支架与模板施工实务案例分析

【案例21】背景资料：某施工单位承接了一座桥梁,上部结构为现浇预应力混凝土箱梁结构,采用碗扣式满堂支架法施工(图2.1)。施工流程如下：施工准备→地基处理→支架位置放线→支架搭设→支架校验调整→铺设纵横方木→安装支座→安装底模板、侧模板→底模板调平→A→支架及底模调整→绑扎底板、侧板钢筋→B→安装内模板→绑扎顶板钢筋→安装波纹管→自检、报检→混凝土浇筑→混凝土养护→拆除侧模和内模板→预应力张拉→压浆、封堵端头→养护→拆除底模板和支架。

项目部编制了支架施工方案：

(1)要求将施工作业平台脚手架与梁部模板连接牢固,以增加脚手架的安全性。

(2)底模安装完成后,用沙袋静压法对支架进行预压,预压重量设定为最大施工荷载的1.0倍。

(3)预压时,沙袋由梁体一侧逐渐向另一侧慢慢堆放,为了赶工期,一次性达到设计荷载。

(4)卸载后,进行预拱度估算。

(5)施工完毕后,按照“纵向从两边向中间,先装后拆,后装先拆”的原则进行拆除。

(6)拆除的钢管堆码整齐,经检查整修后入库待用。

图2.1　碗扣式满堂支架法施工示意图

【问题】

1.写出工艺流程中A、B的工艺名称。

2.为什么要进行支架预压?

3.指出支架施工过程中错误之处,并改正。

4.调整施工预拱度要考虑哪些因素?

【考点分析】

支架预压、弹性变形与非弹性变形,支架施工预拱度的概念、施工要求、作用是重要考点。

【参考答案】

1.A为支架预压；B为安装波纹管。

2.为消除地基沉降影响,消除支架的非弹性变形,检验支架的稳定性、安全性,测出弹性变形数据,作为支架施工的预拱度数据。

3.(1)错误。改正：脚手架为独立体系(或与模板分离或不得与模板相接)。

(2)错误。改正：预压重量应不小于最大施工荷载的1.1倍(预压重量应大于最大施工荷载或预压重量应大于浇筑的混凝土重量)。

(3)错误。改正：预压时,梁体两侧对称平衡加卸载,加载的顺序应模拟混凝土浇筑的顺序；人工按照梁体荷载的分布堆码整齐,分级加载。

(4)错误。改正：根据支架预压的观测记录,得出支架的弹性变形和非弹性变形参数,据此调整模板的预拱度。

(5)错误。改正：施工完毕后,按照“纵向从中间向两边,先装后拆,后装先拆”的原则进行拆除。

4.调整施工预拱度要考虑以下因素：

(1)设计文件规定的结构预拱度；

(2)支架和拱架承受全部施工荷载引起的弹性变形；

(3)受载后由于杆件接头处的挤压和卸落设备压缩而产生的非弹性变形；

(4)支架、拱架基础受载后的沉降。

【案例22】背景资料：某施工单位中标一城市环路立交桥工程,桥梁全长1.8 km,上部结构为现浇箱梁结构,其中主桥跨越主干道路部分,跨径为28 m,采用门洞式支架搭设。地质条件为砂类土,项目部采用锤击沉桩方式进行桩基础施工,承台尺寸为6 m×5 m×3 m。墩柱、盖梁均为现浇法施工,施工缝处进行了相应的处理。项目部进场后,在不影响道路、管线的前提条件下设置了办公区、生活区、作业区等。由于跨越主干道,项目部制订了交通导行方案。

在施工过程中,发生了如下事件：

事件一：桥梁支座施工完成后,监理单位在检验支座施工质量时对支座与梁底及垫石之间的密贴程度、跨距、支座锚栓的埋置深度等主控项目进行了验收。

事件二：施工单位为了加快进度,夜间加班施工,主干道上一辆车行驶至门洞下时被桥上掉落的一把钳子砸中,造成车辆前挡风玻璃破裂,车辆撞上立柱支架,造成支架局部垮塌；此次事故造成3人重伤,直接经济损失1 020万元。

事件三：沉入桩施工时,桩顶出现混凝土掉角、碎裂、桩顶钢筋网外露、主筋扭曲的现象,项目立即停止施工并分析原因。

事件四：沉入桩施工时,建设单位为赶工期快速施工,由于催促原因使工程施工过于仓促,造成某些桩基础位置误差过大,未通过验收；施工单位就此向建设单位提出费用索赔。

支架部分横断面图如图2.2所示。

图2.2　立杆、纵横水平杆、剪刀撑横断面图

【问题】

1.补充事件一中支座施工质量的主控项目还应检查的内容。

2.写出事件二中项目部造成事故的原因。针对事件二,项目部应当采取哪些必要的安全预防措施?

3.写出事件二中事故等级,并说明理由。

4.指出事件三中桩顶出现质量事故的原因。沉桩过程中出现哪些情况应暂停施工并采取相应措施?

5.事件四中,施工单位向建设单位提出的费用索赔是否成立?说明理由。

6.写出图中A、B、C、D、E、F的名称。

【考点分析】

支架组成、支架门洞、支架通行孔设置的要求与安全防护是重要考点。

【参考答案】

1.主控项目还应检查的内容如下：

(1)支座进场检验：质检合格证与出厂性能试验报告。

(2)检查跨距、支座栓孔位置和支座垫石顶面高程、平整度、坡度、坡向。

(3)支座的黏结灌浆和润滑材料：质检合格证与进场记录。

2.原因：支架门洞搭设不符合规范,缺少防止高空物体坠落的水平安全网脚手架防护层和防撞设置。支架通行孔设置防护桩、限高限宽架及安全警示标志、夜间警示灯、防撞设置、相关标牌、防高空物体坠落的水平安全网。

3.事故属于三级事故。理由：经济损失大于1 000万元且小于5 000万元,3人以上且10人以下死亡的事故为三级事故。

4.事故原因：桩的壁厚不符合要求,混凝土没有达到强度龄期,混凝土配合比不符合要求,桩帽混凝土不密实等。人为的因素主要是在停锤之前没有掌握冲程、锤击数超过允许值等。还有就是地质报告不准确,桩头遇到坚硬土层,不能打穿或遇到较大孤石等。

在沉桩过程中发现以下情况应暂停施工：贯入度发生剧变、桩身发生突然倾斜、位移或有严重回弹、桩头或桩身破坏、地面隆起、桩身上浮。

5.费用索赔不成立。建设单位要求赶工期不是施工单位质量不合格的直接原因,索赔不成立。

6.A：横向水平杆；B：纵向水平杆；C：立杆；D：纵向扫地杆；E：剪刀撑。

【案例23】背景资料：某跨度为40 m现浇预应力钢筋混凝土简支梁桥,采用后张法张拉预应力。施工单位采用碗扣式满堂支架施工。支架由钢管、扣件、型钢等组成,纵横梁采用电弧焊连接。支架为就近租赁,为保证支架安装质量,施工单位认真检查了扣件的外观质量。

为了保证支架的承载力以及消除支架和支架地基引起的塑性变形,对支架基础和支架分别进行了堆沙袋预压。项目部编制的支架预压方案如下：

(1)支架基础预压荷载为梁自重的1.1倍,并沿桥跨纵向每隔1/4跨径布置一个标高观测点。

(2)支架预压按预压单元分级加载,不小于两级。两级加载依次宜为单元内预压荷载值的60%、100%。

(3)纵向加载时,从混凝土结构跨中开始向支点处对称布载；横向加载时,从混凝土结构两侧向中心线对称布载。

(4)每级加载完成后,应先停止下一级加载,并应每间隔12 h对支架沉降量进行一次监测。

(5)当支架顶部监测点12 h的沉降量平均值小于1 mm时,可进行下一级加载。

施工中发生如下事件：

事件一：进行分级预压,100%预压荷载时观测点预压前标高为185.756 m,预压后测点标高为185.701 m。预压稳定后进行了分级卸载,卸载后观测点的标高为185.725 m。跨中底板的设计标高为185.956 m。

事件二：项目部安全员进行了安全检查,对查出的安全隐患做到“五定”,即定整改责任人、定整改完成人、定整改验收人……

事件三：用充气胶囊作空心箱梁芯模,安装芯模时发生了偏移,验收没有通过,监理工程师要求整改。

事件四：在支架与模板安装检验合格后,开始浇筑混凝土。施工中发生了一名新工人从桥上坠落致重伤事故,施工负责人立即通知了单位负责人。

【问题】

1.请逐项指出支架预压实施方案是否错误,错误的请改正。

2.计算事件一中梁自重和施工荷载作用下的弹性变形。(保留小数点后3位)

3.写出架设本桥所需要的特殊工种。

4.补充事件二中安全隐患的整改内容。

5.事件三中,充气胶囊作空心构件芯模时应如何安装?

6.事件四中,高空作业工作人员在施工前应做哪些安全防护准备?

【参考答案】

1.(1)错误。改正：预压荷载应为混凝土结构恒载与模板重量之和的1.1倍。

(2)错误。改正：支架预压不小于3级。3级加载依次宜为单元内预压荷载值的60%、80%、100%。

(3)错误。改正：横向加载时,从混凝土结构中心线向两侧对称布载。

(4)正确。

(5)错误。改正：当支架顶部监测点12 h的沉降量平均值小于2 mm时,可进行下一级加载。

2.185.725-185.701=0.024(m)。

3.架设本桥所需特殊工种：架子工、起重机司机、司索工(起重工)、信号工、电焊工、电工。

4.补充整改内容：整改措施；整改时间。

5.(1)胶囊使用前经检查确认无漏气；(www.xing528.com)

(2)从浇筑混凝土到胶囊放气为止,应保持气压稳定；

(3)使用胶囊内模时,应采用定位箍筋与模板连接固定,防止上浮与偏移；

(4)胶囊放气时间经试验确定,以混凝土强度达到能保持构件不变形为度。

6.(1)必须参与施工单位的技术安全交底；

(2)作业人员应经过专业培训、考试合格,持证上岗,并应定期体检；

(3)作业人员必须戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋。

【案例24】背景资料：某施工单位中标承建一座桥梁工程,该桥为现浇预应力钢筋混凝土简支梁桥,采用后张法张拉预应力。施工单位采用碗扣式满堂支架施工(图2.3),支架由钢管、扣件、型钢等组成,纵横梁采用电弧焊连接。支架为就近租赁,为保证支架安装质量,施工单位认真检查了扣件的外观质量。

图2.3　支架布设立面图

为了保证支架的承载力以及消除支架和支架地基引起的塑性变形,对支架进行了堆沙袋预压,压重为梁自重的1.2倍(梁自重加施工荷载),并在跨中支架顶部设置了标高观测点。

梁体浇筑后准备进行预应力的张拉,设计要求张拉时结构混凝土的强度不得低于设计强度的80%。所以,项目部在张拉前对梁体的标准养护试块进行试验,确定其强度满足要求后,准备进行张拉。由于张拉设备为项目部新购买,且性能良好、随机合格证齐全,于是便立即投入使用。预应力的张拉采用“双控”,即以钢束的实际伸长量为主,以张拉力控制进行校核。张拉时由专职质检员旁站监督,严格按设计张拉顺序对称逐级进行,认真记录压力表读数值、钢绞线伸长值,检查有无断丝、滑丝现象。

梁体张拉、养护完成后进行支架的拆除。为保证施工安全,拟定分3部分(A、B、C),分批分次拆除支架。

【问题】

1.写出旧扣件外观质量可能存在的病害。

2.指出预应力张拉过程中的错误,并改正。

3.排列A、B、C 3部分合理的拆除顺序。

4.请说明监督预应力张拉时,预应力筋的断丝及滑丝控制标准。

【参考答案】

1.旧扣件外观质量可能存在的病害包括裂缝、锈蚀、变形或螺栓出现滑丝。

2.错误1：项目部在张拉前对梁体的标准养护试块进行试验,确定其强度满足要求后,准备进行张拉。改正：项目部在张拉前对梁体的同条件养护试块进行试验,确定其强度满足要求后,准备进行张拉。

错误2：由于张拉设备是项目部新购买的,且性能良好、随机合格证齐全,于是便立即投入使用。改正：在进行张拉作业前,必须对千斤顶、油泵进行配套标定。

错误3：预应力的张拉采用“双控”,即以钢束的实际伸长量为主,以张拉力控制进行校核。改正：预应力的张拉采用“双控”,即以张拉力控制为主,以钢束的实际伸长量进行校核。

3.A、B、C 3部分合理的拆除顺序是：先拆除B,然后同步拆除A和C。

4.每束钢丝断丝或滑丝不超过1根,每束钢绞线断丝或滑丝不超过1丝,每个断面断丝之和不超过该断面钢丝总数的1%。

【案例25】背景资料：某10联现浇预应力混凝土连续箱梁桥地处山城重庆,跨越河谷,起点与另一特大桥相连,终点与一隧道相连。38号桥台紧邻隧道进口洞门。隧道全长910 m,净宽5 m,单洞双向两车道,最大埋深100 m,进、出口50 m范围内埋深均小于20 m(属浅埋隧道)。部分桥跨布置示意图、隧道横跨布置与隧道围岩级别及其长度、掘进速度如图2.4所示。

图2.4　桥跨布置示意图

该项目在招投标和施工过程中发生如下事件：

事件一：招标文件中的设计文件推荐连续箱梁采用移动模架法施工,因现场场地受限,模架在该桥梁终点处的隧道内拼装,然后前移逐孔施工。但某施工单位进场后,发现隧道标未开工(另一施工单位承担该隧道施工),无法按时提供移动模架拼装场地。经桥梁施工单位提出,建设单位、设计单位和监理单位确认,暂缓第十联施工,而从第九联开始施工。因第九联桥墩墩身较高,移动模架采用桥下组拼、整体垂直提升安装方案。第十联箱梁待隧道贯通后采用桩柱梁式支架施工,支架布置示意图如图2.5所示,由此造成工期推迟一个月。

图2.5　第十联支架布置示意图

事件二：图2.5所示的桩柱梁式支架由桩基础、钢管柱、卸落装置、贝雷片、型钢、连接件等组成。支架按设计计算设置了施工预拱度。组拼完成后投入使用。

事件三：施工单位按照施工安全技术规范要求,编制了支架施工专项方案。该方案经施工单位审核,由技术负责人签字后,报监理工程师审查批准后实施。

事件四：隧道掘进工期为12个月,采用进、出口双向开挖,但最后30 m为单向开挖。由于受③号桥台的施工限制,决定先由A作业队从出口向进口方向掘进,待③号桥台施工完成后,立即由B作业队从进口掘进,且最后30 m决定由B作业队单独完成。

事件五：洞口工程施工包括以下工序：①截水沟施工；②边、仰坡开挖；③套拱及长管棚施工；④边、仰坡防护。

事件六：A作业队在进洞30 m后,现场负责人决定将开挖方法由台阶法改成全断面法。

【问题】

1.结合图2.4与事件二,指出型钢、卸落装置、贝雷片分别对应图2.5的A～H中的哪个编号?说明应根据哪些因素来确定卸落装置的形式?

2.事件二操作是否妥当?为什么?

3.事件三中,支架专项施工方案实施前的相关程序是否正确?若不正确,写出正确程序。

4.事件四中,为保证隧道掘进工期,③号桥施工最迟应在A作业队掘进开工后多少个月完成?列式计算,计算结果小数点后保留1位。

5.写出事件五中洞口工程施工的正确顺序。(用编号表示即可)

6.事件六中,改变后的开挖方法是否合理?说明理由。

【考点分析】

本题由2018年二级建造师公路工程专业考试真题改编而来。支架专项施工方案是否需要专家论证,也是高频考点。要充分理解浅埋的概念与标准。

【参考答案】

1.事件一中,型钢、卸落装置、贝雷片对应图2.5的A～H中的编号：型钢是C,卸落装置是D,贝雷片是B。应根据结构形式(或支架形式)、承受的荷载大小及需要的卸落量确定卸落装置的形式。

2.不妥。支架安装完成后,必须按相关要求进行检验及加载预压试验,满足要求后方可投入使用。

3.支架专项施工方案实施前的相关程序不正确。该支架高度最高达43m,超过8m,属于超过一定规模的危险性较大工程,专项方案必须由施工单位组织专家进行论证、审查,专家组提交论证报告并签字后方可实施。

4.B作业队完成最后30 m掘进时间为0.5个月。

A作业队最长掘进时间：12-0.5=11.5(月)。

A作业队最长掘进距离：40×5+60×6.5=590(m)。

B作业队最短掘进长度：910-590=320(m)。

B作业队掘进需要最短时间：200/40+120/60=7(月)。

最多滞后时间为12-7=5(月),即③号桥台施工最迟在A作业队掘进开工后5个月完成。

5.正确顺序：①→②→④→③。

6.不合理。因为进洞30 m处尚处于浅埋段,根据相关规范规定,浅埋段不应采用全断面法开挖(或浅埋段采用全断面法开挖不安全；或浅埋段采用全断面法开挖易塌方)。

【案例26】背景资料：某施工单位承建城市互通工程,工程内容包括：跨线桥Ⅰ施工,跨越现有道路；跨线桥Ⅱ施工,跨越现有道路和跨线桥Ⅰ；跨线桥Ⅰ和跨线桥Ⅱ互通环线匝道和右转匝道施工。局部平面布置如图2.6所示。为保证跨线桥和道路连接平顺,在桥梁和道路之间修筑引道,通过设置桥头搭板防止桥台和引道不均匀沉降。

图2.6　互通工程平面布置示意图

施工前,项目部确定了整体的施工顺序,即先施工跨线桥Ⅰ和跨线桥Ⅱ,再施工环线匝道和右转匝道,并绘制了双代号网络计划图,如图2.7所示。

图2.7　互通工程施工双代号网络图

为保证交通尽快通行,项目部决定先做好跨线桥Ⅰ向跨线桥Ⅱ的通行,再做跨线桥Ⅱ向跨线桥Ⅰ的通行,环线匝道和右转匝道交替施工。初步拟定的环线匝道和右转匝道的施工顺序为：环线A→E→F→右转匝道3→环线C→G→H→右转匝道2。

根据工程特点,在现有的施工部署下,除了满足合同约定的工期外,施工组织设计明确了以下事宜：

(1)为保证施工安全,防止发生安全事故,项目部制定以“安全第一,预防为主”的方针。在跨线桥施工前,项目技术负责人根据施工工序、施工部位和分部分项工程进行了详细的安全技术交底。

(2)跨线桥Ⅰ桥跨采用满堂支架现浇施工,针对支架的拆除作业制订了安全措施。作业人员经过培训、考核、持证上岗。

(3)跨线桥Ⅱ上部桥跨结构采用箱梁结构,箱梁分两次浇筑,采用振捣器进行振捣,拟定的施工工序为：第一次浇筑主要工艺流程为：支架施工→安装底模及外侧模→K→安装底板、腹板、横隔板钢筋→安装预应力筋及埋设预埋件→M→浇筑混凝土、养护；第二次浇筑主要工艺流程为：N→内侧模加高→安装内支架及顶板、翼板模板→P→安装预应力管道及预应力筋、埋设各种预埋件→浇筑混凝土→养护。

【问题】

1.本工程施工需要设置几个桥头搭板?根据图2.6写出桥头搭板设置的位置。(用图2.6中①～⑥表示)

2.写出图2.7双代号网络图中施工工序A、B、C的名称,并计算总工期,找出关键线路。(关键线路用节点编号和“→”表示)

3.根据图2.6写出环线和右转匝道施工顺序E、F、G、H的名称。

4.施工组织设计(1)中,安全技术交底还应该包括哪些方面?

5.施工组织设计(2)中,施工作业人员应使用哪些安全防护用具?模板支架拆除时,应采取哪些安全防护措施?

6.施工组织设计(3)中,写出箱梁浇筑工序K、M、N、P的工序名称,并写出停止振捣混凝土的标准。

【参考答案】

1.需要设置4个桥头搭板；需要设置在②、③、⑤、⑥。

2.(1)工序A是跨线桥Ⅱ桩基施工；工序B是环线桥墩施工；工序C是右转匝道桥跨施工。

(2)总工期：40+60+80+95+35+42=352(d)；关键线路：

3.E是右转匝道1；F是环线D；G是右转匝道4；H是环线B。

4.安全技术交底还应包括：

(1)对施工作业相对固定、与工程施工部位没有直接关系的工种(如本工程的电工、架子工、钢筋工等),单独进行交底；

(2)对工程项目的各级管理人员,进行以安全施工方案为主要内容的交底。

5.(1)应使用的防护用具有安全帽、防护手套、防滑鞋、安全带。

(2)应采取的安全防护措施：设置作业区,边界设警示标志,专人值守,非施工人员禁止入内；模板支架拆除时由专人指挥；按照施工方案由上而下逐层进行施工,严禁上下同时作业；严禁敲击、硬拉模板、杆件和配件,严禁抛掷模板、杆件、配件；拆除的模板、杆件、配件应分类码放。

6.(1)K是预压及底模高度调整；M是安装内模；N是施工缝处理；P是安装顶板、翼板钢筋。

(2)停止振捣混凝土的标准：表面呈现浮浆、不出现气泡和不再沉落为准。