林天堂

福建省浔益建筑工程有限公司

1 引言

《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》要求：高大模板支撑体系是指混凝土构件的支模高度大于8m，或者搭设跨度大于18m，或者上覆总荷载超过15kN/m2，或集中线荷载超过20kN/m 的高大模板支撑体系。其中在高模支撑体系中扣件式钢管支撑最为普遍，设计和施工阶段的安全、合理性也受到工程单位普遍关注。

我国建筑、桥梁工程中常采用高大模板，但是模板支撑体系坍塌事故频发，一方面影响工程质量，其次对施工人员的安全也产生了严重威胁，给国家和人民群众的生命财产造成了严重损失。因此，保障扣件式钢管支撑的施工质量，是高大支撑安全稳定的重要前提。

2 影响高大模板支撑安全的常见因素

2.1 支撑材料不满足设计要求

支撑系统采用的材料不符合质量标准。常常有以下两因素导致，其一施工方缩减成本，采购质量低劣的管材；其次材料在运输和储存过程中，未有效防止雨水，挤压等造成的腐蚀和挤压破坏，一定程度上降低钢管支撑的承载力[1]；具体如下：

（1）支撑体系采用的管件、连接件的产品生产许可证、质量合格证明、复检材料等资料不全。不能按规范要求为支撑材料、附件进场使用前进行抽样复检[2]。

（2）对进场的支撑管件、连接件把关不严，使不符合质量要求的支撑材料进场使用。对重复使用的支撑材料、附件储藏保护不到位，维修不及时，重复使用率高。致使一些质量达不到要求的支撑材料、附件仍在重复使用。事故发生时相当一部分扣件破坏形式不是变形而是直接断裂，扣件的质量存在隐患。

2.2 构造措施不得当

钢管支撑搭设过程中未按规范要求搭设模板支撑体系，搭建的支撑体系不足以支撑施工荷载，当施工荷载过于集中超过模板支撑体系的承载能力，或者偏心荷载过大时，均会使支撑管件发生失稳，导致支撑体系坍塌。以下是导致安全事故发生的主要构造因素。

（1）未按规定设置水平杆。在一些模板支撑体系设计时，忽略了水平支撑的设计，导致支撑设计不完整、设计失误而产生安全事故。

（2）施工中立杆顶部采用搭接的方式，未按规范在立杆顶部没有采用U 型可调支托。由于立杆顶部采用搭接的方式立杆产生了偏心受力，增加了弯矩，使搭接扣件的抗滑力小于上部立杆承受的荷载，上部立杆向下滑动，模板支撑体系发生了变形，从而导致坍塌。

（3）支撑体系荷载传递方式应为将梁上的荷载传递给立杆，不能通过梁下水平横杆传递给立杆。该方法使水平杆受到的弯矩提高，扣件的抗滑力达不到规范要求，从而导致扣件容易脱离，造成安全隐患。

（4）水平或竖向剪刀撑的设置不满足规范要求，达不到支撑体系稳定性标准。

3 高大模板支撑工程的安全策略

（1）对支撑工程施工方案进行可行性分析，对施工单位提出的施工方案应组织相关领域的专家组进行方案论证，对方案的可行性、稳定性、安全性提出建设性意见，确保方案顺利实施。

（2）严格落实技术方案审查程序。施工单位技术负责人应对施工方案可行性进行审核，并上报监理部门进行复核，审核通过后实施。

（3）加强对安全施工方案实施的监督。在确定了安全施工方案后，施工单位应严格自检程序，做好安全管理预警方案，完善安全生产体系和操作规程。为有效落实安全措施，应增加各部门之间的沟通，对发现的不安全因素及时上报主管部门。

4 扣件式高大模板支撑设计方案

4.1 工程背景

德化县盛凤桥工程位于德化县浔中镇城东工业区凤洋片区内，桥梁上跨浐溪，是凤洋片区东西地块交通运输的重要连接通道。桥长68.2m，采用19.5m+25m+19.5m 三跨上承式拱桥，桥宽17.5m，建筑面积1193.5m2。边跨和中跨拱圈的主拱圈高度为0.7m，拱箱宽度为17.5m，上部布置10道截面为圆曲线的跨径为2m 的腹拱，高度为0.15m，根据受力特点，为腹拱安装布置无铰拱和两铰拱。其中主拱圈模板支架最大高度为11.9m，超出8m的规范标准，属于高大模板。

4.2 设计方案

主拱圈底模：采用厚度为15 mm 的18mm×1850mm×925mm多层木胶合板；小楞木采用45mm×90mm松木，垂直桥跨布置；主楞采用100mm×100mm方木或80mm×80mm方钢，主楞布置在纵向和横向上，承于支撑架立杆的U型支托上。

拱圈侧模：用18mm 厚胶合板；横向小楞用45mm×90mm，斜撑采用50mm×50mm方木。

支撑体系：用Ф48.3mm×3.6mm 钢管和扣件连接，立杆顶部采用可调U型顶托受力。拱圈模板和支架搭设参数详见表3.1，

表1 主拱圈板模板及支架设计参数

4.3 支架搭设

（1）首先将50mm 厚，大于两跨长度的垫板或仰铺槽钢设置在立杆底部。

（2）将立杆按照设计要求的间距沿拱圈板纵横方向排列。钢管支架布设完毕后，在距离地面200 mm 用Ф48.3×3.6 的钢管布置一层扫地杆，再依照规范要求设置纵向和横向水平杆，最后在立杆上设置可调节顶托，并在顶托上布置托梁。

（3）钢管立杆施工安装时，要遵循在纵横方向整齐布置，立杆安装垂直，稳固的原则。

（4）须将立杆垫木或仰铺槽钢水平置于混凝土垫层上，不得随意将其置于地基或蓬松的砂石面上。立杆上接顶托与支架顶层横杆的距离高度应小于300mm。

（5）任何位置处的立杆采用对接扣件连接的方式进行接长，接头位置要求如图1（a）所示。

（6）所有位置处的水平杆采用对接扣件连接的方式进行接长，严禁搭接，每步水平杆纵横方向必须拉通，水平对接接头位置要求如图1（b）所示。

图1

（7）模板支架四周满布竖向剪刀撑，中部每间隔4 至5 排布置一层纵横向剪刀撑，从底到顶均依照此规则布置；剪刀撑要拉紧扣实，确保支撑体系的稳定性，如图2所示。

图2 加强型水平、竖向剪刀撑布置图

注：

1——水平剪刀撑；2——竖向剪刀撑；3——扫地杆设置层。

4.4 施工质量控制

（1）支架搭设前熟悉设计方案，牢记立杆、剪刀撑、水平杆位置的布置，并利用墨斗在地面上弹出立杆位置[2]。

（2）布设立杆时，采用经纬仪沿纵横方向进行投测。布置水平杆时利用红外水平仪测量是否水平，严格把控立杆的竖向偏差、水平杆的横向偏差满足《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》要求。

（3）高大模板支撑系统施工过程中不得集中堆载，严格控制实际施工荷载，如出现过载情况，采取有效控制措施。

（4）浇筑过程中，安排技术人员检查支架和支承，对支撑体系进行位移和变形监测。

5 BIM技术在高大模板支撑中的新应用

BIM 作为一项新兴技术，可以解决模板工程设计过程中计算、绘图和提交等问题。因此，将BIM技术应用在高大模板施工中，确保模板和支撑系统的安全性和可靠性，并实现经济合理性有着重要现实意义[3]。

采用BIM-3D技术可以对支撑系统项目设计进行碰撞检测，以减少实际施工过程中的问题，提高施工效率并减少成本；同时利用BIM 技术可以将平面图转化为三维图形，并预先设计支撑系统模型的构造方案。伴随图纸的变化，可以迅速调整BIM 模型，首先判断立体化虚拟环境中的解决方案是否达到要求，从而替代传统的施工流程，提高效率，降低成本。

6 结论

经分析知，支撑材料质量和构造措施是否满足设计要求对高大模板支撑体系的安全和稳定有着直接影响，本文结合工程实例着重从方案设计和支架底座地面支承点的处理；严格控制对立杆、水平杆、剪刀撑斜杆的布设来加强架体的稳定性；并介绍了BIM这一新兴技术在模板支撑结构建模、碰撞检测，平面图立体化的应用，通过多方位的控制来保障高大模板支撑体系的安全。