高大模板支撐體系的施工技術及安全控制措施探討

莊向陽

廈門興海灣工程管理有限公司（361000）

高大模板支撐體系的施工技術及安全控制措施探討

莊向陽

廈門興海灣工程管理有限公司（361000）

隨著現代建筑高度不斷提升的過程中，高大模板支撐體系在建筑中應用的范圍不斷擴大，高大模板支撐體系施工的技術水平不僅對施工的安全性和質量構成直接的影響，建筑的使用性能也會產生重要的影響，所以高大模板支撐體系施工受到越來越廣泛的關注。文章為對高大模板支撐體系產生更加全面的認識，推動其應用水平的提升，結合翔安企業總部會館啟動示范區工程高大模板施工實例，針對高大模板支撐體系的施工技術及控制措施展開探討。

高大模板支撐體系;施工技術;控制措施

1 高大模板工程概況

翔安企業總部會館啟動示范區工程，建設地點位于廈門市翔安區翔安大道西側，總建筑面積約14萬平方，建筑功能為辦公樓及酒店，工程總造價4.0億元。本項目工程開工時間為2013年3月14日，2015年4月30日完成本項目工程竣工驗收。

根據《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》（建質【2009】87號）文件規定，屬于超過一定規模的危險性較大的分部分項工程，必須編制高大模板支撐系統安全專項施工方案，并組織專家論證審查。本項目工程模板支撐體系最大框架梁截面尺寸為500 mm×1 750 mm，集中線荷載為32.7 kN/m，屬于超重體系，高大模板施工方案于2013年7月7日通過廈門市建筑行業協會建設施工安全專業委員會組織召開專家評審會，并按專家評審的報告對施工方案進行修改，修改后于2013年7月20日經施工單位技術負責人、項目總監理工程師、建設單位項目負責人簽字后組織實施。

依據10年來國內眾多工程項目因模板支撐系統失穩，導致模板工程坍塌事故，造成重大傷亡事故等案例屢屢發生，同時特別吸取2016年11月24日江西宜春市豐城發電廠三期在建項目發生冷卻塔施工平臺坍塌特別重大事故的案例教訓，文章結合翔安企業總部會館啟動示范區工程，針對高大模板支撐體系的施工技術及安全控制措施展開探討。

2 施工技術

2.1 支撐體系材料選擇

1）模板及支撐架的材料選擇

模板均采用915 mm×1 830 mm×18 mm（厚）膠合板；木方主楞采用100 mm×100 mm木方，次楞采用50 mm×100 mm木方；墊板選用長度不少于2跨、寬度≥200 mm、厚度50 mm的通長木墊板；對拉螺栓選用M12的普通對拉螺栓。

2）鋼管、扣件、頂托等材料選擇

鋼管選用48.3 mm×3.6 mm鋼管及其配件。扣件采用可鍛鑄鐵制造的標準機件。頂托應采用標準可調U型托盤頂。

2.2 支撐體系結構構造

取框架梁截面尺寸500 mm×1 750 mm，集中線荷載32.7 kN/m；板厚為250 mm，施工總荷載11.4 kN/m2；跨度8.1 m為典型構件作為代表進行驗算。

圖1 地下室頂板高大模板支撐系統平面示意圖

圖2 梁模板支撐架立面簡圖

本工程支模方案采用扣件式鋼管腳手架支撐系統。立桿基礎座落在地下室頂板高大模板支撐系統立桿基礎為450 mm厚地下室底板。支撐架搭設高度4.3 m，立桿橫距設置3排，間距350 mm，立桿縱距330 mm，步距1 500 mm，對拉螺栓設置3道，縱距500 mm。梁底承重桿按照布置間距200 mm、350 mm、350 mm計算。

2.3 支撐體系驗算

結合翔安企業總部會館啟動示范區工程特點，本項目高大模板支撐系統主要是地下室頂板梁屬于超重模板支撐系統，最容易出現的問題就是立桿構件因為荷載超重，致使立桿變形，以及支撐架穩定性變小，出現壓穩破壞，造成整體坍塌重大事故，所以重點對立桿及支撐架穩定性進行計算。

1）立桿的穩定性計算

不考慮風荷載時,立桿的穩定性計算公式為：

其中：N——立桿的軸心壓力最大值，它包括橫桿的最大支座反力N1=9.752 kN(已經包括組合系數)，腳手架鋼管的自重N2=1.00×1.35×0.119× 4.300=0.689 kN，N=9.752+0.689=10.441 kN；i——計算立桿的截面回轉半徑，i=1.60 cm；A——立桿凈截面面積，A=4.239 cm2；W——立桿凈截面模量(抵抗矩),W=4.491 cm3；[f]——鋼管立桿抗壓強度設計值，[f]=205.00 N/mm2；a——立桿上端伸出頂層橫桿中心線至模板支撐點的長度，a=0.50 m；h——最大步距，h=1.50 m；l0——計算長度，取1.500+2× 0.500=2.500 m；λ——長細比，為2 500/16.0=157≥150不滿足要求；φ——軸心受壓立桿的穩定系數,由長細比l0/i查表得到0.287。

經計算得到σ=10 441/(0.287×424)=85.721 N/ mm2。

不考慮風荷載時立桿的穩定性計算σ<[f]，滿足要求。

考慮風荷載時,立桿的穩定性計算公式為：

風荷載設計值產生的立桿段彎矩MW計算公式：MW=0.9×1.4Wklah2/10

其中Wk——風荷載標準值(kN/m2)；Wk=uz× us×w0=0.500×1.000×0.126=0.063 kN/m2；h——立桿的步距，1.50 m；la——立桿迎風面的間距，1.10 m；lb——與迎風面垂直方向的立桿間距，0.33 m；風荷載產生的彎矩Mw=1.00×0.9×1.4×0.063×1.100× 1.500×1.500/10=0.020 kN.m；Nw——考慮風荷載時，立桿的軸心壓力最大值；Nw=9.752+1.00×1.35× 0.510+1.00×0.9×1.4×0.020/0.330=10.516 kN

經計算得到σ=10516/(0.287×424)+20 000/4 491=90.711 N/mm2。

考慮風荷載時立桿的穩定性計算σ<[f],滿足要求。

2）模板支架整體穩定性計算

依據《混凝土結構工程施工規范》GB 50666—2011：模板支架應按混凝土澆筑前和混凝土澆筑時兩種工況進行抗傾覆驗算。

支架的抗傾覆驗算應滿足下式要求：γ0M0

式中：M0——支架的傾覆力矩設計值；Mr——支架的抗傾覆力矩設計值。

支架自重產生抗傾覆力矩：MG1=0.9×0.510× 0.330×90(90+1)/2=620.637 kN·m。

模板自重產生抗傾覆力矩：MG2=0.9×0.300× 0.500×1.100×30.000/2=2.227 kN·m。

鋼筋混凝土自重產生抗傾覆力矩：MG3=0.9× 25.500×0.500×1.750×1.100×30.000/2=331.341kN·m

風荷載產生的傾覆力矩：Wk=0.500×1.000× 0.126=0.063 kN/m2；MW=1.4×0.063×1.100×4.300 2/ 2=0.897 kN·m。

附加水平荷載產生傾覆力矩：Msp=1.4×0.510× 1.100×30.000×4.300=101.317 kN·m。

工況一：混凝土澆筑前

傾覆力矩γ0M0=1.000×0.897=0.897 kN·m

抗傾覆力矩Mr=620.637+2.227=622.865 kN·m

澆筑前抗傾覆驗算γ0M0

工況二：混凝土澆筑時

傾覆力矩γ0M0=1.000×101.317=101.317 kN· m。

抗傾覆力矩Mr=620.637+2.227+331.341= 954.205 kN·m。

澆筑時抗傾覆驗算γ0M0

3 施工技術及安全控制措施

3.1 施工技術控制措施

1）模反支撐架搭設前應按規定做好對作業班組的安全技術交底。

2）確保立桿的垂直度，水平拉桿步距應嚴格按規范要求控制在1.5 m，且每一步距處及U型頂托底部的鋼管頂端應縱橫向各設一道水平拉桿（即在每步、每跨均應雙向設置水平拉桿）。

3）模板支撐架必須嚴格按規范要求設置固結點，應在有結構柱及剪力墻的部位，按豎向間距兩步架高與建筑結構柱或剪力墻設置一個鋼管抱柱或頂墻桿的固結點。

4）高大模板工程施工完畢后，由建設單位組織施工、監理、設計單位，同時邀請論證專家進行驗收，填寫《高大模板工程驗收監督通知書》，提前兩個工作日書面通知質量安全監督站，質量安全監督站將進行驗收監督。

5）高大模板工程驗收合格后，應填寫《高大模板工程專項驗收記錄表》，建設單位將《高大模板工程專項驗收記錄表》報送質量安全監督站后，方可進入下一道工序施工。

3.2安全控制措施

鋼筋安裝、混凝土澆筑過程及混凝土澆筑后等一系列實施過程均對模板支撐體系產生一定的影響，所以對模板支撐體系的安全控制措施須采取監測，保證施工過程的安全性，具體措施如下：

鑒于以上的三種原因，我們特制定如下的改進措施，加大畜牧局檔案管理工作的力度，把這項工作力爭做到實處，取得應有的效果。

1）對支撐體系巡查的重點部位：桿件的設置和邊接、連墻件、支撐、剪刀撐等構件是否符合要求；利用扭力扳手對扣件進行檢查是否松動；支撐體系垂直度是否超過規范標準；施工過程中是否有超載的現象；支撐體系和各桿件是否變形現象。

2）在混凝土澆筑前，對腳手架全面系統檢查驗收，合格后才開始澆混凝土。

3）在混凝土澆筑過程中嚴格按照審批的混凝土澆筑方案進行施工，混凝土應分區、分層澆筑，在地泵布管位置支撐體系立桿間距進行加密布置，并加設剪刀撐，以加強支撐架的整體穩定性。

4 監測方案

1）監測項目

支架沉降、位移和變形。

2）監測點布設

每個高支模體系在兩個相互垂直的剖面分別設置兩個監測剖面，每個監測剖面應布置2個支架水平位移觀測點和3個支架沉降觀測點（由于本工程高支模架體基礎均為結構板面，故不設置地基穩定性沉降觀測點）。

3）監測頻率

混凝土澆筑期間根據實際情況安排專人在高支模區域下部負責監控檢查混凝土澆筑時支撐體系的安全狀態，監控人員配備對講機，發現漏漿、模板及滿堂架體系發生變形等異常時及時與上部施工人員聯系，立刻停止混凝土澆筑施工，待查明原因并整改完善后方可繼續施工。

5 結語

翔安企業總部會館啟動示范區工程高大模板支撐系統施工方案一次性通過專家論證，模板支撐體系嚴格按專家評審的意見進行修改，搭設過程嚴格按照修改的方案和標準規范要求進行施工，并一次性通過相關部門的驗收。混凝土澆筑過程未出現任何異常的安全事故，支撐體系完好，混凝土順利澆筑完成，拆模后混凝土成型質量較好，從而保證整個工程的施工質量。

[1]JGJ162—2008,建筑施工模板安全技術規范[S].