林天堂

福建省潯益建筑工程有限公司

1 引言

《建設(shè)工程高大模板支撐系統(tǒng)施工安全監(jiān)督管理導(dǎo)則》要求：高大模板支撐體系是指混凝土構(gòu)件的支模高度大于8m，或者搭設(shè)跨度大于18m，或者上覆總荷載超過15kN/m2，或集中線荷載超過20kN/m 的高大模板支撐體系。其中在高模支撐體系中扣件式鋼管支撐最為普遍，設(shè)計(jì)和施工階段的安全、合理性也受到工程單位普遍關(guān)注。

我國建筑、橋梁工程中常采用高大模板，但是模板支撐體系坍塌事故頻發(fā)，一方面影響工程質(zhì)量，其次對施工人員的安全也產(chǎn)生了嚴(yán)重威脅，給國家和人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)造成了嚴(yán)重?fù)p失。因此，保障扣件式鋼管支撐的施工質(zhì)量，是高大支撐安全穩(wěn)定的重要前提。

2 影響高大模板支撐安全的常見因素

2.1 支撐材料不滿足設(shè)計(jì)要求

支撐系統(tǒng)采用的材料不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。常常有以下兩因素導(dǎo)致，其一施工方縮減成本，采購質(zhì)量低劣的管材；其次材料在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中，未有效防止雨水，擠壓等造成的腐蝕和擠壓破壞，一定程度上降低鋼管支撐的承載力[1]；具體如下：

（1）支撐體系采用的管件、連接件的產(chǎn)品生產(chǎn)許可證、質(zhì)量合格證明、復(fù)檢材料等資料不全。不能按規(guī)范要求為支撐材料、附件進(jìn)場使用前進(jìn)行抽樣復(fù)檢[2]。

（2）對進(jìn)場的支撐管件、連接件把關(guān)不嚴(yán)，使不符合質(zhì)量要求的支撐材料進(jìn)場使用。對重復(fù)使用的支撐材料、附件儲(chǔ)藏保護(hù)不到位，維修不及時(shí)，重復(fù)使用率高。致使一些質(zhì)量達(dá)不到要求的支撐材料、附件仍在重復(fù)使用。事故發(fā)生時(shí)相當(dāng)一部分扣件破壞形式不是變形而是直接斷裂，扣件的質(zhì)量存在隱患。

2.2 構(gòu)造措施不得當(dāng)

鋼管支撐搭設(shè)過程中未按規(guī)范要求搭設(shè)模板支撐體系，搭建的支撐體系不足以支撐施工荷載，當(dāng)施工荷載過于集中超過模板支撐體系的承載能力，或者偏心荷載過大時(shí)，均會(huì)使支撐管件發(fā)生失穩(wěn)，導(dǎo)致支撐體系坍塌。以下是導(dǎo)致安全事故發(fā)生的主要構(gòu)造因素。

（1）未按規(guī)定設(shè)置水平桿。在一些模板支撐體系設(shè)計(jì)時(shí)，忽略了水平支撐的設(shè)計(jì)，導(dǎo)致支撐設(shè)計(jì)不完整、設(shè)計(jì)失誤而產(chǎn)生安全事故。

（2）施工中立桿頂部采用搭接的方式，未按規(guī)范在立桿頂部沒有采用U 型可調(diào)支托。由于立桿頂部采用搭接的方式立桿產(chǎn)生了偏心受力，增加了彎矩，使搭接扣件的抗滑力小于上部立桿承受的荷載，上部立桿向下滑動(dòng)，模板支撐體系發(fā)生了變形，從而導(dǎo)致坍塌。

（3）支撐體系荷載傳遞方式應(yīng)為將梁上的荷載傳遞給立桿，不能通過梁下水平橫桿傳遞給立桿。該方法使水平桿受到的彎矩提高，扣件的抗滑力達(dá)不到規(guī)范要求，從而導(dǎo)致扣件容易脫離，造成安全隱患。

（4）水平或豎向剪刀撐的設(shè)置不滿足規(guī)范要求，達(dá)不到支撐體系穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)。

3 高大模板支撐工程的安全策略

（1）對支撐工程施工方案進(jìn)行可行性分析，對施工單位提出的施工方案應(yīng)組織相關(guān)領(lǐng)域的專家組進(jìn)行方案論證，對方案的可行性、穩(wěn)定性、安全性提出建設(shè)性意見，確保方案順利實(shí)施。

（2）嚴(yán)格落實(shí)技術(shù)方案審查程序。施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人應(yīng)對施工方案可行性進(jìn)行審核，并上報(bào)監(jiān)理部門進(jìn)行復(fù)核，審核通過后實(shí)施。

（3）加強(qiáng)對安全施工方案實(shí)施的監(jiān)督。在確定了安全施工方案后，施工單位應(yīng)嚴(yán)格自檢程序，做好安全管理預(yù)警方案，完善安全生產(chǎn)體系和操作規(guī)程。為有效落實(shí)安全措施，應(yīng)增加各部門之間的溝通，對發(fā)現(xiàn)的不安全因素及時(shí)上報(bào)主管部門。

4 扣件式高大模板支撐設(shè)計(jì)方案

4.1 工程背景

德化縣盛鳳橋工程位于德化縣潯中鎮(zhèn)城東工業(yè)區(qū)鳳洋片區(qū)內(nèi)，橋梁上跨浐溪，是鳳洋片區(qū)東西地塊交通運(yùn)輸?shù)闹匾B接通道。橋長68.2m，采用19.5m+25m+19.5m 三跨上承式拱橋，橋?qū)?7.5m，建筑面積1193.5m2。邊跨和中跨拱圈的主拱圈高度為0.7m，拱箱寬度為17.5m，上部布置10道截面為圓曲線的跨徑為2m 的腹拱，高度為0.15m，根據(jù)受力特點(diǎn)，為腹拱安裝布置無鉸拱和兩鉸拱。其中主拱圈模板支架最大高度為11.9m，超出8m的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，屬于高大模板。

4.2 設(shè)計(jì)方案

主拱圈底模：采用厚度為15 mm 的18mm×1850mm×925mm多層木膠合板；小楞木采用45mm×90mm松木，垂直橋跨布置；主楞采用100mm×100mm方木或80mm×80mm方鋼，主楞布置在縱向和橫向上，承于支撐架立桿的U型支托上。

拱圈側(cè)模：用18mm 厚膠合板；橫向小楞用45mm×90mm，斜撐采用50mm×50mm方木。

支撐體系：用Ф48.3mm×3.6mm 鋼管和扣件連接，立桿頂部采用可調(diào)U型頂托受力。拱圈模板和支架搭設(shè)參數(shù)詳見表3.1，

表1 主拱圈板模板及支架設(shè)計(jì)參數(shù)

4.3 支架搭設(shè)

（1）首先將50mm 厚，大于兩跨長度的墊板或仰鋪槽鋼設(shè)置在立桿底部。

（2）將立桿按照設(shè)計(jì)要求的間距沿拱圈板縱橫方向排列。鋼管支架布設(shè)完畢后，在距離地面200 mm 用Ф48.3×3.6 的鋼管布置一層掃地桿，再依照規(guī)范要求設(shè)置縱向和橫向水平桿，最后在立桿上設(shè)置可調(diào)節(jié)頂托，并在頂托上布置托梁。

（3）鋼管立桿施工安裝時(shí)，要遵循在縱橫方向整齊布置，立桿安裝垂直，穩(wěn)固的原則。

（4）須將立桿墊木或仰鋪槽鋼水平置于混凝土墊層上，不得隨意將其置于地基或蓬松的砂石面上。立桿上接頂托與支架頂層橫桿的距離高度應(yīng)小于300mm。

（5）任何位置處的立桿采用對接扣件連接的方式進(jìn)行接長，接頭位置要求如圖1（a）所示。

（6）所有位置處的水平桿采用對接扣件連接的方式進(jìn)行接長，嚴(yán)禁搭接，每步水平桿縱橫方向必須拉通，水平對接接頭位置要求如圖1（b）所示。

圖1

（7）模板支架四周滿布豎向剪刀撐，中部每間隔4 至5 排布置一層縱橫向剪刀撐，從底到頂均依照此規(guī)則布置；剪刀撐要拉緊扣實(shí)，確保支撐體系的穩(wěn)定性，如圖2所示。

圖2 加強(qiáng)型水平、豎向剪刀撐布置圖

注：

1——水平剪刀撐；2——豎向剪刀撐；3——掃地桿設(shè)置層。

4.4 施工質(zhì)量控制

（1）支架搭設(shè)前熟悉設(shè)計(jì)方案，牢記立桿、剪刀撐、水平桿位置的布置，并利用墨斗在地面上彈出立桿位置[2]。

（2）布設(shè)立桿時(shí)，采用經(jīng)緯儀沿縱橫方向進(jìn)行投測。布置水平桿時(shí)利用紅外水平儀測量是否水平，嚴(yán)格把控立桿的豎向偏差、水平桿的橫向偏差滿足《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》要求。

（3）高大模板支撐系統(tǒng)施工過程中不得集中堆載，嚴(yán)格控制實(shí)際施工荷載，如出現(xiàn)過載情況，采取有效控制措施。

（4）澆筑過程中，安排技術(shù)人員檢查支架和支承，對支撐體系進(jìn)行位移和變形監(jiān)測。

5 BIM技術(shù)在高大模板支撐中的新應(yīng)用

BIM 作為一項(xiàng)新興技術(shù)，可以解決模板工程設(shè)計(jì)過程中計(jì)算、繪圖和提交等問題。因此，將BIM技術(shù)應(yīng)用在高大模板施工中，確保模板和支撐系統(tǒng)的安全性和可靠性，并實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)合理性有著重要現(xiàn)實(shí)意義[3]。

采用BIM-3D技術(shù)可以對支撐系統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)行碰撞檢測，以減少實(shí)際施工過程中的問題，提高施工效率并減少成本；同時(shí)利用BIM 技術(shù)可以將平面圖轉(zhuǎn)化為三維圖形，并預(yù)先設(shè)計(jì)支撐系統(tǒng)模型的構(gòu)造方案。伴隨圖紙的變化，可以迅速調(diào)整BIM 模型，首先判斷立體化虛擬環(huán)境中的解決方案是否達(dá)到要求，從而替代傳統(tǒng)的施工流程，提高效率，降低成本。

6 結(jié)論

經(jīng)分析知，支撐材料質(zhì)量和構(gòu)造措施是否滿足設(shè)計(jì)要求對高大模板支撐體系的安全和穩(wěn)定有著直接影響，本文結(jié)合工程實(shí)例著重從方案設(shè)計(jì)和支架底座地面支承點(diǎn)的處理；嚴(yán)格控制對立桿、水平桿、剪刀撐斜桿的布設(shè)來加強(qiáng)架體的穩(wěn)定性；并介紹了BIM這一新興技術(shù)在模板支撐結(jié)構(gòu)建模、碰撞檢測，平面圖立體化的應(yīng)用，通過多方位的控制來保障高大模板支撐體系的安全。