高空现浇混凝土箱形屋盖施工技术----技术交底

高空现浇混凝土箱形屋盖施工技术----技术交底

某工程为一大型工业建筑，平面呈“山”字形，建筑总高约94m。整个结构由9个现浇简体和框架联合组成（图3-13-1）。筒体和框架共14层，层高6.8m。单个简体平面尺寸7m×7m，筒体壁厚500mm；框架位于简体之间，柱截面1.2m×1.2m和1.0m×1.0m，梁截面有350mm×750mm等数种。混凝土强度等级C30。

该工程屋盖为现浇双跨非封闭式混凝土箱形屋盖，局部双层双跨。每跨净长26.8m，坐落在81m高空上（箱底标高+81.6m，箱顶+88.4m）。箱体两壁为通长深梁，梁宽500mm，高7.8m；箱顶和箱底为主次梁楼面，板厚400mm。混凝土强度等级C35。该单层单跨箱形屋盖重量达723t，混凝土体积300余m3，构成了一组超高、超重、大跨的屋盖结构。

另外，该工程地处北方地区，气候干燥，冬季时间长，气温低，最低气温达-33℃，而箱形屋盖施工正处冬季。

在81m高空进行如此大型屋盖施工，突出的难点有二：一是必须解决好高空支模的支撑体系，二是如何保证混凝土在高空的冬期施工质量。

第1章 箱形屋盖模板支撑方案选择

该工程箱形屋盖支模的特点是一“高”二“重”。选择好高空支模方案具有重要的技术经济意义。在调研和论证过程中，曾考虑以下3种方案。

第1节 满堂脚手架方案

参考市政工程中高架桥和高层建筑中高空连廊的施工经验，采用满堂钢管脚手架搭设到80m高空，相互拉结形成群柱。然后在上面架设操作平台，进行支模。该方案施工简便，不需要专门脚手器材，但投入大。经测算，需用?48钢管约2000t，投入劳力多，占用场地大，且受力不够明确，稳定性难以控制，在技术上经济上都不尽合理。

第2节 斜拉悬索方案

参照斜拉悬索大桥的受力模式，在筒体上方架立钢架，采用斜拉悬索将支模工作平台吊起，把箱形屋盖混凝土自重、模板自重和施工荷载通过悬索传给简体结构。这样可不必自地面搭设高空支架，理论上较合理。但该方案要求结构设计作一定变动和修改，技术难度较大，加上工期紧迫，该方案难以实施。

第3节 塔架支撑方案

在每跨内部设2个塔架作为箱形屋盖的中央支座，高78m。该塔架与两侧筒体相互拉结，两个塔架之间也要拉结，以增加稳定性。塔架可用钢结构或用现浇混凝土框架。采用钢塔架装卸方便，施工速度快，但成本高、刚度小、弹性变形大；如用混凝土框架作塔架，自身刚度大，与主体结构连结方便，型钢用量少，费用较省。

在塔架顶部再架设操作平台，在操作平台上搭设脚手支模。这种方案受力明确，安全可靠。4座塔架在屋盖建成后拆除。

通过分析比较，经专家多次评审，最后选用第3方案-一混凝土塔架支撑方案。

第2章 塔架设计市

塔架及支撑系统委托东南大学房屋加固与改造工程有限公司设计。单个混凝土塔架平面尺寸6.0m×7.0m，层高6.8m。混凝土强度等级C30。根据箱形屋盖分层施工的实际情况，计算结构自重、模板系统自重和施工荷载以确定竖向荷载，水平力考虑风载作用，基本风压取0.5kN/m2。按刚性框架进行内力分析和截面配筋设计。塔架柱截面600mm×600mm，梁截面400mm×600mm，不设各层楼板和楼梯。

混凝土塔架与简体、塔架与塔架之间采用3道钢支撑拉结以增加整体稳定。3道钢支撑分别位于第4、第7和第10层标高。每道钢支撑高3.40m，跨度l0.4m。采用桁架形式。钢支撑与筒体和混凝土塔架均按铰接考虑（图3-l3-2）。

混凝土塔架基础：位于A、B轴线的塔架坐落在地下室墙上，不另设基础，只将塔架柱筋锚入地下室墙内；而E、F轴的室内塔架位于砂层夹砂板岩的地基上，需另设混凝土条形基础。地基允许承载力按[R]=300kN/m2考虑。

第3章 塔架施工.

4座塔架与主体结构同步施工，每7d左右完成一层，故混凝土塔架施工不占用控制工期。柱、梁采用组合钢模，脚手架用?48X3.5mm钢管。现场设自动化搅拌站拌制混凝土。用塔吊和料斗运送混凝土分层浇筑，坍落度50~70mm。

根据设计位置，在混凝土塔架和筒体相应位置预埋钢板，拆模后焊上钢牛腿，待混凝土强度达到90%后，将拉结用的钢支撑吊装到钢牛腿上临时固定，然后焊接使支撑与塔架、筒体连成一体。

钢支撑用型钢焊接而成，工地上设临时钢结构加工场，加工装配成桁架后运到预定位置，由120t·m的塔吊在跨外整体吊装。

第4章 塔架顶部操作平台

在混凝土塔架顶部78m高空处架设操作平台。操作平台由跨在塔架与结构之间的钢桁架和45号工字钢大梁、l6号槽钢次梁和搁栅组成。在操作平台上，架立钢管扣件式脚手架，箱形大梁下的脚手应加密。模板按2‰起拱。箱形底板的支模方法与一般楼面相同。操作平台中的钢桁架和工字钢大梁等同样要进行强度和挠度验算。图3-13-3为高空支模示意。

第5章 塔架拆除

待箱形屋盖混凝土强度达到100%后，先拆去操作平台上梁板模板和脚手架。为吊运这些材料下到地面，先在箱形屋盖的底板上留洞，安装滑轮组，通过设在楼面上的卷扬机，逐一将模板、脚手钢管、工字钢大梁卸到室内地面，再分批卸钢俯架和钢支撑。

混凝土塔架拆除采用分层松动爆破法。自上而下，将塔架梁柱分为若干节，每节重2t左右，爆破前用钢丝绳先捆住构件，两端爆开后切割钢筋，然后将混凝土块体卸下。

工程实践表明，该工程所采用的高空支模体系取得了良好的效果。由于混凝土塔架与主体结构同步施工，未增加工程的有效工期。采用混凝土塔架高空支模，刚度大，稳定性好，施工操作十分安全，保证了箱形屋盖支模的精度要求。这套支撑体系共用混凝土790m3，钢材110t，耗资约320万元，其中钢桁架、钢支撑、钢梁均可回收利用，初步测算，比原计划开支节省100万元左右。

第6章 箱形屋盖高空冬期施工

第1节 施工方案

根据近5年该地区气象资料，最低气温-33℃，最高7~9℃，进入冬季常有寒流和大风，风力4~6级。从11月1日至翌年3月31日为冬期施工时间。结合本工程结构特点和施工作业条件，经多种方案比较，决定采用综合蓄热法施工方案。即热拌混凝土并在混凝土中掺早强型防冻剂，配合搭设暖棚等措施，使混凝土达到设计强度标准值30%后，仍在正温条件下进行养护，以满足抗冻临界强度的要求。

第2节 施工段划分

为减小混凝土塔架与顶部钢桁架的一次性荷载，将每层箱形屋盖分为3个施工屋施工。在征得设计单位同意后，水平施工缝分别留在梁高1/3、梁顶和楼面处。这样，尤如叠合构件那样，首先浇筑的1/3梁截面可以承受上部2/3梁高的施工荷载。在1/3梁高施工缝处，按设计要求增设了适量的抗剪销（型钢I20，间距2.7m，插入下层混凝土中1.0m，上露出l.0m），以增加结合面的抗剪能力。

平面上，在中部筒体处（图3-13-1中⑥、⑦轴）设1.0m宽后浇带，以解决混凝土收缩问题。结构封顶后，后浇带用膨胀性混凝土（掺UEA14.5%，水泥增加10%）浇筑堵封。

第3节 冬期施工材料选用

采用R525号早强型普硅水泥，中砂和粒径5~25mm连续级配的碎石。入冬前将砂、石洗好，控干水分，加盖草帘一层。

防冻剂：要求选用无氯型防冻剂。为保证工程正常施工，按照混凝土人模温度较低、坍落度较大的特定条件，要求外加剂不仅具有较好的减水性，且具有良好的可泵性并对钢筋无腐蚀作用。经对多种防冻剂的比较，决定选用某建研院研制生产的FDJ—l型防冻剂，掺量为水泥用量的4.5%，并和SDJ—20型防冻剂（掺量为水泥用量的0.4%）作对比实验。

实验结果表明，加SDJ—20型防冻剂的混凝土试拌实验坍落度损失较大，不利高空泵送。而掺FDJ—1型防冻剂的混凝土和易性、坍落度等性能都能满足泵送要求。表3-13-1列出了防冻剂实验对比结果。

第4节 混凝土配合比

根据工程重要性和工期要求，为确保质量，经与设计单位商定，在冬期施工中，将混凝土强度等级由原设计C35提高为C40。

混凝