后澆帶支撐體系。

（1）對后澆帶位置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，一側(cè)盡量靠近柱邊，避免兩側(cè)懸挑的情況；

（2）通過選用150 mm直徑的鋼管來滿足懸挑側(cè)的荷載強(qiáng)度要求；

（3）利用法蘭接頭及螺栓來連接鋼管；

（4）通過選擇不同模數(shù)長度組合的鋼管來滿足實(shí)現(xiàn)較大幅度調(diào)節(jié)支撐高度；

（5）配合砂箱內(nèi)裝砂體的厚度做到對高度的精細(xì)調(diào)節(jié)，保證此體系能精確支撐在結(jié)構(gòu)實(shí)體上。

3.1 對于后澆帶位置的調(diào)整

根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程要求，高層建筑地下室不宜設(shè)置變形縫?？擅扛?0～40 m設(shè)置貫通頂板、底部及墻板的施工后澆帶。因此，后澆帶的位置是可以存在調(diào)整空間的。

考慮后澆帶一側(cè)靠近框架柱邊，距離不得大于1 500 mm，而另一側(cè)通過鋼管砂箱組合系統(tǒng)進(jìn)行支撐，見圖3。

圖3 后澆帶位置調(diào)整圖

3.2 鋼管長度設(shè)計與連接

為滿足不同高度位置的后澆帶支撐，鋼管必須采用模數(shù)化的設(shè)計和連接深化。設(shè)計鋼管長度模數(shù)為0.9 m、1.2 m、1.5 m和1.8 m四個模數(shù)，基本能夠適應(yīng)各種高度的條件下的支撐要求。

選擇比鋼管直徑稍大法蘭板與鋼管兩端焊接形成整體構(gòu)件。法蘭板外緣開6個孔，后期通過螺栓對鋼管法蘭板構(gòu)件進(jìn)行連接，形成豎向受力構(gòu)件，見圖4。

圖4 鋼管連接方式

3.3 砂箱的設(shè)計

由于結(jié)構(gòu)梁板的變化，因此支撐區(qū)域的凈高變化極大，僅通過鋼管的長度調(diào)整無法滿足支設(shè)要求，而利用砂箱系統(tǒng)，則很好地解決了梁底支撐高度的微調(diào)問題。

砂箱里裝有精選的工程砂，砂箱底部設(shè)計有漏砂孔。通過砂箱中工程砂的厚度，來對支撐鋼管的整體高度進(jìn)行微調(diào)。當(dāng)需要拆除支架時，只要把砂箱中的砂子放出，支撐鋼管就被緩慢的下落。從根本上解決支撐高度微調(diào)問題，同時便于鋼管支撐的拆除和回收利用，見圖5。填充高度，填充后壓實(shí)。

圖5 鋼制管砂箱組合支撐三維圖

（3）待施工此支撐區(qū)域主、次梁模板時，在梁底模板開200 mm×200 mm預(yù)留洞，通過預(yù)留口將鋼管自梁板平臺向下垂直放入砂箱內(nèi)。

（4）梁底部預(yù)留洞孔上部用2層快易收口網(wǎng)進(jìn)行封堵，施工過程需保證快易收口網(wǎng)放置在鋼管法蘭構(gòu)件的法蘭板上且與梁底保護(hù)層下部平行。

（5）澆筑完梁、板混凝土后，待結(jié)構(gòu)混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度可拆除后澆帶模板支撐，無需回頂。

（6）后澆帶混凝土達(dá)到設(shè)計要求后，拆除模板支架，同時打開砂箱出料口封堵，掏出工程砂，拆除此支撐體系，回收后運(yùn)轉(zhuǎn)至下一施工現(xiàn)場待用。

施工現(xiàn)場照片見圖6。

圖6 施工現(xiàn)場

3.4 施工方法

（1）根據(jù)后澆帶區(qū)域支撐主、次梁的底標(biāo)高選擇不同長度模數(shù)的鋼管來大幅度調(diào)節(jié)支撐高度尺寸，保證預(yù)留小于300 mm高度由底部砂箱進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，鋼管法蘭構(gòu)件通過六個螺栓連接。

（2）選擇后澆帶區(qū)域需要支撐的主、次梁位置，在施工前在其下部投影位置放置砂箱，通過砂箱底部膨脹螺栓固定。根據(jù)梁底計算高度，選擇鋼管、砂箱組合的高度，精確計算出砂箱內(nèi)石英砂的

4 結(jié)語

對于后澆帶的支撐體系進(jìn)行優(yōu)化，采用可調(diào)式鋼管砂箱組合體系，避免了大面積的模板、木方、鋼管等材料的留設(shè)時間，同時其具有的高強(qiáng)度、高穩(wěn)定、易拆除等的特點(diǎn)保證了后澆帶部位的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。而其本身的工具化、定型化特點(diǎn)又能提高材料周轉(zhuǎn)率，體現(xiàn)了建設(shè)工程工業(yè)化、集成化的理念。是具有良好經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的一種后澆帶支撐體系，值得推廣和借鑒。