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摘要：扣件式高大模板支架是我國建筑業(yè)中高大模板施工中通用的支架結(jié)構(gòu)，具有拆裝方便、搭設(shè)靈活、承載力較高、相對經(jīng)濟等優(yōu)點。但是，由于施工中安全管理工作不到位，常常導致安全事故的發(fā)生，因此，對扣件式高大模板支架施工的安全管理展開研究十分必要。本文分析了扣件式高大模板支架失穩(wěn)的原因及影響因素，并介紹了扣件式高大模板支架的安全控制措施，以望能為有關(guān)需要提供幫助。

關(guān)鍵詞：扣件式鋼管支架；高大模板；安全管理；失穩(wěn)特性分析

引言

隨著我國社會經(jīng)濟和建筑業(yè)的快速發(fā)展，建筑工程的規(guī)模也不斷擴張，為滿足建筑所需內(nèi)部空間建筑功能的需求，扣件式鋼管高大模板支架在建筑施工中被廣泛應用。但是由于目前建筑施工中扣件式鋼管高大模板支架失穩(wěn)并且坍塌等事故時常發(fā)生，造成嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此，加強扣件式高大模板支架施工的安全管理，最大程度地降低安全事故發(fā)生頻率成為亟需探討的重要課題。

1 扣件式鋼管高大模板支架概述

根據(jù)住建部頒發(fā)的《建設(shè)工程高大模板支撐系統(tǒng)施工安全監(jiān)督管理導則》有關(guān)規(guī)定，支撐高度超過8m，或搭設(shè)高度超過18m，或施工荷載大于15KN/m2，或集中線荷載大于20KN/m的模板支撐系統(tǒng)均稱為高大模板支撐體系。

在高大模板支撐體系中，扣件式鋼管支架是目前應用較為普遍的一種支撐形式?？奂戒摴苤Ъ苁怯射摴芡ㄟ^扣件相連接而形成的臨時性空間結(jié)構(gòu)，由立桿、水平桿、剪刀撐等部件組成。作為主要受力結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定與否直接影響到整個模板支撐系統(tǒng)的安全。

2 扣件式鋼管支架失穩(wěn)特性分析

模板支架是為滿足上部施工需要而搭設(shè)的臨時性結(jié)構(gòu)，其上部荷載作用形式、搭設(shè)的構(gòu)造情況等均對其穩(wěn)定性造成影響。國內(nèi)相關(guān)專家通過建立不同的計算模型，經(jīng)過大量實驗、計算，對荷載加載、構(gòu)造措施、搭設(shè)參數(shù)等對鋼管支架穩(wěn)定性的影響進行了研究，得到了大量的實驗數(shù)據(jù)，為分析鋼管支架的失穩(wěn)特性提供了依據(jù)。

2.1 局部加載對模板支架極限承載力的影響

為能準確的說明問題，采用8步8跨的計算模型，立桿間距1.2m，步距1.2m，立桿伸出頂層橫桿的距離a為0.2m。水平剪刀撐每4步設(shè)置一道，豎向剪刀撐每4跨設(shè)置一道，雙向布置，取初始彎曲率1‰。依次在立桿頂端施加1/4、2/4、3/4、4/4的豎向荷載。經(jīng)過加載試驗，得其實驗數(shù)據(jù)見表1。

表1 局部加載對模板支架的極限承載力（kN）

通過對以上數(shù)據(jù)的分析，當施加4/4荷載時，模板支架的極限承載力最小?？梢姾奢d的不均勻性對模板支架極限承載力的影響并不明顯，荷載滿布情況為模板支架的最不利荷載布置。

2.2 豎向荷載作用下構(gòu)造措施對模板支架極限承載力的影響

為了較全面的說明問題，現(xiàn)仍采用8步8跨的計算模型，立桿間距1.2m，步距1.2m，立桿伸出頂層橫桿的距離a為0.2m，按照幾種不同的構(gòu)造措施搭設(shè)支架并施加一定的荷載，測定其失穩(wěn)的狀況，研究構(gòu)造措施對極限承載力的影響。其結(jié)果見表2

表2 不同構(gòu)造措施下支架的極限承載力

由上表可以看出，當兩個方向均未設(shè)豎向剪刀撐時，極限承載力降低明顯，達到55.3%。由此可見，縱橫雙方向均設(shè)置豎向剪刀撐是提高極限承載力的一項重要措施。而這一點在搭設(shè)鋼管支架的施工中又是極易被忽視的，剪刀撐的缺失或搭設(shè)不合理的現(xiàn)象為鋼管支架失穩(wěn)破壞留下了隱患，應格外引起重視。

2.3 豎向荷載作用下搭設(shè)參數(shù)對模板支架失穩(wěn)特性的影響

（1）立桿步距、立桿超出頂層水平桿的長度

a、立桿間距、模板搭設(shè)高度對失穩(wěn)特性的影響仍以模板支架模型為研究對象，討論立桿步距h、立桿超出頂層水平桿長度a、立桿間距、模板搭設(shè)高度、模板搭設(shè)面積對支架失穩(wěn)特性的影響。

首先通過加載試驗得出臨界荷載與h、a的關(guān)系如表3。

表3 不同h、a時臨界荷載

從表3可以看出，當h一定時，a越大則臨界荷載越低；當a一定時，h越大則臨界荷載越低。

在搭設(shè)鋼管支架時，為減少工作量及通行方便，鋼管支架的步距往往設(shè)的較大，而在搭設(shè)到支架頂部時，為方便支模操作，頂層水平桿設(shè)的較低，導致立桿支撐點距其距離較大。這些因素也是造成鋼管支架失穩(wěn)的原因之一。

（2）不同立桿間距對臨界荷載的影響

以立桿步距為1.2m的8跨8步支架為研究對象，a取0.2m，水平剪刀撐間距4步，豎向剪刀撐間距4跨，通過加載試驗得出立桿間距取0.6m～1.5m時支架的臨界荷載。

從表4可以看出，立桿間距對臨界荷載的影響顯著，臨界荷載隨著立桿間距的增加而減小。

表4 不同立桿間距時的臨界荷載

立管間距是決定鋼管支架承載力的一個重要因素。立管間距的大小必須經(jīng)過設(shè)計計算來確定。在實際施工中僅憑經(jīng)驗而非設(shè)計計算進行模板支架的搭設(shè)或雖有鋼管支架的搭設(shè)方案但在搭設(shè)時不按搭設(shè)方案執(zhí)行，導致立桿間距的確定較為隨意。所有這些也均構(gòu)成了鋼管支架失穩(wěn)的重要安全隱患。

2.4 豎向荷載作用下搭設(shè)步數(shù)對模板支架極限承載力的影響

采用縱向、橫向均為8跨的計算模型，立桿間距為1.2m，步距為1.2m，a取0.2m，初始彎曲率取1‰，計算出搭設(shè)步數(shù)為4步、8步、12步以及16步的支架在豎向荷載作用下的極限承載力，計算結(jié)果見表5。

表5 不同搭設(shè)步數(shù)模板支架的極限承載力

由表5可以看出，隨著搭設(shè)步數(shù)的增加，支架的極限承載力逐步降低，尤其是有4步增加到8步時，由于此時搭設(shè)高度已經(jīng)大于8m，已經(jīng)屬于高大模板支架范疇之內(nèi)，支架的極限承載力降低幅度較為明顯，對于這一點在進行模板支架設(shè)計時應該給與足夠的注意。

2.5 考慮水平荷載作用時構(gòu)造措施對模板極限承載力的影響

仍采用3.1計算模型，通過加載試驗計算具有完備構(gòu)造措施、有部分構(gòu)造措施、無構(gòu)造措施情況下模板支架的極限承載力，結(jié)果見表6。

表6 不同構(gòu)造措施下水平荷載對模板支架極限承載力的影響

由表6可以看出，當沒有沿水平荷載的作用方向設(shè)豎向剪刀撐時，極限承載力下降幅度達到了近30%，當兩個方向均未設(shè)豎向剪刀撐時，極限承載力下降幅度最大，達到了37%。

由此可見，完備的構(gòu)造措施是抵抗水平荷載的必備條件。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》GB50666-2011的規(guī)定，模板支架所承受的水平荷載主要有：風荷載、混凝土下料產(chǎn)生的水平荷載、泵送混凝土或不均勻堆載等因素產(chǎn)生的附加水平荷載。

3 人為因素對模板支架安全性的影響

模板支架從設(shè)計、搭設(shè)到使用，每一個環(huán)節(jié)都要受到人為因素的影響，人為過失的普遍存在也是影響模板支架安全性的一個重要因素。

人為過失包括對不合格搭設(shè)材料的選用、搭設(shè)過程的操作過失，模板支架的不規(guī)范使用等。

（1）不合格材料的選用。

（2）搭設(shè)過程的操作過失。

（3）使用過程的過失。

4 扣件式鋼管支架的安全控制

4.1 扣件式鋼管支架搭設(shè)方案的安全控制

（1）在編制鋼管支架搭設(shè)方案時應首先對模板及其支撐系統(tǒng)進行初步設(shè)計，初步確定鋼管支架的各種搭設(shè)參數(shù)。然后按照現(xiàn)行施工規(guī)范要求進行驗算，并根據(jù)驗算結(jié)果對原來所作的初步設(shè)計進行調(diào)整，最后形成最終的鋼管支架的設(shè)計圖。

（2）在編制搭設(shè)方案時，扣件式鋼管支架的搭設(shè)要求應滿足現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》GB50666-2011，《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》JGJ162-2008，同時尚應滿足《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ130-2011規(guī)定，明確各種桿件的搭設(shè)要求及扣件螺栓緊固力矩的具體數(shù)值。

4.2 扣件式鋼管支架搭設(shè)方案的審批控制

根據(jù)《建設(shè)工程高大模板支撐系統(tǒng)施工安全監(jiān)督管理導則》、《危險性較大分部分項工程管理辦法》等要求，高大模板及其支撐系統(tǒng)應由具有相應資質(zhì)的工程技術(shù)人員編制專項施工方案。在編制完成后由本單位技術(shù)負責人進行審批，之后報請當?shù)亟ㄖ┕ぐ踩芾聿块T組織專家進行安全論證，通過論證確認安全可行之后，方可實施。

4.3 扣件式鋼管支架搭設(shè)施工的安全控制

（1）項目部工程技術(shù)人員應根據(jù)經(jīng)過論證的模板支架的搭設(shè)方案對操作班組工人進行施工技術(shù)交底。使操作人員明確模板支架搭設(shè)的技術(shù)要求，安全注意事項。

（2）在搭設(shè)模板支架之前，應認真檢查支架立桿下地基情況，立桿下應鋪墊不小于50mm厚的木板。在搭設(shè)立桿時尚應在立桿上搭設(shè)掃地桿。

（3）操作工人在搭設(shè)鋼管支架時，應使用力矩扳手，按照規(guī)范要求的力矩數(shù)值緊固扣件螺栓，其螺栓擰緊扭力矩不應小于40N·m，且不應大于65N·m.鋼管接長使用對接扣件，不得虛接，以免支架在承受上部荷載時，立桿受力不均。

4.4 扣件式鋼管支架的使用安全控制

（1）對于模板支架來說，其立桿所受最大荷載即出現(xiàn)于混凝土的澆筑過程中，破壞也往往發(fā)生在混凝土澆筑期間。因此，在澆筑混凝土之前應編制混凝土澆筑方案，科學、合理地確定混凝土澆筑的方向、混凝土澆筑方式。對于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)高大模板來說，應先澆筑框架柱或剪力墻混凝土，然后再搭設(shè)梁板結(jié)構(gòu)的模板及其支架，高大模板支架應與框架柱或墻用連接件連接牢固，以確保模板支架的穩(wěn)定。

（2）使用泵送混凝土時，泵管應設(shè)單獨支架進行固定，不得與模板支架相連。

（3）使用料斗澆筑混凝土時，要嚴格控制混凝土放料高度不超過500mm。

（4）鋼管支架應單獨自成體系，腳手架、上料平臺等設(shè)施不得與鋼管支架相連。

5 結(jié)語

綜上所述，扣件式鋼管高大模板支持體系是我國目前使用量最大、應用最普遍的一種模板支撐形式，其安全管理工作十分重要。工作人員在建筑施工時要充分認識到扣件式鋼管高大模板支架的特性，認真貫徹執(zhí)行規(guī)范和有關(guān)規(guī)定，嚴格進行安全控制工作，以保障扣件式高大模板支架的穩(wěn)定性，從而防止安全事故的發(fā)生。

參考文獻：

[1]趙娣.扣件式高支模架安全施工方案評審程序[D].鄭州大學.2014

[2]連崇波.淺談高大模板扣件式鋼管支撐體系安全監(jiān)管[J].福建建材.2013（06）

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和前節(jié)砼管連接在一起，頂進就位后用砂漿及填縫料將管間縫隙密封。本方案采用16T吊車下管，吊車使用完畢后應調(diào)離現(xiàn)場，避免對頂管作業(yè)人員產(chǎn)生危險。

3.3 頂進

頂進利用千斤頂頂出鎬在后背不動的情況下將頂進管子推向前進，其過程如下：

（1）安裝好頂鐵、擠牢，管前端已挖一定長度土后，啟動油泵，千斤頂進油，活塞伸出一個工作行程，將管子推向一定距離；

（2）停止油泵，打開控制閥，千斤頂回油，活塞縮回；

（3）添加頂鐵，重復上述操作，直至需要安裝下一節(jié)管子為止。

3.4 出土

人工將土由管內(nèi)運到工作井位置，裝入手推車，然后用鋼索繩吊裝到井上，倒在井上一側(cè)。堆積量足夠時，用自卸車運走。

3.5 測量與校正

3.5.1平面控制

為確保兩井間頂管貫通，在兩端頭井附近埋設(shè)地面導線點，利用空導點和地面導線點，以導線測量形式，將平面控制成果引測到施工現(xiàn)場。

井上座標點向井下傳遞采用聯(lián)系三角形方式，點位由鉛垂儀垂直投設(shè)。井下控制頂進方向的基準點用鋼架埋設(shè)成固定點，采用激光經(jīng)緯儀跟蹤觀測機頭偏差方向。

3.5.2高程控制

利用施工區(qū)域附近的已知高級水準點，布設(shè)等級水準路線，將高程引測到工作井附近，并設(shè)立施工高程控制點。地面高程傳遞到井下時用鋼尺垂直懸掛，下系至標準拉力線錘，然后地面、井下兩臺水準儀同時觀測。井下布設(shè)2～3個地下起始高程控制點。

4 結(jié)束語

經(jīng)過現(xiàn)場施工的實際情況，該項施工方法能夠滿足市政工程的需要，并克服了施工難度大、工期短的困難，適用于市政工程環(huán)境及條件受限制的區(qū)域。本文對施工的每個環(huán)節(jié)從工作坑、到頂進、下管、挖土、出土、測量等施工工藝進行了探討，并提出了施工時的安全防護措施，為完善和推廣頂管施工工藝提供了依據(jù)。

參考文獻：

[1]余彬泉.陳傳燦.頂管施工技術(shù).1998

[2]中國地質(zhì)大學（武漢）.頂管施工技術(shù)及驗收規(guī)范.2007