黃南育（上海斯美科匯建設(shè)工程咨詢有限公司， 上海200433）

0 引 言

目前，混凝土現(xiàn)澆支架應(yīng)用十分廣泛，但在搭設(shè)（拆除）、支架預(yù)壓、混凝土澆筑等過程中時(shí)常發(fā)生支架垮塌事故。如何對(duì)現(xiàn)澆支架進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)并進(jìn)一步做好優(yōu)化工作呢？通過梳理，筆者將研究成果與大家共同分享，以減少混凝土現(xiàn)澆支架垮塌事故的發(fā)生。

1 現(xiàn)澆支架類型

現(xiàn)澆支架主要分為兩大類：滿堂鋼管支架和梁式支架。

1.1 滿堂鋼管支架

按鋼管連接形式的不同，可將滿堂鋼管支架分為扣件式、碗扣式、盤式、門式等。

1.2 梁式支架

梁式支架可按以下方式進(jìn)行分類：

（1）按支撐形式可分為鋼管樁基礎(chǔ)式、擴(kuò)大基礎(chǔ)鋼管柱或支架支撐式；

（2）按主梁的材料、結(jié)構(gòu)形式可分為型鋼（工字鋼、H 型鋼）、貝雷梁、軍用梁以及專用鋼梁（移動(dòng)模架）等；

（3）按梁的結(jié)構(gòu)形式可分為簡(jiǎn)支梁式和連續(xù)梁式。

2 現(xiàn)澆支架坍塌破壞的原因分析

2.1 滿堂鋼管支架

（1）材料質(zhì)量不合格：滿堂支架鋼管材料不合格，鋼管結(jié)構(gòu)尺寸偏小、銹蝕、彎曲、存在裂紋，扣件質(zhì)量不合格等，導(dǎo)致支撐桿件破壞，引起支架坍塌。

（2）基礎(chǔ)不符合設(shè)計(jì)要求：基礎(chǔ)承載力偏低，基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降，基礎(chǔ)局部破壞承載力下降，導(dǎo)致支架整體失穩(wěn)。

（3）支架搭設(shè)不符合設(shè)計(jì)要求：豎桿縱、橫向間距偏大，不在同一直線上，底部缺少墊板，豎桿上、下端存在懸空，掃地桿（頂托縱橫向桿）距地面（頂面）距離偏大，剪刀撐設(shè)置不合理（數(shù)量偏少、缺少縱向、水平剪刀撐），水平桿安裝不到位等，導(dǎo)致支架部分構(gòu)件受力過大，結(jié)構(gòu)整體性變差，引起支架破壞。

（4）混凝土澆筑：混凝土未按工藝要求分層澆筑，存在局部集中荷載。

（5）支架拆除：支架拆除順序不合理。

2.2 梁式支架

（1）鋼管樁、柱等支撐結(jié)構(gòu)材料不合格：鋼管直徑偏小，管壁偏小，鋼管不順直，鋼管銹蝕等。

（2）鋼管樁、基礎(chǔ)承載力不足：鋼管樁、地基基礎(chǔ)（擴(kuò)大基礎(chǔ)）承載力偏低，導(dǎo)致支架整體下沉或傾覆。

（3）支架搭設(shè)不符合設(shè)計(jì)要求：支撐鋼管樁接長(zhǎng)接頭焊接不合格、不順直，連接桿件焊接不牢固，多片梁之間橫向連接不夠（數(shù)量偏少、連接不牢），梁部支撐點(diǎn)未加固，受力不在節(jié)點(diǎn)上等。

（4）混凝土澆筑：混凝土未按工藝要求分層澆筑，存在局部集中荷載。

（5）支架拆除：支架拆除順序不合理。

2.3 小 結(jié)

綜合上述原因可知，支架坍塌的主要原因是支架本身質(zhì)量問題，支架存在的質(zhì)量問題都應(yīng)在支架預(yù)壓試驗(yàn)中被判斷出來，但在支架預(yù)壓時(shí)還會(huì)發(fā)生坍塌事故，這說明支架預(yù)壓方案本身存在問題。

3 支架預(yù)壓

支架預(yù)壓是檢驗(yàn)支架安裝質(zhì)量的關(guān)鍵，支架預(yù)壓能準(zhǔn)確檢驗(yàn)支架的實(shí)際承載能力。可以說，支架坍塌都與支架預(yù)壓（靜載試驗(yàn)）不當(dāng)有關(guān)。下面對(duì)支架預(yù)壓質(zhì)量控制進(jìn)行解析。

3.1 支架預(yù)壓?jiǎn)栴}分析

（1）荷載不準(zhǔn)確：偏大，支架預(yù)壓時(shí)坍塌；偏小，澆筑混凝土?xí)r坍塌。

（2）變形觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置不合理：不能準(zhǔn)確、客觀地反映支架變形情況，易發(fā)生誤判，錯(cuò)過最佳處理時(shí)機(jī)，從而引起支架破壞或坍塌。

（3）分級(jí)加載不當(dāng)：每次加載過大，每級(jí)加載需要時(shí)間較長(zhǎng)；加載過程中缺乏觀測(cè)，對(duì)有缺陷的支架極易在加載過程中發(fā)生坍塌。

（4）未設(shè)置中止或終止加載前提條件：易發(fā)生盲目加載，導(dǎo)致支架發(fā)生破壞或坍塌。

3.2 現(xiàn)行支架預(yù)壓規(guī)程與單樁靜載試驗(yàn)規(guī)程比較

支架預(yù)壓有專門的規(guī)范《鋼管滿堂支架預(yù)壓技術(shù)規(guī)程》，與支架預(yù)壓相似的樁基靜載試驗(yàn)也有相關(guān)規(guī)范《單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)規(guī)程》，對(duì)這兩個(gè)規(guī)程作以下比較（見表1）。

表1 支架預(yù)壓技術(shù)規(guī)程與單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)規(guī)程比較

3.3 支架預(yù)壓方案的優(yōu)化

通過比較可以看出：支架預(yù)壓加載分級(jí)較粗，加載速度慢；沉降觀測(cè)間隔時(shí)間長(zhǎng)，支架預(yù)壓沒有終止加載條件；支架預(yù)壓規(guī)程是基于支架是合格的情況下進(jìn)行的，主要目的僅是檢驗(yàn)支架是否滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)測(cè)出支架彈性變形和非彈性變形量，為支架設(shè)置預(yù)拱度提供依據(jù)，對(duì)于有缺陷的支架極易在預(yù)壓時(shí)發(fā)生破壞。單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)樁基的實(shí)際承載能力，已考慮到不滿足設(shè)計(jì)要求的情況，可以避免樁基被壓破壞。

從安全性方面考慮，樁基靜載試驗(yàn)方法值得借鑒。假定支架可能存在質(zhì)量缺陷，將支架預(yù)壓試驗(yàn)方法作以下優(yōu)化：

（1）加載分4～5級(jí)，將最后一級(jí)改為10% 或5%；

（2）由于每級(jí)加載持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，沉降（變形）觀測(cè)很難做到時(shí)時(shí)觀測(cè)，在加載過程中出現(xiàn)破壞也難以被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，因而建議在加載全過程中采用激光束進(jìn)行不間斷監(jiān)測(cè)，一旦達(dá)到預(yù)警值，立即暫停加載，并縮短加載完成后的觀測(cè)間隔，待較穩(wěn)定后，再延長(zhǎng)觀測(cè)間隔時(shí)間；

（3）增設(shè)終止加載條件，一旦達(dá)到終止條件，立即停止加載以防支架受損；同時(shí)增加對(duì)支架水平位移的觀測(cè)，支架整體失穩(wěn)一般會(huì)產(chǎn)生水平位移。

3.4 支架預(yù)壓試驗(yàn)要點(diǎn)

（1）支架預(yù)壓試驗(yàn)的前提條件：應(yīng)在支架驗(yàn)收合格后進(jìn)行。

（2）觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)：當(dāng)結(jié)構(gòu)跨徑不超過40m 時(shí)，沿結(jié)構(gòu)的縱向每隔1/4跨徑應(yīng)布置一個(gè)觀測(cè)斷面；當(dāng)結(jié)構(gòu)跨徑＞40m 時(shí)，縱向相鄰觀測(cè)斷面之間距離不得＞10m；每個(gè)觀測(cè)斷面上的觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)不少于5個(gè)，且對(duì)稱布置；每組觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)在支架頂部和支架底部對(duì)應(yīng)位置上布設(shè)（支架預(yù)壓規(guī)范要求）。

（3）加載：支架預(yù)壓加載過程可分為4級(jí)進(jìn)行，依次施加的荷載應(yīng)為單元內(nèi)預(yù)壓荷載值的60%、80%、90% 和100%，當(dāng)沉降或變形較大時(shí)，最后一級(jí)可分兩次加載（觀測(cè)時(shí)間可適當(dāng)放寬）。縱向加載時(shí)，應(yīng)從跨中開始向支點(diǎn)處進(jìn)行對(duì)稱布載；橫向加載時(shí)，應(yīng)從結(jié)構(gòu)中心線向兩側(cè)進(jìn)行對(duì)稱布載，加載重量要求準(zhǔn)確，加載要均勻，且符合實(shí)際澆筑時(shí)的重量分布。值得注意的是，直到本級(jí)加載沉降（變形）觀測(cè)穩(wěn)定后，方可進(jìn)行下一級(jí)加載。

（4）沉降觀測(cè)：加載過程中采用激光束進(jìn)行不間斷觀測(cè)。加載完成后，每30min 觀測(cè)1次；每小時(shí)沉降小于0.2mm 時(shí)，每6h 觀測(cè)1次；無變化時(shí)，每12h 觀測(cè)1次。連續(xù)2次沉降小于2mm，視為穩(wěn)定，方可繼續(xù)加載。

（5）終止加載條件：總沉降量和變形量達(dá)到支架設(shè)計(jì)沉降量和變形量時(shí)，暫停加載，對(duì)支架、支架基礎(chǔ)、沉降變形速率進(jìn)行檢查分析，并進(jìn)行沉降觀測(cè)。若無法穩(wěn)定，則終止加載；若能夠穩(wěn)定，則對(duì)支架檢查無異常（含基礎(chǔ)）后，可再加載 5%，沉降量超過設(shè)計(jì)值后，終止加載。激光束預(yù)警值按支架設(shè)計(jì)變形量設(shè)置。

（6）卸載：達(dá)到預(yù)計(jì)加載量且觀測(cè)穩(wěn)定后或達(dá)到終止加載條件后，可先卸載至現(xiàn)澆構(gòu)件重量，卸載后 6 h 觀測(cè)支架回彈量，最后一次性卸完全部荷載。卸載后 6 h 觀測(cè)支架回彈量。支架兩側(cè)應(yīng)對(duì)稱、均衡、同步卸載。

（7）支架未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的處理：對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，復(fù)核實(shí)際加載重量，檢查支架變形及支架基礎(chǔ)變形情況，查明原因并進(jìn)行針對(duì)性處理后再重新預(yù)壓。

3.5 激光束觀測(cè)報(bào)警點(diǎn)的設(shè)置方法介紹

3.5.1 材料器材

（1）激光筆若干（每跨約 6 支）。

（2）觀測(cè)靶（見圖 1）：用 200 mm×200 mm 的薄鐵皮或塑料片，在中心開 1 個(gè) a mm×b mm 的矩形孔（a：2倍的設(shè)計(jì)橫向變形值，b：2 倍的支架沉降量），要求該塑料片通過卡子或夾子能固定于需要觀測(cè)的點(diǎn)處，備若干個(gè)。

圖1 觀測(cè)靶示意圖

3.5.2 設(shè)置方法

將激光筆固定在墩身兩側(cè)（相互復(fù)核），上、中、下各固定 1 支激光筆，使光束水平穿過支架（通視），照向鄰墩；觀測(cè)靶分上、中、下三層分別布置，縱向固定在需要觀測(cè)的點(diǎn)上，調(diào)整觀測(cè)靶使激光束穿過靶心矩形孔中心（一般每層可布置 3 個(gè)，跨中、1/4、3/4 跨），并在鄰墩布置激光束接收靶；接收靶為一未開孔的觀測(cè)靶，在靶心畫一圓圈，使激光束照在靶心（可復(fù)核激光筆是否移位）。

觀測(cè)靶安裝好后，在觀測(cè)靶與鋼管連接處做好標(biāo)記，以便判斷觀測(cè)靶與鋼管件之間是否發(fā)生錯(cuò)動(dòng)。同理，可在支架跨中斷面，橫向布置 1 組觀測(cè)靶，以便觀察支架縱向水平位移。

3.5.3 觀測(cè)方法

在支架預(yù)壓過程中，可一直或間斷地打開激光筆。當(dāng)支架觀測(cè)點(diǎn)發(fā)生變形、超過觀測(cè)靶 1/2 矩形孔距離時(shí)，即會(huì)遮擋激光束，接收靶上的激光光斑消失（自動(dòng)報(bào)警），以此時(shí)時(shí)監(jiān)控支架變形情況，一旦報(bào)警，及時(shí)處理即可。

4 結(jié) 語

通過上述總結(jié)歸納表明，現(xiàn)澆支架施工是一個(gè)系統(tǒng)工程，支架施工過程中質(zhì)量控制是關(guān)鍵。支架預(yù)壓既是支架施工的安全保證，又是對(duì)支架搭設(shè)最終質(zhì)量的檢驗(yàn)，同時(shí)也是高風(fēng)險(xiǎn)的試驗(yàn)項(xiàng)目，完善的支架預(yù)壓方案，在很大程度上可降低現(xiàn)澆支架施工的安全風(fēng)險(xiǎn)。若延伸激光束觀測(cè)系統(tǒng)的使用方法，可在支架使用中既能對(duì)支架進(jìn)行全過程變形觀測(cè)，又可用于模板變形觀測(cè)，從而滿足預(yù)警條件，最終達(dá)到及時(shí)處理、確保施工安全的目的。