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        橋梁高大模板鋼管支撐體系技術(shù)研究

        2020-06-03 09:27:00林天堂
        綠色環(huán)保建材 2020年5期
        關(guān)鍵詞:支架水平施工

        林天堂

        福建省潯益建筑工程有限公司

        1 引言

        《建設(shè)工程高大模板支撐系統(tǒng)施工安全監(jiān)督管理導(dǎo)則》要求:高大模板支撐體系是指混凝土構(gòu)件的支模高度大于8m,或者搭設(shè)跨度大于18m,或者上覆總荷載超過15kN/m2,或集中線荷載超過20kN/m 的高大模板支撐體系。其中在高模支撐體系中扣件式鋼管支撐最為普遍,設(shè)計和施工階段的安全、合理性也受到工程單位普遍關(guān)注。

        我國建筑、橋梁工程中常采用高大模板,但是模板支撐體系坍塌事故頻發(fā),一方面影響工程質(zhì)量,其次對施工人員的安全也產(chǎn)生了嚴(yán)重威脅,給國家和人民群眾的生命財產(chǎn)造成了嚴(yán)重?fù)p失。因此,保障扣件式鋼管支撐的施工質(zhì)量,是高大支撐安全穩(wěn)定的重要前提。

        2 影響高大模板支撐安全的常見因素

        2.1 支撐材料不滿足設(shè)計要求

        支撐系統(tǒng)采用的材料不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。常常有以下兩因素導(dǎo)致,其一施工方縮減成本,采購質(zhì)量低劣的管材;其次材料在運輸和儲存過程中,未有效防止雨水,擠壓等造成的腐蝕和擠壓破壞,一定程度上降低鋼管支撐的承載力[1];具體如下:

        (1)支撐體系采用的管件、連接件的產(chǎn)品生產(chǎn)許可證、質(zhì)量合格證明、復(fù)檢材料等資料不全。不能按規(guī)范要求為支撐材料、附件進場使用前進行抽樣復(fù)檢[2]。

        (2)對進場的支撐管件、連接件把關(guān)不嚴(yán),使不符合質(zhì)量要求的支撐材料進場使用。對重復(fù)使用的支撐材料、附件儲藏保護不到位,維修不及時,重復(fù)使用率高。致使一些質(zhì)量達不到要求的支撐材料、附件仍在重復(fù)使用。事故發(fā)生時相當(dāng)一部分扣件破壞形式不是變形而是直接斷裂,扣件的質(zhì)量存在隱患。

        2.2 構(gòu)造措施不得當(dāng)

        鋼管支撐搭設(shè)過程中未按規(guī)范要求搭設(shè)模板支撐體系,搭建的支撐體系不足以支撐施工荷載,當(dāng)施工荷載過于集中超過模板支撐體系的承載能力,或者偏心荷載過大時,均會使支撐管件發(fā)生失穩(wěn),導(dǎo)致支撐體系坍塌。以下是導(dǎo)致安全事故發(fā)生的主要構(gòu)造因素。

        (1)未按規(guī)定設(shè)置水平桿。在一些模板支撐體系設(shè)計時,忽略了水平支撐的設(shè)計,導(dǎo)致支撐設(shè)計不完整、設(shè)計失誤而產(chǎn)生安全事故。

        (2)施工中立桿頂部采用搭接的方式,未按規(guī)范在立桿頂部沒有采用U 型可調(diào)支托。由于立桿頂部采用搭接的方式立桿產(chǎn)生了偏心受力,增加了彎矩,使搭接扣件的抗滑力小于上部立桿承受的荷載,上部立桿向下滑動,模板支撐體系發(fā)生了變形,從而導(dǎo)致坍塌。

        (3)支撐體系荷載傳遞方式應(yīng)為將梁上的荷載傳遞給立桿,不能通過梁下水平橫桿傳遞給立桿。該方法使水平桿受到的彎矩提高,扣件的抗滑力達不到規(guī)范要求,從而導(dǎo)致扣件容易脫離,造成安全隱患。

        (4)水平或豎向剪刀撐的設(shè)置不滿足規(guī)范要求,達不到支撐體系穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)。

        3 高大模板支撐工程的安全策略

        (1)對支撐工程施工方案進行可行性分析,對施工單位提出的施工方案應(yīng)組織相關(guān)領(lǐng)域的專家組進行方案論證,對方案的可行性、穩(wěn)定性、安全性提出建設(shè)性意見,確保方案順利實施。

        (2)嚴(yán)格落實技術(shù)方案審查程序。施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人應(yīng)對施工方案可行性進行審核,并上報監(jiān)理部門進行復(fù)核,審核通過后實施。

        (3)加強對安全施工方案實施的監(jiān)督。在確定了安全施工方案后,施工單位應(yīng)嚴(yán)格自檢程序,做好安全管理預(yù)警方案,完善安全生產(chǎn)體系和操作規(guī)程。為有效落實安全措施,應(yīng)增加各部門之間的溝通,對發(fā)現(xiàn)的不安全因素及時上報主管部門。

        4 扣件式高大模板支撐設(shè)計方案

        4.1 工程背景

        德化縣盛鳳橋工程位于德化縣潯中鎮(zhèn)城東工業(yè)區(qū)鳳洋片區(qū)內(nèi),橋梁上跨浐溪,是鳳洋片區(qū)東西地塊交通運輸?shù)闹匾B接通道。橋長68.2m,采用19.5m+25m+19.5m 三跨上承式拱橋,橋?qū)?7.5m,建筑面積1193.5m2。邊跨和中跨拱圈的主拱圈高度為0.7m,拱箱寬度為17.5m,上部布置10道截面為圓曲線的跨徑為2m 的腹拱,高度為0.15m,根據(jù)受力特點,為腹拱安裝布置無鉸拱和兩鉸拱。其中主拱圈模板支架最大高度為11.9m,超出8m的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),屬于高大模板。

        4.2 設(shè)計方案

        主拱圈底模:采用厚度為15 mm 的18mm×1850mm×925mm多層木膠合板;小楞木采用45mm×90mm松木,垂直橋跨布置;主楞采用100mm×100mm方木或80mm×80mm方鋼,主楞布置在縱向和橫向上,承于支撐架立桿的U型支托上。

        拱圈側(cè)模:用18mm 厚膠合板;橫向小楞用45mm×90mm,斜撐采用50mm×50mm方木。

        支撐體系:用Ф48.3mm×3.6mm 鋼管和扣件連接,立桿頂部采用可調(diào)U型頂托受力。拱圈模板和支架搭設(shè)參數(shù)詳見表3.1,

        表1 主拱圈板模板及支架設(shè)計參數(shù)

        4.3 支架搭設(shè)

        (1)首先將50mm 厚,大于兩跨長度的墊板或仰鋪槽鋼設(shè)置在立桿底部。

        (2)將立桿按照設(shè)計要求的間距沿拱圈板縱橫方向排列。鋼管支架布設(shè)完畢后,在距離地面200 mm 用Ф48.3×3.6 的鋼管布置一層掃地桿,再依照規(guī)范要求設(shè)置縱向和橫向水平桿,最后在立桿上設(shè)置可調(diào)節(jié)頂托,并在頂托上布置托梁。

        (3)鋼管立桿施工安裝時,要遵循在縱橫方向整齊布置,立桿安裝垂直,穩(wěn)固的原則。

        (4)須將立桿墊木或仰鋪槽鋼水平置于混凝土墊層上,不得隨意將其置于地基或蓬松的砂石面上。立桿上接頂托與支架頂層橫桿的距離高度應(yīng)小于300mm。

        (5)任何位置處的立桿采用對接扣件連接的方式進行接長,接頭位置要求如圖1(a)所示。

        (6)所有位置處的水平桿采用對接扣件連接的方式進行接長,嚴(yán)禁搭接,每步水平桿縱橫方向必須拉通,水平對接接頭位置要求如圖1(b)所示。

        圖1

        (7)模板支架四周滿布豎向剪刀撐,中部每間隔4 至5 排布置一層縱橫向剪刀撐,從底到頂均依照此規(guī)則布置;剪刀撐要拉緊扣實,確保支撐體系的穩(wěn)定性,如圖2所示。

        圖2 加強型水平、豎向剪刀撐布置圖

        注:

        1——水平剪刀撐;2——豎向剪刀撐;3——掃地桿設(shè)置層。

        4.4 施工質(zhì)量控制

        (1)支架搭設(shè)前熟悉設(shè)計方案,牢記立桿、剪刀撐、水平桿位置的布置,并利用墨斗在地面上彈出立桿位置[2]。

        (2)布設(shè)立桿時,采用經(jīng)緯儀沿縱橫方向進行投測。布置水平桿時利用紅外水平儀測量是否水平,嚴(yán)格把控立桿的豎向偏差、水平桿的橫向偏差滿足《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》要求。

        (3)高大模板支撐系統(tǒng)施工過程中不得集中堆載,嚴(yán)格控制實際施工荷載,如出現(xiàn)過載情況,采取有效控制措施。

        (4)澆筑過程中,安排技術(shù)人員檢查支架和支承,對支撐體系進行位移和變形監(jiān)測。

        5 BIM技術(shù)在高大模板支撐中的新應(yīng)用

        BIM 作為一項新興技術(shù),可以解決模板工程設(shè)計過程中計算、繪圖和提交等問題。因此,將BIM技術(shù)應(yīng)用在高大模板施工中,確保模板和支撐系統(tǒng)的安全性和可靠性,并實現(xiàn)經(jīng)濟合理性有著重要現(xiàn)實意義[3]。

        采用BIM-3D技術(shù)可以對支撐系統(tǒng)項目設(shè)計進行碰撞檢測,以減少實際施工過程中的問題,提高施工效率并減少成本;同時利用BIM 技術(shù)可以將平面圖轉(zhuǎn)化為三維圖形,并預(yù)先設(shè)計支撐系統(tǒng)模型的構(gòu)造方案。伴隨圖紙的變化,可以迅速調(diào)整BIM 模型,首先判斷立體化虛擬環(huán)境中的解決方案是否達到要求,從而替代傳統(tǒng)的施工流程,提高效率,降低成本。

        6 結(jié)論

        經(jīng)分析知,支撐材料質(zhì)量和構(gòu)造措施是否滿足設(shè)計要求對高大模板支撐體系的安全和穩(wěn)定有著直接影響,本文結(jié)合工程實例著重從方案設(shè)計和支架底座地面支承點的處理;嚴(yán)格控制對立桿、水平桿、剪刀撐斜桿的布設(shè)來加強架體的穩(wěn)定性;并介紹了BIM這一新興技術(shù)在模板支撐結(jié)構(gòu)建模、碰撞檢測,平面圖立體化的應(yīng)用,通過多方位的控制來保障高大模板支撐體系的安全。

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