高大支模支撑体系施工——以紫兰中学项目为例

文／刘凯图 广州市第二建筑工程有限公司 广东广州 510045

1、工程概况

紫兰中学项目是坐落于我国广州市花都区的一项重点建设项目，建设内容包括教学楼、行政图书馆、艺体楼、地下室与活动用房，总建筑面积为29716m2。其中高大模板支撑体系集中应用于活动用房。在二层室内篮球场、室内篮球场天面层、阶梯教室天面层均为搭设高度5-11m，跨度24-26m，最大梁截面500×1700mm的梁板。在二层阶梯教室楼梯段斜板底部采用搭设高度5-8.5m（局部10.3m）的扣件式钢管支撑架作为高大模板支撑体系。

2、高大支模支撑体系的施工流程及操作要点

2.1 支撑体系搭设

（1）立杆基础

在立杆基础施工环节，当前常见的立杆基础分为钢混楼板以及混凝土垫层两种，在选择第一种立杆基础时，保留不少于2层的模板支撑。而在选择第二种立杆基础时，提前对下方地基土加以压实处理，要求地基土压实度在90%以上。随后，为减轻立杆压力，提前在立杆下方部位铺设木垫板，使用相同规格尺寸垫板，多数工程均选用厚度在50mm以上的木垫板，重点检查是否出现垫板开裂等质量问题，将木垫板的厚度、宽度偏差分别控制在±5mm以及-20mm内。

（2）立杆

在立杆搭设环节，采用Φ48×3.5 钢管作为立杆，根据现场情况来设定立杆横纵向间距等参数，并采取对接扣件式连接方式来连接立杆。在紫兰中学项目中，为确保支撑连成整体，在原计算书基础上加密调整梁板支撑立杆至倍数。最终，选择保持板0.9m立杆间距，大截面梁立杆间距由0.6m调整至0.45m。随后，对立杆搭设质量进行检查，依次检查立杆垂直度、横纵间距、相邻立杆接头状态等，如将立杆垂直度偏差控制在支架总高度2%。

（3）水平杆

在水平杆搭设环节，分别在立杆顶部以及底部沿水平方向搭设扫地杆与水平杆，综合分析设计层高、支架结构型式、支架步距设计要求等因素来分配水平杆以及扫地杆距离。在本项目中，在纵水平杆底部离地0.2m部位安装首道扫地杆，其中地面存在高差的部位，高处的扫地杆往低处延伸不少于3跨，同时在低处离地0.2m另外设置扫地杆，特别是阶梯教室天面的支撑体系，按阶梯教室梯板相同坡度，设置斜向扫地杆。扫地杆向上延伸至离地高度1400mm的部位安装第一道水平杆，往上按步距1500mm安装水平杆，在最上部预留出300mm的高操作部位。随后，开展水平杆卡紧作业，将连接盘内插入杆件端头，使用手锤敲击杆件端部，使杆件逐渐深入连接盘，保持杆件紧固状态，避免出现杆件松脱倾斜问题。最后，在水平杆搭设完毕后，对全部水平杆的位置、间距、垂直度进行测量调整，将偏差控制在允许范围内，在调整完毕后结束水平杆搭设作业。

（4）剪刀撑

为提高模板支撑体系结构刚度与改善承载性能，可选择在模板支架结构中设置剪刀撑，分为竖向剪刀撑与水平剪刀撑。其中，竖向剪刀撑布置在支架外侧区域沿四周方向、支架中心点沿纵横方向、大截面梁的支架，以地面为起始点，沿板底连续布置竖向剪刀撑，保持剪刀撑底部以及下方地面顶紧状态，并安装旋转扣件来固定立杆和剪刀撑，将竖向剪刀撑宽度控制在4跨以内。水平剪刀撑则布置在下部扫地杆、顶部水平横杆和架体中间高度等部位，一般情况下，把单个水平剪刀撑宽度设定在6000mm内并联系设置，设置旋转扣件来固定杆件与水平剪刀撑，而在支撑高度超过8m时，在上部两道水平杆件的间隔处加设一道水平杆件，从而改善支撑架稳定性能。

（5）可调托撑

在可调托撑搭设环节，使用U型可调托座，要求托座标高略高于梁体中部，在支架打设置设计标高后，在立杆顶部布置可调托座，在立杆中插入托座，使用梯形螺纹作为丝杆，要求丝杆露出立杆顶部的长度值在200mm内，螺纹螺距在6mm左右，托座与最上部水平杆间距在300mm内。随后，在可调托撑安装完毕后，对托撑安装质量进行检查，保证托撑稳定不偏心。最后，在可调托撑上铺设钢管和木方龙骨。

2.2 模板支设

在模板支设环节，要求施工人员全面掌握各部位模板支设与配套支撑结构的施工要点。例如，在安装大截面梁模板时，紫兰中学项目中使用胶合模板，采取双层龙骨支撑形式，分别使用钢管以及木枋作为横楞与竖楞，并在模板间隔部位设置对拉螺杆，将螺杆纵向间距、对拉螺杆与大截面梁水平间距均控制为500mm，考虑到浇筑应力主要集中在梁下方，部分位置再另外增设步步紧作为侧模的加固。由于存在大跨度的梁板，模板整体按3/1000起拱，在梁钢筋绑扎完成并再次测量起拱高度校正无误后再对梁侧模封板。

2.3 混凝土浇筑

根据同类项目施工情况来看，由于错误选择混凝土浇筑振捣方式，或是在混凝土浇筑期间存在不当操作行为，对模板与支撑结构状态造成明显影响，严重时造成模板变形、支架晃动失稳、混凝土漏浆、混凝土蜂窝麻面等后果，存在质量安全隐患。因此，为保障施工质量，预防模板支撑结构晃动失稳等问题出现，必须严格控制混凝土浇筑质量。首先，明确混凝土浇筑顺序，率先开展墙、柱构件的混凝土浇筑作业，在梁模板支设完毕、钢筋未绑扎前进行，以梁模板作为混凝土操作平台，预先在模板底部填充5-10cm厚的同标号减骨料混凝土，分层开展混凝土浇筑、振捣作业，将浇筑层厚度控制在0.5m内，或是在柱、墙侧面开设浇筑孔来分段浇筑。在墙柱构件混凝土现浇结束、强度达到一定标准后，设置抱柱和对撑与整个支撑架体连接，增加架体刚度，降低架体横向偏移和倾覆的可能。然后再开展梁、板构件的混凝土浇筑作业。同时浇筑梁、板。其次，掌握各处构件混凝土结构的正确施工方法，以大截面梁构件为例，通过分层浇筑方法，将各层浇筑的厚度控制在0.5m左右，再利用“赶浆法”，采取从下到上的顺序进行浇筑。再次，在混凝土振捣环节，重点控制振捣器插入深度、振捣次数、振捣频率、振捣力度等工艺参数，以振捣器插入深度，保持振捣器、模板、预埋件三者安全间距，如果振捣器与模板板面相互碰撞，将对模板与支撑架结构施加额外作用力，有一定可能出现模板变形破损、漏浆、支撑架晃动失稳的问题。最后，在混凝土浇筑振捣期间，由专人持续观察模板结构与支撑结构状态，同时使用无线监测设备对架体和立杆的沉降位移倾角和轴力进行监测，禁止其他人在混凝土浇筑期间进入模架内部，如果出现位移、变形、过幅晃动、立杆底部与垫层悬空等异常问题，立即停止混凝土浇筑，疏散撤离，然后对模板支撑结构进行加固处理。

2.4 模板支架拆除

在模板支架拆除环节，综合分析构件类型、跨度、模板允许承受荷载等因素，确定各类模板的拆模强度标准。例如，针对板构件，在跨度小于2m和超过8m时，分别在试块强度达到设计值50%与100%时拆除模板，针对跨度小于和超过8.0m的梁构件，分别在试块强度达到设计强度标准值的75%和100%时拆除模板，悬臂构件必须在试块完全达到设计强度标准值后再拆除模板。随后，按顺序拆除模板支架，自上至下拆除立杆、水平杆、旋转扣件、可调托撑、剪刀撑等配件，率先拆除后搭设的杆件，最后拆除先搭设的杆件，并在上层楼面混凝土浇筑结束7d、试块强度达到设计强度标准值70%后，方可拆除楼面模板的支撑架。本项目由于楼层较高，均是大跨度的大截面梁，而且上下两层均是高大支模体系，出于结构安全的考虑，在上一层达到设计强度100%并通过同条件试块验证后，先拆除上一层的模板和支撑体系，然后再拆除下面一层的模板与支撑。最后，全面检查所拆除水平杆、立杆、剪刀撑等配件的外观质量，清理灰尘污渍、残留浮浆，对弯曲配件进行校正处理，更换损坏严重的配件，将剩余配件分类堆放，留待周转使用。

3、高大支模支撑体系的施工策略

3.1 支撑体系选材与质量检验

首先，在高大支模支撑体系施工前，综合分析工程设计要求、模板周转使用次数、荷载大小、工期时间要求等因素，严格遵循《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2019），做好水平杆件、主次龙骨、可调托板等配件的选材工作。在本项目中，选择使用面板厚度在15mm及以上的覆膜木模板作为楼梯斜段、楼梯梁、休息平台等部位的模板，使用抗剪性能为1.4N/mm2、抗弯强度为13N/mm2的方木作为龙骨，使用钢管作为楼梯段立杆，以及准备手锯、可调托撑、扣件、钢卷尺等其他料具。

其次，在入场环节，对各批次模板支撑配件的规格尺寸、外观质量进行检查，退回规格有误、存在严重质量缺陷的配件，如检查钢管外径偏差、外表面锈蚀深度、壁厚偏差，检测钢管抗拉强度与水平杆抗剪承载力。确定配件质量无误后，清理配件表面的灰尘污渍与残留锈迹，对配件进行热镀锌防锈处理。随后，在模板支设、拆除期间重复使用水平杆件等配件时，要求施工人员在模板支设前、拆除后重复检查配件质量，做好配件清理和预处理工作，确定一切无误后，再开展混凝土现浇作业。最后，在模板支撑架搭设期间，要求施工人员对照设计图纸与所适用配件，重点检查是否存在支撑配件混淆使用、错误使用单扣件与双扣件、支撑杆件规格尺寸与设计要求不一致的问题，在确定配件编号与图纸信息准确无误后，再将配件投入使用，搭设模板支撑架。

3.2 搭设质量验收

模板搭设关系着整体结构安全，所以在搭设后要及时进行质量验收工作，避免在后续施工期间出现支撑架晃动失稳、模板滑移、混凝土漏浆等质量问题，需要高大模板支撑搭设质量进行全面检查，由项目经理组织质量验收工作，协同公司安全、技术和质量部门，邀请论证审核方案的专家组组长和专家以及行业监督部门共同验收，报请监理工程师验收，在验收通过后，再进入下道工序。

在模板支撑质量验收环节，首先，检查杆件、扣件、可调托撑等配件的牢固情况，要求全部杆件均保持横平竖直状态，螺栓露出螺帽10mm，在螺栓端头部位布置垫板，检查各部位是否牢固，禁止在横杆、立杆间隔部位隔步设置直角扣件，对存在松动、滑移问题的扣件螺栓进行返工处理。其次，检查立杆垂直度，一般情况下，将立杆垂直度偏差控制在支撑架总高度2%以内即可，必要时将垂直度偏差值控制在支撑架总高0.75%以内，且偏差值不得超过60mm，同时，要求立杆落地在坚实平整的基础上，如落地在混凝土硬化地坪上，在立杆端部区域加垫50mm木板作为底座，不得使用砖作为底座。再次，对剪刀撑的布置道数、布置位置、间距、落地情况、夹角值进行检查，禁止出现剪刀撑漏设，将水平剪刀撑与斜杆、竖向剪刀撑斜杆和地面的夹角、倾角均控制在45°-60°内。最后，在后续混凝土现浇期间，由专人持续观察模板支撑架结构状态，借助监测设备在支撑架受到上部荷载、混凝土振捣作用力等因素影响而出现杆件变形、节点松动等问题时，及时将问题上报反馈，采取更换变形杆件、紧固松动节点等处理措施，必要时停止混凝土施工并疏散撤离，待问题得到妥善处理、模板结构与支撑架恢复稳定状态后，继续开展混凝土作业。

3.3 荷载维护

考虑到混凝土浇筑期间偶尔出现模板支撑体系坍塌、晃动失稳等施工问题，存在安全隐患。这一问题的根源在于，混凝土荷载为可变荷载，在浇筑点周围出现堆载现象时，对模板支撑体系的承载性能提出更高要求，进而引发上述问题出现，尽管在后续采取支撑架加固等处理措施，仍旧会对施工进度造成影响。因此，为预防和减少这类施工问题出现，保证模板支设、混凝土现浇作业的顺利开展，需要在高大支模支撑体系施工期间做好荷载维护工作。例如，在梁板混凝土浇筑环节，以构件中心点作为起始点，向两边延伸浇筑混凝土，保持两边混凝土浇筑进度的一致性，使得模板支撑架在浇筑期间始终保持为均衡受载状态，避免因受载失衡而出现失稳倾斜现象。同时，将梁板构件与柱构件的混凝土浇筑间隔时间控制在3d左右，对支撑架与柱体进行顶紧、连接或是抱紧处理，柱体和梁板下方模架立杆形成刚性连接，在其基础上浇筑梁板混凝土。

3.4 外墙外脚手架施工

在包括紫兰中学项目在内的多数建筑工程中，普遍需要开展大量的高处作业。由于工程现场及周边环境较为复杂，如何保障施工安全，预防高处坠落事故出现，是施工期间遇到的一项重要难题。针对于此，需要在外架施工期间应用到高大支模支撑体系施工技术。在紫兰中学项目中，外脚手架既作为高大支模体系的外立面安全防护，也是现场人员的平时以及应急逃生通道。外脚手架要独立搭设，不得与高大支模体系有任何连接。使用混凝土垫层作外脚手架基础，将回填层压实系数保持在0.93以上，现浇混凝土层来硬化立杆基础，根据工程现场情况与设计要求来控制地基宽度、地基承载力等工艺参数。同时，施工人员在底座部位铺设垫木，在全部钢管底部都安装木枋以及底座，不得遗漏，并在外立面满挂安全网，作业层上铺设脚手板，在平桥与外立杆内侧等区域固定安装挡脚板与连墙杆，连墙杆与混凝土结构有效连接。在本项目中，由于楼层层高较大，现场将连墙杆加密设置。最后，搭设上落通道和安全出入口。上落楼梯用钢管扣件搭设，梯板用专用的楼梯脚手板，下方用两层安全网设置兜底网，楼梯两侧设置扶手。安全出入口在首层与上落楼梯连接，上空设置双层横杠，各铺一层脚手板和模板。上落楼梯和安全出入口夜间均使用LED灯带照明，确保通行安全。

结束语：

综上所述，为防止高支模支撑体系失稳，保障施工作业安全，全面提升高大模板支撑体系施工水准和作业效率，争取一次性完成模板搭设与混凝土现浇作业。施工单位必须对高大支模支撑体系施工技术予以高度重视，严格把控支撑体系搭设、模板支设、混凝土浇筑、模板支撑架拆除等施工环节质量，积极采纳支撑选材、搭设质量验收、荷载维护、外墙外脚手架施工四项施工策略，做到对高大支模支撑体系的持续完善、创新优化，保证支撑结构整体的安全性及稳定性。