建筑倒塌事故救援中木质支撑安全技术的应用

马江涛

(国家消防救援局昆明训练总队,云南 昆明 650200)

1 概述

近年来建筑倒塌事故频发,福建泉州欣佳酒店、湖南长沙望城自建房等事故,伤亡惨重。在建筑倒塌救援中,通常要对倒塌建筑、受损毗邻建筑及救援通道进行安全稳固支撑,防止二次倒塌,保障救援人员安全。救援支撑安全技术包括木质支撑、重型支撑套具支撑、金属支架支撑等支撑安全技术。作为一种常见的建筑材料,木材的易得性和低成本使得在建筑物倒塌的救援中,木制支撑安全技术成为一项十分重要且普遍使用的安全保障救援技术[1-3]。

2 木质支撑安全技术

木质支撑安全技术是建筑倒塌救援中防止已经遭到破坏和不稳定的建筑物进一步倒塌,危及救援人员安全,保障救援人员在受损建筑物内进行救援工作时的安全措施[4]。

2.1 木质支撑安全技术原理

木质支撑安全技术遵循双漏斗原理,首先收集受损建筑结构的荷载,然后通过支柱传递荷载,最后将荷载分散到未受损建筑结构或者其他牢固表面[5]。

2.2 木质支撑安全技术应用环境

木质支撑安全技术在救援中通常应用于损坏严重的建筑物楼板,有松散混凝土碎块坠落风险的建筑物;有裂缝或者破碎的预制板;有裂缝或倾斜的墙体;有开裂变形的门窗洞口[6]。

2.3 木质支撑安全技术分类

根据受力方向、设置位置、组装形式不同,通常分为:垂直、水平、门窗、侧向、叠木木质支撑安全技术[7-9],如图1所示。

3 水平木质支撑安全技术的运用

水平木质支撑安全技术是救援人员营救行动中稳定水平方向受力墙体的支撑技术之一,特别是对开裂或隆起的墙体进行安全防护。

3.1 水平木质支撑安全技术分类

目前水平木质支撑安全技术分类按救援人员是否通过分为:通道型、非通道型水平木质支撑,如图2所示。

3.2 水平木质支撑安全技术基本信息

3.2.1 水平木质支撑安全技术设置原则

通常设置在两面平行墙体之间,通过水平木质支撑将水平方向受到的荷载转移到对面墙体或地面,通常等间距水平设置水平木质支撑[10]。

3.2.2 墙板、固定楔与钉子

1)墙板一般选用10 cm×10 cm或15 cm×15 cm方木,高度由支撑墙体决定。

2)固定楔选用10 cm×10 cm×30 cm方木对角切割,用5颗钉子固定于墙板。

3)钉子的选择:在木支撑救援技术中,钉子的主要作用是对各部件进行销连接,并不直接承担荷载[11]。通常使用两种型号的钉子:固定护板使用6.5 cm×0.33 cm圆钉、固定5 cm×10 cm方木使用9 cm×0.38 cm圆钉。如使用直径更粗的钉子容易造成木材开裂。

3.2.3 短斜拉板

短斜拉板选用5 cm×10 cm×40 cm方木,连接楔子端墙板与支柱。短斜拉板两端用3颗钉子固定,如图3所示。

3.2.4 斜拉板

当设置非通道型水平木质支撑时,支撑两侧呈“X”形安装斜拉板,连接两侧墙板与支柱,如图4所示。

3.2.5 护板

水平木质支撑护板通常选用半护板,厚度为1.6 cm或1.9 cm,长30 cm、宽15 cm胶合板。通道型水平木质支撑每个支柱使用一块半护板固定支柱的非楔子端;非通道型水平木质支撑支柱非楔子端固定护板用斜拉板代替,如图4所示。

3.3 水平木质支撑安全技术设置程序

水平木质支撑的设置与垂直、侧向木质支撑一样,都是按照逻辑顺序搭建,先确定稳固支撑的位置,再按等间距设置水平木质支撑,如图5所示。救援现场大多数是设置通道型水平木质支撑,既对墙体进行安全支撑又形成救援通道,水平木质支撑材料清单见表1。

3.3.1 水平木质支撑设置过程

1)确定水平木质支撑位置,测量需支撑墙体高度和通道长度,确定水平支撑数量。

2)测量支撑通道宽度,减去墙板和楔子宽度,确定支柱长度。

3)切割墙板、斜支柱、半护板、楔子、固定楔、固定板。

4)预制墙板与固定楔、固定板,固定楔、固定板分别安装于两个墙板等高位置。

5)将墙板靠在需支撑的墙体上,确保墙板与地面垂直。为确保墙板与墙体充分接触,在墙板与墙体之间可以添加垫片。

6)安装支柱并确保支柱与墙板垂直,在支柱一端打紧一组楔子,另一端一侧安装一块半护板。

7)在支柱楔子端安装短斜拉,固定支柱与墙板。

8)制作非通道型水平木质支撑时,在支撑两侧安装斜拉板,长度足以与两个墙板以及支柱连接,安装后呈“X”形。

3.3.2 技术要点及注意事项

1)水平木质支撑支柱可使用长度小于3.3 m的10 cm×10 cm方木或长度小于4.8 m的15 cm×15 cm方木。

2)墙板贴靠于混凝土墙体上进行支撑时,为防止滑动可在墙板上安装2根直径1.25 cm长20 cm钢钎进行固定。

3)墙板使用10 cm×10 cm方木时两个支撑最大间距1.2 m;墙板使用15 cm×15 cm方木时两个支撑最大间距1.5 m。

4)使用胶合板增大墙板受力面积时,要将胶合板与墙板连接固定,同时将胶合板固定于混凝土或砖墙上。

5)水平木质支撑支柱使用10 cm×10 cm方木时长度2.4 m,支撑承载质量为7 200 kg,长度3.3 m时支撑承载质量为4 500 kg;支柱使用15 cm×15 cm方木时长度3.6 m,支撑承载质量为18 000 kg,长度4.8 m时支撑承载质量为10 000 kg[12]。

4 门窗木质支撑安全技术的运用

为确保救援人员行动安全,对损坏门窗或通道的四周进行支撑稳固的安全技术。

4.1 门窗木质支撑安全技术分类

目前门窗木质支撑通常分为:现场制作式、预制式门窗木质支撑,如图6所示。

4.2 门窗木质支撑安全技术基本信息

4.2.1 门窗木质支撑安全技术设置原则

通常设置于有松散砌体的建筑开口处、受损的门窗顶梁或作为救援通道使用的破拆孔洞。

4.2.2 顶板、底板、立柱、楔子与钉子

1)顶板、底板、立柱一般选用10 cm×10 cm方木,长度和高度由支撑门窗洞口决定。

2)楔子选用5 cm×10 cm×30 cm方木对角切割,用2颗钉子固定防止滑动错位。

3)钉子的选择同水平木质支撑。

4.2.3 短斜拉板与连接板

现场制作式门窗支撑短斜拉板选用5 cm×10 cm×40 cm方木,连接楔子端顶板与支柱,两端用3颗钉子固定。连接板放于底板与支柱内侧,立柱端用3颗钉子固定,连接底板用2颗钉子固定,如图7所示。

4.2.4 护板

门窗木质支撑护板通常选用半护板,厚度为1.6 cm或1.9 cm,长30 cm、宽15 cm胶合板。现场制作式门窗木质支撑支柱与顶板完全结合处用一块半护板固定;预制式门窗木质支撑四个角全部使用半护板连接,如图8所示。

4.3 现场制作式门窗木质支撑

确定支撑位置后,测量门窗洞口数据,准备好材料后在门窗洞口设置支撑,所用材料见表2。

表2 现场制作式门窗型木质支撑材料清单

4.3.1 现场制作式门窗木质支撑设置过程

1)确定现场制作式门窗木质支撑位置,测量门窗洞口高度和宽度。

2)确定顶板、底板、立柱长度。

3)切割顶板、底板、立柱、半护板、楔子、短斜拉板、连接板。

4)安装底板打紧底板一端楔子,尽量使底板保持水平。

5)安装顶板打紧顶板一端楔子,尽量使顶板保持水平。

6)安装两根立柱,底部用楔子打紧,并保持与底板、顶板垂直。

7)安装半护板、短斜拉与连接板,固定支柱与顶板、底板。

4.3.2 技术要点及注意事项

1)确定门窗洞口高度和宽度时,如有装饰或保温材料,清除后再进行测量和支撑,保证接触面积与支撑强度。

2)为保证支撑强度,顶板、立柱使用10 cm×10 cm以上方木。

3)不作为通道使用时,呈“X”形在支撑两侧安装斜拉板、连接顶板和底板。

4)为保证顶板、底板水平和增大受力面积,可在顶板、底板与墙体之间添加垫片。

5)设计支撑强度不小于900 kg,实际强度取决于顶板与立柱强度。

4.4 预制式门窗木质支撑

确定支撑位置后,测量门窗洞口数据,准备好材料后在安全区域预制再到门窗洞口设置支撑,所用材料见表3。

表3 预制式门窗型木质支撑材料清单

4.4.1 预制式门窗木质支撑制作过程

1)确定现场制作式门窗木质支撑位置,测量门窗洞口高度和宽度。

2)确定顶板、底板、立柱长度。

3)切割顶板、底板、立柱、半护板、楔子。

4)在安全区域预制门窗支撑,将顶板、底板、支柱用半护板固定成矩形。

5)安装预制式门窗木质支撑,在底板底部与顶板、底板同侧端头处打紧楔子。

4.4.2 技术要点及注意事项

1)现场制作式门窗木质支撑技术要点及注意事项通用于预制式门窗木质支撑。

2)严重开裂或变形的门窗洞口不建议使用预制型。

3)如果门窗顶部已经破损安装支柱时不要过分打紧楔子,防止建筑结构破损更严重。

4)如果安装预制式门窗木质支撑时顶板上需要加装垫片或楔子才能保证水平及接触面积,底部楔子可以不安装。

5 结语

建筑倒塌事故救援中对安全措施和救援技术标准要求严格,规范的安全防护措施可以提高救援安全。本文对木质支撑安全技术原理、应用及分类进行了叙述,总结了水平、门窗木质支撑的4类结构类型及其应用环境,并对制作过程和技术要点进行了详细叙述,希望帮助救援人员提高救援能力。在建筑倒塌救援中为保障救援人员人身安全、成功营救被困人员和防止二次倒塌提供救援技术参考。