厂房尾水管扩散段支撑排架及模板施工方案

1一、厂房尾水扩散段封顶承重排架设计2007年10月13日由中南院高驻办组织相关各单位及专家组在襄樊南湖宾馆召开了“汉江崔家营航电枢纽工程厂房尾水管扩散段模板及其排架支撑施工技术方案审查会”。会上专家们认为《厂房尾水管扩散段模板及排架支撑施工技术方案》是基本可行的。同时对该排架方案提出了如下审查意见：1、该方案引用的各类参数基本合理，计算成果符合国家相关规范要求。2、排架钢管、扣件等材料的质量必须符合国家标准。3、为了减小尾水扩散段模板垂直流向跨度，在尾水扩散段平直段中部增设一榀顺流向四管柱或其他钢结构立柱支撑。4、建议调整浇筑分层，顶板第一层厚度控制在1.2m左右，砼必须连续浇筑，左右侧墙砼浇筑必须对称均匀下料。在砼浇筑过程中，控制下料高度，尽量减小砼对顶板的冲击。顶板第二层砼浇筑间隔时间必须满足第一层砼强度达到70％以上。5、厂房尾水扩散段跨度较大，建议顶板起拱值调整为3cm。6、由于排架上下游方向为临空面，建议排架下游临空面采用可靠的支撑。其他非临空面钢管与侧墙必须顶紧。7、钢管排架施工过程中不确定因素较多，因此要加强排架施工组织、人员管理，严格排架检查、验收程序。浇筑过程中必须派架子工跟班对排架进行检查和处理。根据专家审查意见，我部对厂房尾水扩散段封顶承重排架设计方案修改如下：1、综述崔家营电站厂房尾水管扩散段现浇砼顶板从桩号B0-2.41m起，至桩号B0+21.51m止，顺流向长度23.92m，左右方向最大宽度15.05m。桩号B0-2.41～B0+2.14m段流道体形为圆筒型，半径由4.45m变为5.25m，其相应高度由8.9m变为10.5m，底部仰角9.97°；桩号B0+2.14m～B0+21.51m段流道体形为圆变方，半径由5.25m变为0，其高度变化由10.5m变为11.45m，左右宽度由10.5m变为15.05m，底板为平段，顶板仰角2.81°。根据厂房尾水过流面的体形特点：由变直径圆过渡到圆变方形，体态不规则，承重顶板支撑较为复杂，据此我部进行了钢桁架梁排架方案、四管柱排架和碗扣式钢管排架方案、钢管扣件排架方案的比较。一、采用钢桁架梁排架方案：钢桁架梁封顶时，架设及拆除均为高处悬空作业，施工难度较大。二、采用四管柱排架或碗扣式排架方案：由于四管柱排架或碗扣式排架要求柱的四角均匀受力，而尾水断面的四周均为弧形，且半径变化大，四角支点难于垫稳。四管柱或碗扣式排架加工和安装均较困难。2三、钢管扣件排架支撑方案：由于普通钢管为单管定位，能较好适应变断面的结构。经比较我部拟定采用φ48×3.5mm的钢管扣件排架作为支撑。钢管扣件排架有如下几个优点：1、钢管扣件排架使用灵活，适应性较强，能较好地适应实际支撑体形的几何尺寸变化；2、整体性较好，在设计荷载内，变形小；3、操作简单，由于使用普遍，工人操作的熟练程度较高，质量能得到保证；4、钢管和扣件的生产均有相关的国家标准，施工设计和施工作业有相关的国家施工规范、规定；5、普通钢管排架在房屋、公路、铁路、桥梁、水工建筑物的施工中均运用非常普遍。例如在三峡工程的泄洪坝段深孔封顶排架设计（拱高12.42m）也采用普通钢管排架作为承重排架，效果很好。6、为进一步保证施工质量，对钢管、扣件的采购选用具有资质的生产厂家生产的优质产品；7、加强施工管理，排架施工前制定相应的质量保证措施，派具有丰富排架施工经验的工人进行施工；划分责任片将排架施工责任到人，从施工、检查、验收责任层层落实；对排架的验收要求质检人员、施工员、作业队主管人员、技术部、安全部对施工排架按照设计图纸进行联合验收。验收合格的排架方可使用。通过上述措施来保证排架施工达到设计的要求。对排架的受力情况分析，厂房尾水排架在桩号B0-2.41m～B0+2.14m段顶板为9.97°的斜坡面，该段除受向下的压力外，还有向下游的推力。桩号B0+2.14m～B0+21.51m段底板为平段,顶拱为2.81°的斜坡，因此，该段排架除了受垂直荷载之外，顶部还有向下游的水平推力。为了满足排架立杆的抗压稳定和排架的整体稳定性，并且对施工中不确定因素的充分估计，根据专家建议对排架的间排距进行部分调整，排架的立杆顺流向间距改为为0.8m，横向0.6m，最大步距0.7m,立杆顶端伸出段长0.1m，左、右方向的横杆两端顶紧混凝土壁面或侧墙模板桁架。顺流向除了纵杆之外，在排架上端设剪刀撑支承向下游的推力，剪刀撑利用底板插筋或立杆固定，排架纵向扫地杆通过φ20拉条固定在底板插筋上，以支承排架的下滑力。对于排架立柱在弧形部位的底部固定形式，拟在侧墙上按立柱布置位置预埋套筒，在套筒上套螺杆伸出砼表面，以备侧墙模板拉条施工和排架立柱基础角钢的固定用。立柱之间设置扫地杆，通过扣件将立柱连成整体。依据《水电水利工程模板施工规范》DL/T5110-2000（以下简称模板规范）和《建筑施工扣件或钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001（以下简称脚手架规范）的有关内容，为保证砼浇筑质量、减小砼浇筑施工对排架的压力，对厂房尾水封顶砼的浇筑层厚进行修改，将顶板的浇筑改为斜面浇筑，顶板第一层层厚改为为1.2m。具体浇筑分层高程见附图《厂房尾水浇筑分层修改图》。为提高保险系数，对排架验算中浇筑层厚按照1.5m进行计算。排架立杆采用对接扣件连接，横杆与立杆之间采用十字扣件连接，剪刀撑与立杆采用旋转扣件连接。立杆的底脚安装100mm×100mm×10mm钢板作垫板，如立杆立在斜坡弧面上时利用斜坡面固定的角钢作为支撑面进行固定。立杆底脚采用扫地杆连接，垂直流向的剪刀撑间隔一排加固排架。水平横杆与墙上的套筒螺杆连接或与模板、砼面加木楔顶紧。顶板排架在搭设的过程中中部预起拱3cm（起拱值按照跨长度的千分之二进行取值）。横方木与钢管之间采用槽钢加调3节螺栓进行调节高程和固定，方木顶面铺设钢管，钢管上铺设钢模或定型木模。方木的间距按0.6m布置。方木顶部的钢模之间采用U型卡连接，木模板之间板缝帖条形三夹板，木模刮灰，刷桐油两道。模板固定的拉条按照0.75m的间距，0.7m的排距布置，在适当的位置应根据实际情况增加拉条的布置，以便满足加固模板的需要。为保证过流面的质量要求，所有过流面拉条均设计为埋设套筒，在套筒上上拉条进行处理，待过流面浇筑完成，排架拆除后将套筒上部拉条头子卸掉，对过流面上的孔洞采用M25砂浆进行修补，表面抹光处理。2、荷载组合（1）模板自重力1q=38.2kg/m2（钢模），定型模板顶模以最重块计算1q=101.4kg/m2（木模）。所以进行排架验算时1q取101.4kg/m2。（2）方木自重力：方木的间距为0.6m。所以2q＝900kg/m3×0.12m×0.1m×1m×4×100/60=72kg/m2（3）钢管排架自重力3q=[11.45+19×0.7×2]×3.84+39×1.46=204kg/1根立杆（4）1.5m厚度混凝土自重力4q=2400kg/m3×1.5m=3600kg/m2（5）钢筋自重力：1.5m厚度混凝土自重力5q=110kg/每m3混凝土×1.5m＝165kg/m2（依据模板规范采用每立方米钢筋砼的钢筋自重标准值1.1kN计算）（6）施工人员及机具自重力6q=250kg/m2（7）振捣混凝土产生的荷载7q=200kg/m2（8）混凝土对斜坡顶板模板的侧压力8q=2500kg/m2（浇筑温度20℃，浇筑速度0.6m/s）（9）混凝土下料产生的冲击荷载9q=500kg/m23、方木验算方木间距0.60m，分别为10～14跨连续梁，考虑到加工时受材料长度限制，按3跨连续梁验算。查建筑施工计算手册附表2-42，木材抗弯强度设计值mf=13N/mm2×1.3＝16.9N/mm2，弹性模量E=9500N/mm2。查模板规范附录A，将有关荷载乘以相关的荷载分项系数cmkgmkgqqqqqqqq/346.3/346360.05002002504.11653600724.1012.106.04.12.19765421弯矩Mmax=0.1×q×702=0.1×36.34×802=23258kg·cm4截面10×12cm，截面抗矩322240612106cmbhW弯应力222/9.16/9.691/96.9124023258mmNfmmNcmkgWMm，强度满足要求。10×12截面惯性矩433144012121012cmbhI。方木的挠度计算cmEIqf80.01440950001000836.34677.010008677.044max，刚度满足要求。4、排架立杆强度计算受力共有：∑q＝q1＋q2＋q3＋q4＋q5＋q6＋q7＋q9＝101.4＋72＋204＋3600＋165+250＋200＋500＝5092.4kg/m2立杆间排距为0.6m×0.8m,故单根立柱受力为：P＝∑q×A=5092.4×0.6×0.8=2445kg小于对接时单根立柱承载力3000kg（三峡泄洪坝段深孔封顶排架验算数据，其横杆垂直间距1.45m时的单根立柱承载力）。5、排架立杆稳定验算排架立杆在桩号B0－2.41m～B0+21.51m段顺流向间距0.8m，横向间距0.6m，最大步距0.7m，立杆上部伸出段长度0.1m。按照脚手架规范表5.1.6采用Q235钢抗压强度设计值2/205mmNf和第5.6条的公式及其条文说明进行立杆稳定验算。计算长度0l=70+2×10=90cm计算长度系数286.17090φ48×3.5钢管的截面回转半径r=1.58cm长细比25.7358.190286.10rl查脚手架规范附录C得稳定系数=0.759按模板规范附录A将有关荷载乘以相关的分项系数得1根立杆轴向力P。桩号B0-2.41mm～B0+21.51m段立杆的1根立杆轴向力kgqCosqqqqqqqP31552042.10584.05002002504.11653600724.1012.12.16.081.28.04.12.139765421立杆稳定性验算222/205/85.01/850.189.4759.03155mmNfmmNcmkgAP满足稳定要求。56、排架抗滑计算排架在桩号B0+21.51m～B0+2.14m段座落在水平混凝土面上。桩号B0+2.14m～B0-2.41m段座落在9.97°斜坡上，斜坡长度4.55m左右。现只对斜坡上立杆的抗滑进行处理。斜坡段每排排架的上游设置1根φ20的圆钢将排架拉住。φ20圆钢一端与排架的纵向扫地杆焊接，另一端焊接在门槽底坎插筋上。扫地杆的接头用φ20圆钢绑条对接焊接。立杆轴向力为铅垂方向，根据静力平衡原理，铅垂力分解为垂直斜面的力和平行斜面的力，删除垂直斜面力的作用（这样更安全），进行抗滑验算。pN计算简图支承第一层混凝土的1根立杆下滑力kgSinkgSinPN46597.9155397.9排架每排立杆共计7根，1排排架下滑力kgNQ2238546776.1纵向扫地杆的钢管抗拉强度验算每根立杆由一个扣件与纵向扫地杆连接，查脚手架规范5.1.7表，1个扣件抗滑力设计值为8kN，大于1根立杆下滑力N＝546kg，扣件满足要求。纵向扫地杆钢管的拉应力222/205/16.87/781.689.43822mmNfmmNcmkgAQ满足强度要求。6.2连接扫地杆的φ20圆钢拉条强度验算φ20拉条拉应力222/7.112/71210.12238mmNcmkgAQ，小于Q235钢的强度设计值（取自建筑施工手册）2/215mmNf，故是安全的。6.3焊缝强度验算焊缝长度200mm,焊缝厚度3.5mm，查建筑施工计算手册附表2-51，角焊缝的抗拉强度设计值2/160mmNfwf。焊缝应力6222/160/1.38/813707.035.0192238707.035.012