高大模板支撐體系的施工技術(shù)及安全控制探究

聞 劍

隨著高層建筑、超高層建筑的增多，高大模板支撐體系的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。但在應(yīng)用高大模板支撐體系時，需要使其強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性符合建筑工程施工設(shè)計(jì)要求，能在起到支撐作用的基礎(chǔ)上，維護(hù)建筑施工活動的安全性。對此，相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合高大模板支撐體系的施工技術(shù)方案，加強(qiáng)高大模板支撐時的安全管理，完善建筑項(xiàng)目模板支撐條件。

1 高大模板支撐體系概述

高大模板支撐體系簡稱“高支?！?，在建筑領(lǐng)域內(nèi)，水平混凝土結(jié)構(gòu)模板支撐體系跨度超過18 m，高度超過8 m，且平均荷載、集中荷載不低于15 kN/m2、20 kN/m2時，均可稱為高大模板支撐。高大模板支撐體系中，樓板滿堂支撐、梁下支撐都會使用扣件式鋼管架作為支撐體系，對于梁下支撐，鋼管架支撐的基礎(chǔ)上還需要使用頂托。

高大模板支撐體系施工中，主要材料有對拉螺栓、墊板、膠合板、扣件及鋼管等，一些對支撐體系強(qiáng)度要求高的建筑項(xiàng)目，高大模板支撐體系中還需要使用鋼模板。設(shè)計(jì)人員會依據(jù)模板結(jié)構(gòu)、實(shí)際高度選擇合適的支撐體系，常用的高大模板支撐體系包括承插型、碗扣式、門式架、扣件式及盤扣式等類型[1]。

2 高大模板支撐體系施工中的常見問題

2.1 搭設(shè)及拆模方法不完善

（1）不科學(xué)的搭設(shè)方式。高大模板支撐體系一般需要設(shè)置在承載力強(qiáng)、穩(wěn)定的地面或地基上，并在底部布設(shè)墊板，維持整個支撐體系的穩(wěn)定性。但部分施工單位未提前核查地基的穩(wěn)定性，計(jì)算檢測其承載力，搭設(shè)支撐體系時未加固處理地基，或是應(yīng)用墊板，都會引起安全隱患。同時，高大模板支撐體系中的立桿、水平桿規(guī)格尺寸和距離設(shè)計(jì)不合理時，同樣會影響支撐體系連接效果。

（2）拆模過快且無序。高大模板支撐體系施工時，混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定值后需要拆除模板。拆除時間過早會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)受損，留下開裂隱患[2]。但在實(shí)際施工中，存在模板拆除時間過早、拆除行為無序的情況，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)、外觀結(jié)構(gòu)不符合要求。

2.2 施工操作行為不規(guī)范

高大模板支撐體系中的荷載過于集中，超過支撐體系的實(shí)際承載能力，并存在偏心荷載時，支撐體系會存在坍塌、失穩(wěn)的安全隱患。造成這一安全、質(zhì)量風(fēng)險的主要原因是施工操作行為不規(guī)范，具體包括以下幾方面。

第一，未能嚴(yán)格遵守高大模板支撐體系的施工方案。支撐體系中，水平桿能夠側(cè)向約束立桿，控制立桿步距，提高支撐體系的極限承載能力，若水平桿數(shù)量不合理，會導(dǎo)致支撐體系承載力變?nèi)鮗3]。第二，地基加固、墊板安裝施工操作不規(guī)范時，支撐體系會因地基沉降、變形、地面失穩(wěn)等情況，無法順利地傳遞支撐荷載，使得支撐體系受力分布不均，立桿受力增加，產(chǎn)生施工安全隱患。第三，支撐節(jié)點(diǎn)連接、設(shè)計(jì)不符合相關(guān)的規(guī)范要求時，會影響支撐體系的穩(wěn)定性，從而引起施工安全問題。

2.3 支撐體系設(shè)計(jì)方案不合理

高度大于8 m 的模板支撐體系屬于安全風(fēng)險較大的施工項(xiàng)目，需要在設(shè)計(jì)高大模板支撐體系、擬定施工方案時，先行組織專家進(jìn)行論證，確保設(shè)計(jì)方案、施工方案的可行性。但是，由于我國針對高大模板支撐體系安全、高質(zhì)量施工相關(guān)的技術(shù)規(guī)范較少，因此在設(shè)計(jì)高大模板支撐體系時，設(shè)計(jì)方案的評估和論證依賴施工經(jīng)驗(yàn)，無法準(zhǔn)確地驗(yàn)證其安全性、實(shí)用性。另外，設(shè)計(jì)高大模板支撐體系時，需要考慮模板支撐自重、混凝土重量、人機(jī)荷載、風(fēng)荷載及混凝土澆筑時的沖擊荷載等參數(shù)，但一些荷載數(shù)據(jù)采集較為困難，若設(shè)計(jì)方案與規(guī)范要求不符時，同樣會導(dǎo)致施工過程中的支撐體系存在安全隱患。

3 高大模板支撐體系的施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 搭設(shè)大截面梁模板

搭設(shè)大截面梁模板時，高大模板支撐體系應(yīng)采用扣件式鋼管支撐體系，規(guī)格為900 m×900 mm。梁模板兩側(cè)的立桿需要布設(shè)縱向、水平向的找平桿以及雙鋼管背楞，使其間距保持在500 mm，借助M14 對拉螺桿將其固定。

支撐體系的架體結(jié)構(gòu)為滿堂支撐，四周需要連續(xù)搭設(shè)豎向的剪刀撐，即在高大模板支撐體系內(nèi)部，每隔4.5 m縱向、橫向搭設(shè)剪刀撐，并在架體底部、梁結(jié)構(gòu)底部設(shè)置1 道掃地桿和水平桿。高樓層施工，需要在架體內(nèi)設(shè)置水平桿的前提下，應(yīng)用安全兜網(wǎng)鋪滿水平桿區(qū)域。

梁結(jié)構(gòu)側(cè)邊設(shè)置對拉螺桿時，對拉螺桿的數(shù)量需要依據(jù)梁結(jié)構(gòu)的高度設(shè)置。最下一道對拉螺桿和梁底的間距應(yīng)控制在150 mm，最上層的對拉螺桿和底板的間距應(yīng)小于400 mm，梁模板支撐結(jié)構(gòu)中部和對拉螺桿應(yīng)保持400 ～500 mm 的距離。

3.2 合理設(shè)計(jì)墻模板

建筑工程中，墻模板是建筑圍護(hù)工程的主要結(jié)構(gòu)，該區(qū)域是應(yīng)用高大模板支撐體系的重要節(jié)點(diǎn)。在墻模板施工時，支撐體系施工方案的主要流程如下。

第一，將墻體結(jié)構(gòu)上留有的雜物全部清除，然后處理墻體模板縫隙，可用砂漿抹平墻體模板縫隙。正式安裝墻體模板時，施工人員應(yīng)提前安裝預(yù)埋件、門窗模板和預(yù)埋件，并根據(jù)墻模板的實(shí)際厚度焊接鋼筋，確保墻模板設(shè)置的垂直性、外觀尺寸的合理性[4]。

第二，安裝墻體模板支撐體系，同時檢查施工現(xiàn)場墻體結(jié)構(gòu)上的所有縫隙，將其填補(bǔ)后，進(jìn)行板底支撐。在墻體結(jié)構(gòu)的立柱空間內(nèi)設(shè)置木方、面板和其他支撐結(jié)構(gòu)，用高大模板支撐體系緩解墻體模板施工時產(chǎn)生的懸挑受力。在此過程中，施工人員應(yīng)嚴(yán)格控制立柱長度，合理減少自由端長度，同時核查支撐體系中可調(diào)托端部的水平桿是否存在位移或其他情況。

第三，在墻模板施工中應(yīng)用支撐體系時，相關(guān)人員應(yīng)持續(xù)驗(yàn)證高大模板支撐施工方案的可行性，并做好隱蔽工程的核查，包括模板零件、螺栓是否存在松動等情況。

3.3 優(yōu)化模板支撐體系

高大模板支撐體系施工前，施工人員應(yīng)依據(jù)建筑施工中各區(qū)域模板支撐體系的時間差對建筑現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，使其強(qiáng)度符合支撐體系施工的根本要求。然后應(yīng)用已澆筑墻結(jié)構(gòu)、柱結(jié)構(gòu)作為模板支撐節(jié)點(diǎn)，并設(shè)置拉結(jié)點(diǎn)。

安裝梁模板時，施工人員應(yīng)做好鋼筋綁扎工作，并為鋼筋工程的其他分項(xiàng)工程提供施工面。對于全部跨度超過4 m的梁結(jié)構(gòu)，鋼筋需要起拱0.2%，以此避免高大模板支撐體系施工過程中撓度過大的現(xiàn)象。

梁模板的端口還應(yīng)設(shè)置可拉緊的鎖扣桿，同時注意預(yù)防梁口變形。模板板縫大于2 m 時，還應(yīng)在施工期間用膠帶將其密封，梁高度超過300 mm 時，梁側(cè)模板底端應(yīng)避免九合板作為壓條，可直接用方木固定梁側(cè)板。梁模板高度小于300 mm 時，可直接用模板結(jié)構(gòu)壓條，使模板支撐體系施工的抗剪度符合安全施工要求，降低施工環(huán)節(jié)的安全風(fēng)險。

3.4 安裝柱模板

（1）合理控制柱模板標(biāo)高。為確保柱施工質(zhì)量，還應(yīng)重視柱模板標(biāo)高的控制，應(yīng)提前根據(jù)模板設(shè)計(jì)、模板結(jié)構(gòu)的實(shí)際數(shù)量，計(jì)算模板標(biāo)高。按照已有的柱模板高度，用建筑物柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高度減去混凝土樓板高度，然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果，把非整體支撐體系剪裁后安裝在柱模板上，使模板、支撐結(jié)構(gòu)相互連接時不出現(xiàn)沖突。新澆混凝土?xí)r，混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定值后，需要在柱模板支撐施工過程中，標(biāo)注出柱模板上的標(biāo)高控制線、軸線。檢查無誤后，現(xiàn)場確定立柱測線[5]。

（2）規(guī)范柱模板安裝流程。正式安裝柱模板時，施工人員要提前清除柱結(jié)構(gòu)中的所有雜物，再根據(jù)高大模板吊裝工藝，按照順序吊裝模板，將其布設(shè)在柱內(nèi)，然后應(yīng)用柱箍、穿墻套管穩(wěn)固柱模板及其支撐體系。

3.5 拆除模板

拆除模板是高大模板支撐體系施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須給予高度重視。在此期間，為確保模板拆除時支撐體系的穩(wěn)定性和安全性，還應(yīng)科學(xué)地選擇拆模方法，提前梳理拆模順序，避免出現(xiàn)“強(qiáng)拆亂拆”的情況。

模板的拆除順序：先拆除后序安裝的高大模板支撐結(jié)構(gòu)，然后分別拆除側(cè)模板及其支撐結(jié)構(gòu)和底模板。原因在于建筑側(cè)模板一般屬于非承重模板，而底模板還需分擔(dān)建筑混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的自重。采用分段拆除方法時，施工人員還應(yīng)注意相鄰兩端模板、支撐體系拆除的高差，高差值不能過大。拆除期間，還應(yīng)避免混凝土結(jié)構(gòu)、模板支撐體系產(chǎn)生碰撞，同時保護(hù)好混凝土結(jié)構(gòu)的邊角、外觀。拆除結(jié)束后，將拆卸下的材料堆放整齊，安全存儲。

4 高大模板支撐體系的安全控制措施

4.1 重視支撐體系搭設(shè)階段的安全管理

第一，對于高大模板支撐體系施工作業(yè)，施工人員需要持證上崗，并提前接受安全教育和施工技術(shù)指導(dǎo)，同時遵循建筑項(xiàng)目的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行技術(shù)交底。記錄存檔后才能進(jìn)入施工現(xiàn)場。

第二，做好材料質(zhì)量管理，支撐體系的材料外觀、規(guī)格和質(zhì)量應(yīng)符合相關(guān)要求。例如，鋼管不存在彎曲、銹蝕、裂紋等情況，表面平整、光潔。

第三，搭設(shè)支撐體系前，還應(yīng)在立桿底部設(shè)置墊板，墊板的強(qiáng)度、尺寸應(yīng)符合設(shè)計(jì)值。布設(shè)高大模板支撐體系的地基工程、地面工程時，應(yīng)提前進(jìn)行夯實(shí)加固處理，使其整體荷載能力符合支撐體系的承載力要求。

第四，設(shè)置水平、縱橫向剪刀撐時，施工人員可同步進(jìn)行高大模板支撐體系的架體搭設(shè)作業(yè)，但支撐體系需要保持獨(dú)立，不得與施工升降設(shè)備、塔吊設(shè)備連接。搭設(shè)期間，施工人員應(yīng)加強(qiáng)安全防護(hù)，提前采取安全防護(hù)措施，并佩戴安全帽、系安全帶、穿防滑鞋。

第五，架體搭設(shè)完畢后，施工人員應(yīng)先自檢，合格后分別交由施工管理單位、監(jiān)理單位檢查驗(yàn)收。主要驗(yàn)收內(nèi)容包括支撐體系搭設(shè)質(zhì)量、支撐體系立桿步距、支撐體系底座設(shè)置、支撐體系剪刀撐設(shè)置效果及支撐體系中扣件連接的架體垂直度等。驗(yàn)收合格后才能進(jìn)行下道工序。

4.2 加強(qiáng)混凝土和鋼筋施工的安全監(jiān)測

對于高大模板支撐體系，施工環(huán)節(jié)中的鋼筋工程施工質(zhì)量會影響其安全性。因此，為確保該項(xiàng)施工活動的安全管理效果，還應(yīng)加強(qiáng)施工環(huán)節(jié)的安全監(jiān)測。

第一，施工人員可在墻柱結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置L 形鋼筋頭及2 ～3 個支架沉降、水平看點(diǎn)，用于觀測支撐體系的穩(wěn)定性。

第二，應(yīng)用檢測儀測量支撐體系的水平位置、垂直度和有無沉降情況。施工時應(yīng)組織專業(yè)人員檢查支撐體系的架體，并檢查固結(jié)點(diǎn)有無松動、不均勻沉降問題。發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)后，應(yīng)立即停止?jié)仓鳂I(yè)，排查安全隱患后繼續(xù)施工。

第三，安全監(jiān)測應(yīng)堅(jiān)持“實(shí)時監(jiān)測、動態(tài)管理”的原則。例如，在混凝土澆筑時，每隔30 min 監(jiān)測1 次，混凝土凝結(jié)后，安全監(jiān)測頻率可調(diào)整為每天1 次。

4.3 完善模板支撐體系的施工設(shè)計(jì)

高大模板支撐體系的搭設(shè)質(zhì)量影響施工活動的安全性，所以相關(guān)人員應(yīng)完善模板支撐體系的施工設(shè)計(jì)，規(guī)范支撐體系搭設(shè)流程，提升高大模板支撐體系的技術(shù)水平。對于地質(zhì)特殊的地基工程，應(yīng)全面檢測其承載力，發(fā)現(xiàn)軟土地質(zhì)、不良土質(zhì)后，施工人員要根據(jù)高大模板支撐體系的基礎(chǔ)承載需求，加固地基結(jié)構(gòu)，檢測無誤后搭設(shè)支撐體系。

施工現(xiàn)場還應(yīng)提前布設(shè)排水溝、集水井等放排水設(shè)施，確保在降雨時能及時排出施工區(qū)域的積水和雨水，以免地基結(jié)構(gòu)、底部墊板因受潮或被浸泡而導(dǎo)致支撐架體存在失穩(wěn)問題。安裝支撐架體的立桿時，應(yīng)確保立桿的垂直度，立板底部應(yīng)設(shè)有墊板、掃地桿。搭設(shè)完畢后，開始搭設(shè)橫向的水平桿，對于支撐節(jié)點(diǎn)區(qū)域的水平桿，應(yīng)采用“雙向布設(shè)”的方式。立桿步距應(yīng)嚴(yán)格遵守施工方案，且支撐體系架體頂部的水平桿和立桿交叉后，需要重點(diǎn)控制水平桿的伸出長度。

4.4 確保高大模板支撐體系設(shè)計(jì)合理性

建筑工程中，確保高大模板支撐體系設(shè)計(jì)的合理性同樣有助于提升高大模板支撐體系施工的安全性。因此，相關(guān)人員應(yīng)依據(jù)支撐體系技術(shù)規(guī)范、建筑行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、國家的相關(guān)規(guī)定設(shè)計(jì)高大模板支撐結(jié)構(gòu)。同時，可應(yīng)用建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，建立高大模板支撐體系的力學(xué)模型，提前評估設(shè)計(jì)方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性。

具體施工時，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場情況全面分析現(xiàn)場活荷載、模板體量、其他隨機(jī)因素容易引發(fā)的安全風(fēng)險，記錄高大模板支撐體系可能存在的荷載效應(yīng)，以及當(dāng)前材料的抗力數(shù)值，優(yōu)化模板支撐體系設(shè)計(jì)方案。對于超高層建筑，往往會應(yīng)用各類大型復(fù)雜性的模板支撐體系，為確保支撐體系施工安全，還應(yīng)在設(shè)計(jì)模板支撐體系時，應(yīng)用數(shù)學(xué)理論、力學(xué)理論簡化設(shè)計(jì)流程，梳理荷載傳遞路徑，分析支撐體系受力可行性后，完成復(fù)雜模板支撐體系的設(shè)計(jì)方案。

5 結(jié)語

高大模板支撐體系是建筑項(xiàng)目中的常用支撐結(jié)構(gòu)，適用于高層、超高層建筑的支撐要求。但在應(yīng)用高大支撐模板時，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，合理設(shè)計(jì)高大支撐模板，規(guī)范柱模板、墻模板支撐施工流程，做好高大支撐模板體系施工過程中的安全控制工作，增強(qiáng)施工人員的安全意識，落實(shí)安全防護(hù)措施，確保高大模板支撐體系的施工安全和施工質(zhì)量。