張 巖，劉大為，齊麗晶

(1.吉林吉化建修有限公司， 吉林 吉林 132021；2.中鐵九局集團(tuán)第二工程有限公司,吉林 吉林 132001；3.吉林化工學(xué)院 理學(xué)院， 吉林 吉林 132021)

近年來隨著人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，人們對建筑物的要求也越來越高，不僅僅只滿足于其使用功能，對建筑物整體空間效果的要求也越來越高，大空間的禮堂、展廳、會議室越來越受建筑設(shè)師們的青睞，通常設(shè)計(jì)采用井字梁來解決人們對大跨度、高空間的要求.

所謂井字梁[1-3]就是不分主次，高度相當(dāng)?shù)牧?，同位相交，呈井字?它的特點(diǎn)是：梁交叉處無支撐，交叉點(diǎn)處的荷載由兩根梁按單位剛度的比例分擔(dān)，單位剛度大的梁承擔(dān)的多(單位剛度指梁的截面剛度與梁長之比).在荷載相同的情況下，井字梁結(jié)構(gòu)與主次梁結(jié)構(gòu)相比，有以下特點(diǎn)：當(dāng)跨度相同時，井字梁的梁高比主次梁的梁高要小；當(dāng)梁高相同時，井字梁結(jié)構(gòu)的跨度可以做得比主次梁結(jié)構(gòu)大[4-9].因此，井字梁結(jié)構(gòu)常用于跨度較大、房屋凈空要求高的房間，作為樓面或屋面.

1 工法特點(diǎn)及原理

1.1 工法特點(diǎn)

(1) 此類工程支撐高度高，跨度大，鋼筋密度大，模板現(xiàn)場安裝量大等特點(diǎn)，因此模板及支撐體系要求較高，支撐體系應(yīng)經(jīng)嚴(yán)格計(jì)算，且經(jīng)專家論證，混凝土澆筑前應(yīng)對支撐體系嚴(yán)格檢查.

(2) 井字梁間距較小，梁梁相交形成小空間立體方格，且由于跨度較大，結(jié)構(gòu)梁的截面尺寸一般較大且鋼筋密度大，井字梁部分鋼筋含量大，且鋼筋直徑較粗，梁柱接頭處鋼筋密集，空隙狹窄，這就給混凝土的澆筑造成一定的難度，且混凝土的澆筑質(zhì)量不容易保證.

1.2 適用范圍

工法適用于大跨度、高支撐密肋井字梁混凝土結(jié)構(gòu)工程施工(如會議室、階梯教室、報(bào)告廳等大跨度結(jié)構(gòu)工程).

1.3 工藝原理

工法對支撐體系要求較高，應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格計(jì)算，且經(jīng)專家論證，混凝土澆筑前應(yīng)對支撐體系嚴(yán)格檢查；為保證架體的整體穩(wěn)定，應(yīng)合理安排混凝土的澆筑順序，控制混凝土的澆筑速度.井字梁間距較小，梁梁相交形成小空間立體方格，且由于跨度較大，結(jié)構(gòu)梁的截面尺寸一般較大，模板需現(xiàn)場拼裝，以利于鋼筋的安裝.鋼筋密度大，井字梁部分鋼筋含量大，且鋼筋直徑較粗，梁柱接頭處鋼筋密集，空隙狹窄，在澆筑混凝土?xí)r要選擇塌落度較大的混凝土，可選擇添加外加劑來進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)，以保證混凝土的澆筑質(zhì)量[10-12].

2 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1 工藝流程

圖1是高支撐密肋井字梁混凝土結(jié)構(gòu)工程施工流程圖.工法對支撐體系要求較高，為保證架體的整體穩(wěn)定，應(yīng)合理安排混凝土的澆筑順序，控制混凝土的澆筑速度.在澆筑混凝土?xí)r要選擇塌落度較大的混凝土，可選擇添加外加劑來進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)，以保證混凝土的澆筑質(zhì)量.

圖1 工藝流程圖

2.2 操作要點(diǎn)

2.2.1 支撐體系設(shè)計(jì)及施工

密肋井字梁結(jié)構(gòu)梁、板支撐體系有扣件式滿堂腳手架和碗扣式滿堂腳手架兩種形式，碗扣式腳手架具有通用性強(qiáng)、承載力大、安全可靠、易于加工、便于管理等優(yōu)點(diǎn)，但由于碗扣式支撐體系對施工結(jié)構(gòu)的高度及地面的平整度要求較高，一般選擇扣件式支撐體系.

根據(jù)工程特點(diǎn)及井字梁的分格尺寸，確定支撐體系的縱橫向間距，步距及連接桿件位置，并利用施工計(jì)算軟件計(jì)算合格，并經(jīng)專家論證，方可施工.

(1) 首先按照支架平面布置圖上腳手架的間距在底板上彈出腳手架縱、橫方向的中心線.如果架體最底層坐落于回填土上，應(yīng)確保回填土的回填質(zhì)量，并在回填土上滿堂澆筑50厚C15混凝土墊層，再進(jìn)行上述操作.

(2) 按照所彈中心線布置立桿，先從跨內(nèi)的一側(cè)開始布置，隨之加設(shè)橫桿，然后再逐層向上安裝立桿和橫桿.豎向間距從掃地桿算起，根據(jù)計(jì)算步距布置.在裝立桿時應(yīng)及時設(shè)置掃地橫桿.

(3) 架管接頭位置錯開布置，上層和下層立桿位置相對應(yīng)，立桿應(yīng)采用4米和6米的腳手管對接.橫桿采用對接或搭接，搭接長度不小于1米,采用不少于三個扣件連接固定.對接接頭錯開布置，不得設(shè)在同步、同跨內(nèi)，相鄰接頭水平距離不小于500 mm.

(4) 在架體四周設(shè)置由下至上的豎向連續(xù)式剪刀撐，在中間縱橫向每隔10 m加設(shè)一道剪刀撐，其寬度為4～6 m，并在剪刀撐的頂部、掃地桿處設(shè)置水平剪刀撐，剪刀撐桿件的底端應(yīng)與地面緊頂，夾角為45°～60°，當(dāng)建筑物層高8～20 m時處應(yīng)滿足上述規(guī)定外，還應(yīng)在縱橫向相鄰的兩豎向連續(xù)式剪刀撐之間增加之字斜撐，在有水平剪刀撐的部位，應(yīng)在每個剪刀撐中間處增加一道水平剪刀撐.當(dāng)建筑物層高超過20 m時在滿足以上規(guī)定的基礎(chǔ)上應(yīng)將所有之字斜撐全部改為連續(xù)式剪刀撐.為加強(qiáng)架體的整體穩(wěn)定性，架體周圍縱橫向每不超過3 m應(yīng)與外圍結(jié)構(gòu)做可靠固定點(diǎn)拉結(jié).

(5) 安全網(wǎng)的掛設(shè)：掃地桿上第一步橫桿開始掛設(shè)第一道水平安全網(wǎng)，以上不大于10 m加設(shè)一道水平安全網(wǎng).

2.2.2 配模、支設(shè)梁底模板

(1) 所有模板和方木均現(xiàn)場配置，提前放樣，嚴(yán)格按照圖紙尺寸加工.施工前提前配制模板，將多層板按尺寸加工成型備用，背楞方木比模板尺寸短3～5 cm，交錯使用，以方便拆除.

(2) 模板的配置偏差尺寸不能超過2 mm，模板嚴(yán)禁隨意裁割,剩余的小模板要按規(guī)格堆放，以備裁制再利用.木質(zhì)多層板和木方要連接牢固，使釘帽與多層板板面平齊.

(3) 由于此類工程跨度較大，圖紙會設(shè)計(jì)起拱.梁底管架設(shè)過程中就應(yīng)根據(jù)工程標(biāo)高線，按設(shè)計(jì)要求起拱，梁底管間距一米均勻布置.

(4) 架設(shè)梁底模板，梁底模板架設(shè)過程中應(yīng)拉線找直，保證同一道梁在同一條直線上.梁底模板接頭處應(yīng)盡量處于架管上，且模板邊緣兩根木方子的接頭應(yīng)相應(yīng)錯開，防止梁底下沉.

2.2.3 梁鋼筋綁扎

工程所用鋼筋型號較大，為保證鋼筋接頭的質(zhì)量，梁鋼筋采用直螺紋連接.由于梁跨度較大，同架梁的直螺紋接頭不會少于三個，因此鋼筋下料時應(yīng)控制好鋼筋的長度，保證拼接鋼筋的整體長度.梁鋼筋就位時必須事先考慮各方向梁筋相互穿插關(guān)系，主次梁交接位置的鋼筋直徑、分布情況，準(zhǔn)確計(jì)算，排列出各梁鋼筋位置.梁筋安裝時按先短跨后長跨的順序，如果梁有加腋，應(yīng)先將加腋梁鋼筋安裝就位，再安裝短向非加腋梁，最后安裝長向非加腋梁，安裝過程中應(yīng)注意留出穿插梁位置.梁鋼筋綁扎過程中應(yīng)及時對鋼筋的位置進(jìn)行校正，避免梁鋼筋綁扎成型位置偏差，造成模板無法調(diào)整.鋼筋綁扎完畢，側(cè)模支設(shè)前應(yīng)對鋼筋直螺紋接頭進(jìn)行全數(shù)檢查，控制好鋼筋的接頭質(zhì)量.

2.2.4 支設(shè)梁側(cè)及頂板模板

梁側(cè)模板安裝：梁側(cè)模板安裝前應(yīng)先涂刷水性脫模劑，然后吊裝就位.由于密肋井字梁結(jié)構(gòu)梁梁相交形成小的立體分格，這就形成較多的拼角，相鄰兩個梁側(cè)模板安裝時應(yīng)相互交叉，形成嚴(yán)密拼縫.每個立體方格模板就位后加固前，拉通線對模板上口位置進(jìn)行校正，并對單個立體方格拉對角線，檢查單體方格模板的方正.由于本工程梁截面較高，梁側(cè)模加固時還應(yīng)采用Φ12對拉螺栓進(jìn)行加固，螺栓間距經(jīng)計(jì)算確定.頂板模板安裝、頂板模板加工尺寸應(yīng)準(zhǔn)確，且模板應(yīng)方正.頂板模板拼裝時接縫處應(yīng)加設(shè)海綿條，以免接縫處漏漿.頂板模板固定前應(yīng)先拉通線調(diào)整位置，避免出現(xiàn)錯縫.

2.2.5 頂板鋼筋綁扎

頂板鋼筋綁扎前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)間距彈好線，且底板鋼筋宜視工程情況拉通布置，這樣不僅可以節(jié)約鋼筋，而且，鋼筋布置較整齊美觀.頂板鋼筋綁扎完成后應(yīng)及時添設(shè)馬凳和墊塊，馬凳和墊塊均應(yīng)間距一米，梅花狀布置，墊塊應(yīng)自梁邊不大于20 cm開始布置.

2.2.6 混凝土澆筑

此類工程具有梁截面尺寸大、跨度長、鋼筋密、模板支架高的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因此混凝土澆筑前，應(yīng)事先與混凝土攪拌站進(jìn)行溝通，優(yōu)化混凝土配合比，摻用外加劑減緩水化熱的發(fā)生速率，以便在保證混凝土強(qiáng)度及流動度條件下，盡量節(jié)省水泥、降低混凝土絕熱溫升，提高混凝土的抗裂能力.

(1) 混凝土采用從高向低的方法澆筑，用兩臺混凝土汽車泵分站建筑物兩側(cè)，沿長向從中間(起拱最高處)向兩邊擴(kuò)展，沿長向由跨中開始向兩邊對稱澆筑，以保證施工過程中模板支架均勻受力，確保架體穩(wěn)定.

(2) 在施工操作上先澆筑梁后澆筑板，分層澆筑平推澆筑，控制分層厚度.每層厚度不大于400 mm，必須在下一層混凝土初凝前澆筑完上層混凝土，每一澆筑層采用平推澆筑法.

(3) 溫度檢查測控：施工中可采用熱敏溫度計(jì)監(jiān)測或?qū)Ｈ硕帱c(diǎn)監(jiān)測，以隨時掌握與控制混凝土內(nèi)的溫度變化.混凝土內(nèi)外溫差應(yīng)控制在25°以內(nèi)，基面溫差和基底面溫差均控制在20°以內(nèi)，并及時調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)措施，使混凝土的溫度梯度和濕度不致過大，以有效控制有害裂縫的出現(xiàn).

2.2.7 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土隨澆筑抹壓隨覆蓋塑料薄膜，達(dá)一定強(qiáng)度可上人后澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間不少于7天.緩拆側(cè)模，防止淺表熱量迅速散失，側(cè)模拆除即涂刷養(yǎng)護(hù)液.

2.2.8 模板及支撐架體拆除

(1) 底模拆除前首先應(yīng)待強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%，且經(jīng)計(jì)算拆除層頂板可以承受上部施工荷載及恒荷載.

(2) 支撐體系拆除從周邊向中間緩慢對稱均勻卸荷，使結(jié)構(gòu)受力平穩(wěn)過渡，拆除順序見拆除分格及順序示意圖.

(3) 先支后拆，后支先拆，先拆側(cè)模，再拆底模，最后拆除支撐架體.

(4) 拆除過程中應(yīng)對撓度變化進(jìn)行觀測

在梁支撐體系拆除過程中，觀測梁撓度的變化，是為了控制拆卸的步驟和進(jìn)程，防止變形過大而削弱梁整體使用安全性，保證結(jié)構(gòu)平穩(wěn)過渡到正常的工作狀態(tài).觀測方法是用水準(zhǔn)儀配塔尺及鋼尺觀測梁在支撐每一拆除區(qū)域拆除前后的標(biāo)高變化.在以下情況進(jìn)行觀測：①拆除前觀測與框架柱相連的梁交點(diǎn)處的標(biāo)高;②拆除周邊第1拆除區(qū)域的支撐點(diǎn)后觀測一次；③拆除第2拆除區(qū)域的支撐點(diǎn)后觀測一次；④拆除第3、4拆除區(qū)域的支撐點(diǎn)后各觀測一次；⑤拆除完畢后每12 h觀測1次，連續(xù)觀測72 h不再有變化.從拆除開始到觀測結(jié)束，梁的撓度變化最大累計(jì)不超過20 mm則在允許范圍內(nèi).

3 材料與設(shè)備

3.1 混凝土拌合物

為了能夠使混凝土土在密集的鋼筋中順利澆筑振搗，對混凝土拌合物的材料規(guī)格應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格控制，對碎石的粒徑宜控制在4.5 mm以內(nèi)，也可適量增加外加劑，具體摻量應(yīng)以實(shí)驗(yàn)室配合比為準(zhǔn).

3.2 機(jī)具設(shè)備

主要施工機(jī)具設(shè)備見表1.

表1 主要施工機(jī)具設(shè)備

4 質(zhì)量控制

4.1 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量要求

(1) 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行以《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2010)、《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50204-2002(2011年版))和《大體積混凝土施工規(guī)范》(GB 50496-2009)等國家標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)要求為依據(jù)進(jìn)行施工質(zhì)量控制.

(2) 嚴(yán)格控制預(yù)拼模板精度，其組拼精度要求見表2.

表2 精度要求

4.3 混凝土澆筑

在混凝土澆筑施工中，大跨度井字梁上下鋼筋直徑較大而且較多，在梁柱結(jié)點(diǎn)澆筑時尤其重要，因此梁柱結(jié)點(diǎn)控制是關(guān)鍵.首先，梁柱處選用小型號振搗棒(Ф20型號)，但由于結(jié)點(diǎn)處有負(fù)彎矩筋，鋼筋密集，在施工中時由木工班制作500 mm長的楔子，把結(jié)點(diǎn)處鋼筋翹開至少50 mm，待澆筑完畢后，再把鋼筋扶正，綁扎好.嚴(yán)格控制實(shí)際施工荷載不超過設(shè)計(jì)荷載，對出現(xiàn)的超過最大荷載要有相應(yīng)的控制措施，鋼筋等材料不能在支架上方堆放.

4.4 安全環(huán)保措施

(1) 執(zhí)行《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ130-2011、《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ46-2005)及《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ162-2008)等標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)要求.

(2) 模板支設(shè)過程中應(yīng)遵守安全操作規(guī)程，如遇途中停歇，應(yīng)將就位的支頂、模板聯(lián)結(jié)穩(wěn)固，不得空架浮擱.拆模間歇時應(yīng)將松開的部件和模板運(yùn)走，防止墜下傷人.

(3) 腳手架搭設(shè)過程中，嚴(yán)禁隨意拋擲構(gòu)件.

(4) 腳手架拆除過程中，出入口應(yīng)有明顯的警示標(biāo)志，且拆除過程中應(yīng)有專人在下部看護(hù).

(5) 模板支設(shè)、拆除過程中要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的步驟進(jìn)行，全面檢查支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定性.

(6) 模板所用的脫模劑在施工現(xiàn)場不得亂扔，以防止影響環(huán)境質(zhì)量.

(7) 施工樓層上不得長時間存放模板，當(dāng)模板臨時在施工樓層存放時，必須有可靠防護(hù)措施.

(8) 澆筑過程中散落的混凝土應(yīng)及時進(jìn)行清理至工地指定垃圾堆放點(diǎn).混凝土澆筑應(yīng)盡量避免夜間施工，防止擾民.

4.5 效益分析

工法的經(jīng)濟(jì)效益主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

(1) 工序安排合理，加快工程施工的施工進(jìn)度，縮短施工工效,同時節(jié)省了周轉(zhuǎn)材料的租賃費(fèi)用.

(2) 節(jié)省勞動力10%，為企業(yè)、社會創(chuàng)造了良好的效益.

4.6 工程實(shí)例：

吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院新建校區(qū)工程培訓(xùn)中心是一個集教訓(xùn)、餐飲、住宿及大型會議的單體建筑.建筑面積16 100 m2，占地面積6 110 m2，其中餐飲部分2層、教學(xué)部分4層、餐飲部分4層及高架連廊.培訓(xùn)中心的多功能報(bào)告廳，樓層層高7.2 m，寬度22.3 m，長度42.3 m，梁截面高度為1 000 mm，主筋HRB400直徑25箍筋HPB300直徑12，最大梁跨度達(dá)23.6 m.采用正交井字梁結(jié)構(gòu)，屬大跨度、高支撐、密肋井字梁.該工程采用本工法施工，不僅施工工期比計(jì)劃工期縮短15天，而且節(jié)約費(fèi)用約46萬元，竣工驗(yàn)收時，施工質(zhì)量及施工進(jìn)度得到了甲方及監(jiān)理方的一致好評.

5 結(jié) 論

論述了大跨度、高支撐井字梁施工的方法，施工工藝流程及操作要點(diǎn).通過工程實(shí)踐形成了一套施工速度快且安全可靠的施工方法，確保了本工程大跨井字梁的順利施工，該工程完工后對其施工技術(shù)總結(jié)形成本工法.