扣件式鋼管高大模板支架施工的安全管理研究

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摘要：扣件式高大模板支架是我國建筑業中高大模板施工中通用的支架結構，具有拆裝方便、搭設靈活、承載力較高、相對經濟等優點。但是，由于施工中安全管理工作不到位，常常導致安全事故的發生，因此，對扣件式高大模板支架施工的安全管理展開研究十分必要。本文分析了扣件式高大模板支架失穩的原因及影響因素，并介紹了扣件式高大模板支架的安全控制措施，以望能為有關需要提供幫助。

關鍵詞：扣件式鋼管支架；高大模板；安全管理；失穩特性分析

引言

隨著我國社會經濟和建筑業的快速發展，建筑工程的規模也不斷擴張，為滿足建筑所需內部空間建筑功能的需求，扣件式鋼管高大模板支架在建筑施工中被廣泛應用。但是由于目前建筑施工中扣件式鋼管高大模板支架失穩并且坍塌等事故時常發生，造成嚴重的人員傷亡和財產損失。因此，加強扣件式高大模板支架施工的安全管理，最大程度地降低安全事故發生頻率成為亟需探討的重要課題。

1 扣件式鋼管高大模板支架概述

根據住建部頒發的《建設工程高大模板支撐系統施工安全監督管理導則》有關規定，支撐高度超過8m，或搭設高度超過18m，或施工荷載大于15KN/m2，或集中線荷載大于20KN/m的模板支撐系統均稱為高大模板支撐體系。

在高大模板支撐體系中，扣件式鋼管支架是目前應用較為普遍的一種支撐形式。扣件式鋼管支架是由鋼管通過扣件相連接而形成的臨時性空間結構，由立桿、水平桿、剪刀撐等部件組成。作為主要受力結構，其穩定與否直接影響到整個模板支撐系統的安全。

2 扣件式鋼管支架失穩特性分析

模板支架是為滿足上部施工需要而搭設的臨時性結構，其上部荷載作用形式、搭設的構造情況等均對其穩定性造成影響。國內相關專家通過建立不同的計算模型，經過大量實驗、計算，對荷載加載、構造措施、搭設參數等對鋼管支架穩定性的影響進行了研究，得到了大量的實驗數據，為分析鋼管支架的失穩特性提供了依據。

2.1 局部加載對模板支架極限承載力的影響

為能準確的說明問題，采用8步8跨的計算模型，立桿間距1.2m，步距1.2m，立桿伸出頂層橫桿的距離a為0.2m。水平剪刀撐每4步設置一道，豎向剪刀撐每4跨設置一道，雙向布置，取初始彎曲率1‰。依次在立桿頂端施加1/4、2/4、3/4、4/4的豎向荷載。經過加載試驗，得其實驗數據見表1。

表1 局部加載對模板支架的極限承載力（kN）

通過對以上數據的分析，當施加4/4荷載時，模板支架的極限承載力最小。可見荷載的不均勻性對模板支架極限承載力的影響并不明顯，荷載滿布情況為模板支架的最不利荷載布置。

2.2 豎向荷載作用下構造措施對模板支架極限承載力的影響

為了較全面的說明問題，現仍采用8步8跨的計算模型，立桿間距1.2m，步距1.2m，立桿伸出頂層橫桿的距離a為0.2m，按照幾種不同的構造措施搭設支架并施加一定的荷載，測定其失穩的狀況，研究構造措施對極限承載力的影響。其結果見表2

表2 不同構造措施下支架的極限承載力

由上表可以看出，當兩個方向均未設豎向剪刀撐時，極限承載力降低明顯，達到55.3%。由此可見，縱橫雙方向均設置豎向剪刀撐是提高極限承載力的一項重要措施。而這一點在搭設鋼管支架的施工中又是極易被忽視的，剪刀撐的缺失或搭設不合理的現象為鋼管支架失穩破壞留下了隱患，應格外引起重視。

2.3 豎向荷載作用下搭設參數對模板支架失穩特性的影響

（1）立桿步距、立桿超出頂層水平桿的長度

a、立桿間距、模板搭設高度對失穩特性的影響仍以模板支架模型為研究對象，討論立桿步距h、立桿超出頂層水平桿長度a、立桿間距、模板搭設高度、模板搭設面積對支架失穩特性的影響。

首先通過加載試驗得出臨界荷載與h、a的關系如表3。

表3 不同h、a時臨界荷載

從表3可以看出，當h一定時，a越大則臨界荷載越低；當a一定時，h越大則臨界荷載越低。

在搭設鋼管支架時，為減少工作量及通行方便，鋼管支架的步距往往設的較大，而在搭設到支架頂部時，為方便支模操作，頂層水平桿設的較低，導致立桿支撐點距其距離較大。這些因素也是造成鋼管支架失穩的原因之一。

（2）不同立桿間距對臨界荷載的影響

以立桿步距為1.2m的8跨8步支架為研究對象，a取0.2m，水平剪刀撐間距4步，豎向剪刀撐間距4跨，通過加載試驗得出立桿間距取0.6m～1.5m時支架的臨界荷載。

從表4可以看出，立桿間距對臨界荷載的影響顯著，臨界荷載隨著立桿間距的增加而減小。

表4 不同立桿間距時的臨界荷載

立管間距是決定鋼管支架承載力的一個重要因素。立管間距的大小必須經過設計計算來確定。在實際施工中僅憑經驗而非設計計算進行模板支架的搭設或雖有鋼管支架的搭設方案但在搭設時不按搭設方案執行，導致立桿間距的確定較為隨意。所有這些也均構成了鋼管支架失穩的重要安全隱患。

2.4 豎向荷載作用下搭設步數對模板支架極限承載力的影響

采用縱向、橫向均為8跨的計算模型，立桿間距為1.2m，步距為1.2m，a取0.2m，初始彎曲率取1‰，計算出搭設步數為4步、8步、12步以及16步的支架在豎向荷載作用下的極限承載力，計算結果見表5。

表5 不同搭設步數模板支架的極限承載力

由表5可以看出，隨著搭設步數的增加，支架的極限承載力逐步降低，尤其是有4步增加到8步時，由于此時搭設高度已經大于8m，已經屬于高大模板支架范疇之內，支架的極限承載力降低幅度較為明顯，對于這一點在進行模板支架設計時應該給與足夠的注意。

2.5 考慮水平荷載作用時構造措施對模板極限承載力的影響

仍采用3.1計算模型，通過加載試驗計算具有完備構造措施、有部分構造措施、無構造措施情況下模板支架的極限承載力，結果見表6。

表6 不同構造措施下水平荷載對模板支架極限承載力的影響

由表6可以看出，當沒有沿水平荷載的作用方向設豎向剪刀撐時，極限承載力下降幅度達到了近30%，當兩個方向均未設豎向剪刀撐時，極限承載力下降幅度最大，達到了37%。

由此可見，完備的構造措施是抵抗水平荷載的必備條件。根據《混凝土結構工程施工規范》GB50666-2011的規定，模板支架所承受的水平荷載主要有：風荷載、混凝土下料產生的水平荷載、泵送混凝土或不均勻堆載等因素產生的附加水平荷載。

3 人為因素對模板支架安全性的影響

模板支架從設計、搭設到使用，每一個環節都要受到人為因素的影響，人為過失的普遍存在也是影響模板支架安全性的一個重要因素。

人為過失包括對不合格搭設材料的選用、搭設過程的操作過失，模板支架的不規范使用等。

（1）不合格材料的選用。

（2）搭設過程的操作過失。

（3）使用過程的過失。

4 扣件式鋼管支架的安全控制

4.1 扣件式鋼管支架搭設方案的安全控制

（1）在編制鋼管支架搭設方案時應首先對模板及其支撐系統進行初步設計，初步確定鋼管支架的各種搭設參數。然后按照現行施工規范要求進行驗算，并根據驗算結果對原來所作的初步設計進行調整，最后形成最終的鋼管支架的設計圖。

（2）在編制搭設方案時，扣件式鋼管支架的搭設要求應滿足現行《混凝土結構工程施工規范》GB50666-2011，《建筑施工模板安全技術規范》JGJ162-2008，同時尚應滿足《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》JGJ130-2011規定，明確各種桿件的搭設要求及扣件螺栓緊固力矩的具體數值。

4.2 扣件式鋼管支架搭設方案的審批控制

根據《建設工程高大模板支撐系統施工安全監督管理導則》、《危險性較大分部分項工程管理辦法》等要求，高大模板及其支撐系統應由具有相應資質的工程技術人員編制專項施工方案。在編制完成后由本單位技術負責人進行審批，之后報請當地建筑施工安全管理部門組織專家進行安全論證，通過論證確認安全可行之后，方可實施。

4.3 扣件式鋼管支架搭設施工的安全控制

（1）項目部工程技術人員應根據經過論證的模板支架的搭設方案對操作班組工人進行施工技術交底。使操作人員明確模板支架搭設的技術要求，安全注意事項。

（2）在搭設模板支架之前，應認真檢查支架立桿下地基情況，立桿下應鋪墊不小于50mm厚的木板。在搭設立桿時尚應在立桿上搭設掃地桿。

（3）操作工人在搭設鋼管支架時，應使用力矩扳手，按照規范要求的力矩數值緊固扣件螺栓，其螺栓擰緊扭力矩不應小于40N·m，且不應大于65N·m.鋼管接長使用對接扣件，不得虛接，以免支架在承受上部荷載時，立桿受力不均。

4.4 扣件式鋼管支架的使用安全控制

（1）對于模板支架來說，其立桿所受最大荷載即出現于混凝土的澆筑過程中，破壞也往往發生在混凝土澆筑期間。因此，在澆筑混凝土之前應編制混凝土澆筑方案，科學、合理地確定混凝土澆筑的方向、混凝土澆筑方式。對于鋼筋混凝土框架結構高大模板來說，應先澆筑框架柱或剪力墻混凝土，然后再搭設梁板結構的模板及其支架，高大模板支架應與框架柱或墻用連接件連接牢固，以確保模板支架的穩定。

（2）使用泵送混凝土時，泵管應設單獨支架進行固定，不得與模板支架相連。

（3）使用料斗澆筑混凝土時，要嚴格控制混凝土放料高度不超過500mm。

（4）鋼管支架應單獨自成體系，腳手架、上料平臺等設施不得與鋼管支架相連。

5 結語

綜上所述，扣件式鋼管高大模板支持體系是我國目前使用量最大、應用最普遍的一種模板支撐形式，其安全管理工作十分重要。工作人員在建筑施工時要充分認識到扣件式鋼管高大模板支架的特性，認真貫徹執行規范和有關規定，嚴格進行安全控制工作，以保障扣件式高大模板支架的穩定性，從而防止安全事故的發生。

參考文獻：

[1]趙娣.扣件式高支模架安全施工方案評審程序[D].鄭州大學.2014

[2]連崇波.淺談高大模板扣件式鋼管支撐體系安全監管[J].福建建材.2013（06）

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和前節砼管連接在一起，頂進就位后用砂漿及填縫料將管間縫隙密封。本方案采用16T吊車下管，吊車使用完畢后應調離現場，避免對頂管作業人員產生危險。

3.3 頂進

頂進利用千斤頂頂出鎬在后背不動的情況下將頂進管子推向前進，其過程如下：

（1）安裝好頂鐵、擠牢，管前端已挖一定長度土后，啟動油泵，千斤頂進油，活塞伸出一個工作行程，將管子推向一定距離；

（2）停止油泵，打開控制閥，千斤頂回油，活塞縮回；

（3）添加頂鐵，重復上述操作，直至需要安裝下一節管子為止。

3.4 出土

人工將土由管內運到工作井位置，裝入手推車，然后用鋼索繩吊裝到井上，倒在井上一側。堆積量足夠時，用自卸車運走。

3.5 測量與校正

3.5.1平面控制

為確保兩井間頂管貫通，在兩端頭井附近埋設地面導線點，利用空導點和地面導線點，以導線測量形式，將平面控制成果引測到施工現場。

井上座標點向井下傳遞采用聯系三角形方式，點位由鉛垂儀垂直投設。井下控制頂進方向的基準點用鋼架埋設成固定點，采用激光經緯儀跟蹤觀測機頭偏差方向。

3.5.2高程控制

利用施工區域附近的已知高級水準點，布設等級水準路線，將高程引測到工作井附近，并設立施工高程控制點。地面高程傳遞到井下時用鋼尺垂直懸掛，下系至標準拉力線錘，然后地面、井下兩臺水準儀同時觀測。井下布設2～3個地下起始高程控制點。

4 結束語

經過現場施工的實際情況，該項施工方法能夠滿足市政工程的需要，并克服了施工難度大、工期短的困難，適用于市政工程環境及條件受限制的區域。本文對施工的每個環節從工作坑、到頂進、下管、挖土、出土、測量等施工工藝進行了探討，并提出了施工時的安全防護措施，為完善和推廣頂管施工工藝提供了依據。

參考文獻：

[1]余彬泉.陳傳燦.頂管施工技術.1998

[2]中國地質大學（武漢）.頂管施工技術及驗收規范.2007