高大模板支撑体系的施工技术及安全控制措施探讨

庄向阳

厦门兴海湾工程管理有限公司（361000）

高大模板支撑体系的施工技术及安全控制措施探讨

庄向阳

厦门兴海湾工程管理有限公司（361000）

随着现代建筑高度不断提升的过程中，高大模板支撑体系在建筑中应用的范围不断扩大，高大模板支撑体系施工的技术水平不仅对施工的安全性和质量构成直接的影响，建筑的使用性能也会产生重要的影响，所以高大模板支撑体系施工受到越来越广泛的关注。文章为对高大模板支撑体系产生更加全面的认识，推动其应用水平的提升，结合翔安企业总部会馆启动示范区工程高大模板施工实例，针对高大模板支撑体系的施工技术及控制措施展开探讨。

高大模板支撑体系;施工技术;控制措施

1 高大模板工程概况

翔安企业总部会馆启动示范区工程，建设地点位于厦门市翔安区翔安大道西侧，总建筑面积约14万平方，建筑功能为办公楼及酒店，工程总造价4.0亿元。本项目工程开工时间为2013年3月14日，2015年4月30日完成本项目工程竣工验收。

根据《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质【2009】87号）文件规定，属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，必须编制高大模板支撑系统安全专项施工方案，并组织专家论证审查。本项目工程模板支撑体系最大框架梁截面尺寸为500 mm×1 750 mm，集中线荷载为32.7 kN/m，属于超重体系，高大模板施工方案于2013年7月7日通过厦门市建筑行业协会建设施工安全专业委员会组织召开专家评审会，并按专家评审的报告对施工方案进行修改，修改后于2013年7月20日经施工单位技术负责人、项目总监理工程师、建设单位项目负责人签字后组织实施。

依据10年来国内众多工程项目因模板支撑系统失稳，导致模板工程坍塌事故，造成重大伤亡事故等案例屡屡发生，同时特别吸取2016年11月24日江西宜春市丰城发电厂三期在建项目发生冷却塔施工平台坍塌特别重大事故的案例教训，文章结合翔安企业总部会馆启动示范区工程，针对高大模板支撑体系的施工技术及安全控制措施展开探讨。

2 施工技术

2.1 支撑体系材料选择

1）模板及支撑架的材料选择

模板均采用915 mm×1 830 mm×18 mm（厚）胶合板；木方主楞采用100 mm×100 mm木方，次楞采用50 mm×100 mm木方；垫板选用长度不少于2跨、宽度≥200 mm、厚度50 mm的通长木垫板；对拉螺栓选用M12的普通对拉螺栓。

2）钢管、扣件、顶托等材料选择

钢管选用48.3 mm×3.6 mm钢管及其配件。扣件采用可锻铸铁制造的标准机件。顶托应采用标准可调U型托盘顶。

2.2 支撑体系结构构造

取框架梁截面尺寸500 mm×1 750 mm，集中线荷载32.7 kN/m；板厚为250 mm，施工总荷载11.4 kN/m2；跨度8.1 m为典型构件作为代表进行验算。

图1 地下室顶板高大模板支撑系统平面示意图

图2 梁模板支撑架立面简图

本工程支模方案采用扣件式钢管脚手架支撑系统。立杆基础座落在地下室顶板高大模板支撑系统立杆基础为450 mm厚地下室底板。支撑架搭设高度4.3 m，立杆横距设置3排，间距350 mm，立杆纵距330 mm，步距1 500 mm，对拉螺栓设置3道，纵距500 mm。梁底承重杆按照布置间距200 mm、350 mm、350 mm计算。

2.3 支撑体系验算

结合翔安企业总部会馆启动示范区工程特点，本项目高大模板支撑系统主要是地下室顶板梁属于超重模板支撑系统，最容易出现的问题就是立杆构件因为荷载超重，致使立杆变形，以及支撑架稳定性变小，出现压稳破坏，造成整体坍塌重大事故，所以重点对立杆及支撑架稳定性进行计算。

1）立杆的稳定性计算

不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为：

其中：N——立杆的轴心压力最大值，它包括横杆的最大支座反力N1=9.752 kN(已经包括组合系数)，脚手架钢管的自重N2=1.00×1.35×0.119× 4.300=0.689 kN，N=9.752+0.689=10.441 kN；i——计算立杆的截面回转半径，i=1.60 cm；A——立杆净截面面积，A=4.239 cm2；W——立杆净截面模量(抵抗矩),W=4.491 cm3；[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00 N/mm2；a——立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度，a=0.50 m；h——最大步距，h=1.50 m；l0——计算长度，取1.500+2× 0.500=2.500 m；λ——长细比，为2 500/16.0=157≥150不满足要求；φ——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i查表得到0.287。

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

不考虑风荷载时立杆的稳定性计算σ<[f]，满足要求。

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为：

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW计算公式：MW=0.9×1.4Wklah2/10

其中Wk——风荷载标准值(kN/m2)；Wk=uz× us×w0=0.500×1.000×0.126=0.063 kN/m2；h——立杆的步距，1.50 m；la——立杆迎风面的间距，1.10 m；lb——与迎风面垂直方向的立杆间距，0.33 m；风荷载产生的弯矩Mw=1.00×0.9×1.4×0.063×1.100× 1.500×1.500/10=0.020 kN.m；Nw——考虑风荷载时，立杆的轴心压力最大值；Nw=9.752+1.00×1.35× 0.510+1.00×0.9×1.4×0.020/0.330=10.516 kN

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

考虑风荷载时立杆的稳定性计算σ<[f],满足要求。

2）模板支架整体稳定性计算

依据《混凝土结构工程施工规范》GB 50666—2011：模板支架应按混凝土浇筑前和混凝土浇筑时两种工况进行抗倾覆验算。

支架的抗倾覆验算应满足下式要求：γ0M0

式中：M0——支架的倾覆力矩设计值；Mr——支架的抗倾覆力矩设计值。

支架自重产生抗倾覆力矩：MG1=0.9×0.510× 0.330×90(90+1)/2=620.637 kN·m。

模板自重产生抗倾覆力矩：MG2=0.9×0.300× 0.500×1.100×30.000/2=2.227 kN·m。

钢筋混凝土自重产生抗倾覆力矩：MG3=0.9× 25.500×0.500×1.750×1.100×30.000/2=331.341kN·m

风荷载产生的倾覆力矩：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。

附加水平荷载产生倾覆力矩：Msp=1.4×0.510× 1.100×30.000×4.300=101.317 kN·m。

工况一：混凝土浇筑前

倾覆力矩γ0M0=1.000×0.897=0.897 kN·m

抗倾覆力矩Mr=620.637+2.227=622.865 kN·m

浇筑前抗倾覆验算γ0M0

工况二：混凝土浇筑时

倾覆力矩γ0M0=1.000×101.317=101.317 kN· m。

抗倾覆力矩Mr=620.637+2.227+331.341= 954.205 kN·m。

浇筑时抗倾覆验算γ0M0

3 施工技术及安全控制措施

3.1 施工技术控制措施

1）模反支撑架搭设前应按规定做好对作业班组的安全技术交底。

2）确保立杆的垂直度，水平拉杆步距应严格按规范要求控制在1.5 m，且每一步距处及U型顶托底部的钢管顶端应纵横向各设一道水平拉杆（即在每步、每跨均应双向设置水平拉杆）。

3）模板支撑架必须严格按规范要求设置固结点，应在有结构柱及剪力墙的部位，按竖向间距两步架高与建筑结构柱或剪力墙设置一个钢管抱柱或顶墙杆的固结点。

4）高大模板工程施工完毕后，由建设单位组织施工、监理、设计单位，同时邀请论证专家进行验收，填写《高大模板工程验收监督通知书》，提前两个工作日书面通知质量安全监督站，质量安全监督站将进行验收监督。

5）高大模板工程验收合格后，应填写《高大模板工程专项验收记录表》，建设单位将《高大模板工程专项验收记录表》报送质量安全监督站后，方可进入下一道工序施工。

3.2安全控制措施

钢筋安装、混凝土浇筑过程及混凝土浇筑后等一系列实施过程均对模板支撑体系产生一定的影响，所以对模板支撑体系的安全控制措施须采取监测，保证施工过程的安全性，具体措施如下：

鉴于以上的三种原因，我们特制定如下的改进措施，加大畜牧局档案管理工作的力度，把这项工作力争做到实处，取得应有的效果。

1）对支撑体系巡查的重点部位：杆件的设置和边接、连墙件、支撑、剪刀撑等构件是否符合要求；利用扭力扳手对扣件进行检查是否松动；支撑体系垂直度是否超过规范标准；施工过程中是否有超载的现象；支撑体系和各杆件是否变形现象。

2）在混凝土浇筑前，对脚手架全面系统检查验收，合格后才开始浇混凝土。

3）在混凝土浇筑过程中严格按照审批的混凝土浇筑方案进行施工，混凝土应分区、分层浇筑，在地泵布管位置支撑体系立杆间距进行加密布置，并加设剪刀撑，以加强支撑架的整体稳定性。

4 监测方案

1）监测项目

支架沉降、位移和变形。

2）监测点布设

每个高支模体系在两个相互垂直的剖面分别设置两个监测剖面，每个监测剖面应布置2个支架水平位移观测点和3个支架沉降观测点（由于本工程高支模架体基础均为结构板面，故不设置地基稳定性沉降观测点）。

3）监测频率

混凝土浇筑期间根据实际情况安排专人在高支模区域下部负责监控检查混凝土浇筑时支撑体系的安全状态，监控人员配备对讲机，发现漏浆、模板及满堂架体系发生变形等异常时及时与上部施工人员联系，立刻停止混凝土浇筑施工，待查明原因并整改完善后方可继续施工。

5 结语

翔安企业总部会馆启动示范区工程高大模板支撑系统施工方案一次性通过专家论证，模板支撑体系严格按专家评审的意见进行修改，搭设过程严格按照修改的方案和标准规范要求进行施工，并一次性通过相关部门的验收。混凝土浇筑过程未出现任何异常的安全事故，支撑体系完好，混凝土顺利浇筑完成，拆模后混凝土成型质量较好，从而保证整个工程的施工质量。

[1]JGJ162—2008,建筑施工模板安全技术规范[S].