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      模板支撐體系預(yù)壓安全控制

      2017-01-18 00:31:34李江林
      關(guān)鍵詞:支撐體系現(xiàn)行現(xiàn)澆

      李江林

      (河南省建筑科學(xué)研究院有限公司,河南 鄭州 450053)

      模板支撐體系預(yù)壓安全控制

      李江林

      (河南省建筑科學(xué)研究院有限公司,河南 鄭州 450053)

      模板支撐體系預(yù)壓坍塌事故近年來屢見報(bào)端。為安全、經(jīng)濟(jì)、高效利用模板支撐體系預(yù)壓技術(shù),探討了其適用條件、安全條件、預(yù)壓類別選擇及預(yù)壓范圍、預(yù)壓荷載選擇和施加、預(yù)壓變形值的應(yīng)用等,結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范和工程調(diào)研提出了安全防范和應(yīng)用建議。

      模板支撐體系;支架預(yù)壓;支架基礎(chǔ)預(yù)壓;預(yù)壓范圍;預(yù)壓荷載;預(yù)壓變形

      模板支撐體系預(yù)壓技術(shù)可應(yīng)用于建筑及市政、水利、(高速)公路橋涵、鐵路橋涵、城市軌道交通等現(xiàn)澆(預(yù)應(yīng)力)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)滿堂鋼管支架工程。按支架地基基礎(chǔ)、支架承擔(dān)的上部荷載條件,模擬現(xiàn)澆混凝土澆筑施工過程,驗(yàn)證模板支撐體系搭設(shè)的安全性和沉降值等,以有效地控制模板支撐體系現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)工程的安全與質(zhì)量。近年來預(yù)壓技術(shù)應(yīng)用不當(dāng)引發(fā)的滿堂鋼管支架坍塌事故原因,或?yàn)橹Ъ芑A(chǔ)建于山洪侵蝕的軟弱土層而未預(yù)壓[1],或?yàn)槲淳幹浦Ъ茴A(yù)壓方案[2],或?yàn)轭A(yù)壓技術(shù)交底缺項(xiàng)[3],或?yàn)轭A(yù)壓荷載配置不當(dāng)[4],或?yàn)樵O(shè)計(jì)文件要求預(yù)壓而未實(shí)施[5]等。

      文獻(xiàn)[6]將洞庭湖大橋索塔下橫梁拱形型鋼托架單片水平放置于地面,采用反力墩支擋、千斤頂加力預(yù)壓方法,有效降低了試驗(yàn)的高風(fēng)險(xiǎn);文獻(xiàn)[7]結(jié)合某高速公路跨線橋工程碗扣式滿堂支架預(yù)壓工序,簡述了沉降儀器選擇與精度要求、監(jiān)測內(nèi)容、順序、方法、數(shù)據(jù)整理及預(yù)拱度設(shè)置等;文獻(xiàn)[8]建立了某高速公路橋梁滿堂碗扣式支架的力學(xué)計(jì)算模型,通過對比木楞、支架、立桿應(yīng)變的計(jì)算值和預(yù)壓試驗(yàn)實(shí)測值以及混凝土澆筑過程的再監(jiān)測,驗(yàn)證了計(jì)算模型的適用性,實(shí)現(xiàn)了支架施工的安全控制;文獻(xiàn)[9]通過比選按蓄水法對某現(xiàn)澆連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)施工采用的貝雷梁鋼管支架進(jìn)行了預(yù)壓,體現(xiàn)了人工少、無需大型機(jī)械、操作簡便、施工進(jìn)度較快且經(jīng)濟(jì)效益明顯等優(yōu)點(diǎn),建議在施工現(xiàn)場有充足水源、方便排水、不宜取土?xí)r選用;文獻(xiàn)[10]對某大型渡槽施工支撐系統(tǒng)采用半跨預(yù)壓方案,測得了渡槽支撐系統(tǒng)施工預(yù)拱值設(shè)置需要的支架及地基沉降量,實(shí)現(xiàn)了在施工和通水狀態(tài)下渡槽的設(shè)計(jì)目標(biāo);文獻(xiàn)[11]通過選取地質(zhì)條件差異地基、搭設(shè)試驗(yàn)支架、施加模擬預(yù)壓荷載獲得地基沉降值,選取梁施加等荷載預(yù)壓獲得支架沉降值,對比計(jì)算支架立桿對接口非彈性變形值,從而獲得后續(xù)梁模擬預(yù)壓測量計(jì)算沉降值的對比模擬預(yù)壓方法,應(yīng)用于鐵路現(xiàn)澆箱梁滿堂支架施工,符合現(xiàn)場實(shí)際且安全可靠。

      如何更有效地利用預(yù)壓技術(shù),達(dá)到由模板支撐體系與混凝土強(qiáng)度逐步增長的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)組成的臨時(shí)體系的施工安全、經(jīng)濟(jì)和工期以及現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量可靠等,是廣為關(guān)注的熱點(diǎn)問題。本文從國家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范和工程應(yīng)用實(shí)踐,就模板支撐體系預(yù)壓技術(shù)應(yīng)用的適用條件、安全條件、預(yù)壓類別選擇、荷載選擇和施加、變形值整理與應(yīng)用等進(jìn)行分析,提出模板支撐體系搭設(shè)施工的工程建議。

      1 預(yù)壓技術(shù)的適用條件

      現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范[12]明確規(guī)定對于首次混凝土澆筑段的模板支撐體系必須預(yù)壓,對于地基基礎(chǔ)條件、構(gòu)造形式相同及高度相近的模板支撐體系,則可按代表性混凝土澆筑段預(yù)壓。現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范[13-14]規(guī)定應(yīng)對模板支撐體系進(jìn)行預(yù)壓?,F(xiàn)行行業(yè)規(guī)范[15]只是規(guī)定了建筑與市政工程扣件式、碗扣式和門式等鋼管滿堂支架現(xiàn)澆混凝土工程施工的支架基礎(chǔ)與支架的預(yù)壓基本技術(shù)要求,沒有對何類混凝土澆筑段模板支撐體系進(jìn)行預(yù)壓的規(guī)定。

      現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范[16]規(guī)定了現(xiàn)澆多層或高層建(構(gòu))筑物搭設(shè)上層模板及支架立柱應(yīng)對準(zhǔn)下層立柱的相關(guān)條款,而多層樓板連續(xù)支模承擔(dān)荷載的簡化分析法[17]應(yīng)用的基本假設(shè)之一,即是要求支架地坪或其他基礎(chǔ)支座是剛性的,因此支架地基基礎(chǔ)或?yàn)橥翆踊驗(yàn)榛炷辆璋船F(xiàn)行有關(guān)規(guī)范驗(yàn)算,經(jīng)設(shè)計(jì)并處理的松軟土、回填土等不良土層支架地基,建議按現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范[15]進(jìn)行地基預(yù)壓。地基預(yù)壓不僅是支架安全性、結(jié)構(gòu)成型質(zhì)量及安全的需要,也是多層樓板連續(xù)支模承擔(dān)荷載按簡化分析法計(jì)算的需要,對于具有此類不良土層的市政工程支架地基,應(yīng)推廣應(yīng)用該建議。

      對于市政工程,以建設(shè)城市高架道路為例,往往劃分為若干標(biāo)段,經(jīng)招投標(biāo)后發(fā)標(biāo)于多家施工單位,而各施工單位模板支架搭設(shè)技術(shù)及管理水平、技術(shù)工人素質(zhì)等不一,建議按標(biāo)段、地質(zhì)條件、支架類別及混凝土結(jié)構(gòu)情況等選擇代表性跨段進(jìn)行支架預(yù)壓。

      預(yù)壓技術(shù)的適用條件:(1)現(xiàn)行規(guī)范或工程設(shè)計(jì)文件具有明確規(guī)定;(2)現(xiàn)行規(guī)范或工程設(shè)計(jì)文件沒有明確規(guī)定,施工單位應(yīng)協(xié)同建設(shè)、監(jiān)理、勘察、設(shè)計(jì)等單位,按上述建議制定預(yù)壓方案。

      違反該適用條件誘發(fā)的模板支撐體系坍塌案例,如文獻(xiàn)[1]、[2]、[5]等,其中文獻(xiàn)[5]的坍塌事故發(fā)生的直接原因之一,是橋梁施工規(guī)范和設(shè)計(jì)文件均要求進(jìn)行支撐體系預(yù)壓后方可繼續(xù)施工,但該工程未施加荷載預(yù)壓。

      2 預(yù)壓技術(shù)的安全條件

      預(yù)壓技術(shù)的安全應(yīng)用,建議包括但不限于如下條件:(1)按現(xiàn)行規(guī)范、政策、設(shè)計(jì)文件等編制并經(jīng)專家論證、修訂完善和審定簽發(fā)的模板支撐體系專項(xiàng)安全方案,其中包含預(yù)壓技術(shù)應(yīng)用章節(jié);(2)嚴(yán)格按模板支撐體系專項(xiàng)安全方案實(shí)施,不得擅自調(diào)整;(3)松軟土、回填土等不良土層支架地基,應(yīng)按現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)并處理;(4)起重機(jī)械權(quán)屬單位應(yīng)具備資質(zhì)文件及其作業(yè)人員上崗證書,監(jiān)理單位應(yīng)進(jìn)行核查,做到人證相符;(5)支架搭設(shè)作業(yè)人員具備崗位證書,并經(jīng)安全培訓(xùn)、安全技術(shù)交底;(6)按選用的預(yù)壓荷載,妥善準(zhǔn)備相應(yīng)的安全防護(hù)用具,如使用砂或土荷載,應(yīng)備用防雨用具,以避免預(yù)壓荷載超出設(shè)定值而使支架安全性受損乃至誘發(fā)支架坍塌事故;(7)支架預(yù)壓荷載按現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定,應(yīng)至少分三級施加,各級荷載施加于支架后,在保證安全的前提下,對支架各構(gòu)配件進(jìn)行安全巡檢,做到及時(shí)緊固、替換、增設(shè);(8)根據(jù)擬澆筑的結(jié)構(gòu)橫、縱向混凝土分布劃分預(yù)壓荷載單元,按單元設(shè)定預(yù)壓荷載均勻施加;(9)移動(dòng)預(yù)壓荷載,嚴(yán)禁集中堆放。

      違反該安全條件誘發(fā)的模板支撐體系坍塌案例,如文獻(xiàn)[2]、[4]、[5]等,其中文獻(xiàn)[2]的坍塌事故,是在無專項(xiàng)施工方案及支架預(yù)壓方案,專業(yè)技術(shù)人員未配備及施工技術(shù)、安全交底未實(shí)施等情況下發(fā)生的。

      3 預(yù)壓類別選擇及預(yù)壓范圍

      鋼管滿堂支架分為支架基礎(chǔ)預(yù)壓和支架的預(yù)壓兩類,支架基礎(chǔ)預(yù)壓是指支架搭設(shè)范圍基礎(chǔ)的承載力和沉降檢驗(yàn),支架的預(yù)壓是指支架的安全性和沉降變形檢驗(yàn),按現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范[15],支架基礎(chǔ)預(yù)壓和支架的預(yù)壓應(yīng)分別進(jìn)行,支架的預(yù)壓在支架基礎(chǔ)預(yù)壓報(bào)告提交后實(shí)施。

      支架基礎(chǔ)預(yù)壓更適用于經(jīng)過設(shè)計(jì)和處理后、原為不良地質(zhì)或被自然災(zāi)害侵?jǐn)_土層的地基基礎(chǔ),而對于地質(zhì)土層良好,如城市高架道路模板支撐體系搭設(shè)于既有道路之上,施工單位為趕工期,往往將支架基礎(chǔ)預(yù)壓與支架的預(yù)壓一并進(jìn)行。

      對于鐵路、公路橋涵鋼管滿堂支架,基本搭設(shè)于需經(jīng)處理的地基基礎(chǔ)之上,建議按現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行支架基礎(chǔ)預(yù)壓和支架的預(yù)壓。對于建筑工程鋼管滿堂支架,搭設(shè)于需經(jīng)處理的土層地基基礎(chǔ)或混凝土構(gòu)件之上,應(yīng)按現(xiàn)行規(guī)范驗(yàn)算,若為經(jīng)處理的不良地質(zhì)土層地基,建議按現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行支架基礎(chǔ)預(yù)壓和支架的預(yù)壓。對于市政工程鋼管滿堂支架,若搭設(shè)于既有道路之上,建議按現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行支架的預(yù)壓;若搭設(shè)于既有道路和原城市綠化帶、改遷后回填處理的管溝等之上,應(yīng)結(jié)合擬澆筑的結(jié)構(gòu)荷載分布進(jìn)行擬施加預(yù)壓荷載分區(qū),對原為城市綠化帶、改遷后回填處理的管溝區(qū)域按現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行支架基礎(chǔ)預(yù)壓;若為追趕工期,將支架基礎(chǔ)預(yù)壓和支架的預(yù)壓一并進(jìn)行,建議考慮如下條件實(shí)施:(1)已按現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)、處理,檢測項(xiàng)目合格;(2)具有類似工程的成熟經(jīng)驗(yàn)。

      關(guān)于支架基礎(chǔ)預(yù)壓范圍,對于原為不良地質(zhì)或被自然災(zāi)害侵?jǐn)_土層的地基基礎(chǔ),建議縱向按整跨度、橫向按現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范[15]規(guī)定的擬澆筑混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)際投影面兩側(cè)各外擴(kuò)1 m區(qū)域進(jìn)行。若沉降監(jiān)測不符合規(guī)定,則同條件地質(zhì)的地基基礎(chǔ)全部進(jìn)行預(yù)壓。支架預(yù)壓范圍,在實(shí)際工程中有按半跨、主荷載區(qū)等非全跨區(qū)域?qū)嵤┑?,建議按全跨區(qū)域進(jìn)行,以切實(shí)驗(yàn)證在設(shè)定荷載狀況下的支架安全度及模板支架的變形值。

      湖北恩施某在建橋梁坍塌事故[18]即為支架基礎(chǔ)建于山洪侵蝕的軟弱土層而未預(yù)壓所誘發(fā)的模板支撐體系坍塌事故,造成地基局部下滑移動(dòng)、緩慢下陷、下沉,導(dǎo)致剪應(yīng)力過大而出現(xiàn)土層滑移或不均勻沉降現(xiàn)象,使上部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

      4 預(yù)壓荷載的選擇和施加

      預(yù)壓荷載可選袋裝土、砂、石或水、成捆鋼筋、混凝土塊配重、蓄水、地錨、預(yù)應(yīng)力等,或其多種荷載配置。對于袋裝土或砂,尚應(yīng)備用防雨器材避免雨水增重致預(yù)壓荷載超過設(shè)定值的安全隱患。選擇的基本要求應(yīng)就地取材、安全經(jīng)濟(jì)。

      支架基礎(chǔ)預(yù)壓荷載可一次性施加,支架的預(yù)壓荷載至少應(yīng)分三級,結(jié)合擬澆筑的結(jié)構(gòu)在橫縱向混凝土荷載分布的預(yù)壓荷載分區(qū)內(nèi)均勻施加。關(guān)于預(yù)壓荷載分區(qū),以圖1所示箱梁為例,可將翼緣板分為預(yù)壓荷載①區(qū),腹板分為預(yù)壓荷載②區(qū),頂、底板分為預(yù)壓荷載③區(qū)。

      圖1 箱梁預(yù)壓荷載分區(qū)示意圖

      在預(yù)壓荷載分區(qū)完成后,應(yīng)結(jié)合橫縱向擬澆筑的結(jié)構(gòu)混凝土等荷載的分布,按橫縱向預(yù)壓荷載分區(qū),基于荷載對稱、平衡施加的原則為各預(yù)壓荷載分區(qū)配置荷載,避免不對稱、不合理配載。橫向配載按混凝土結(jié)構(gòu)中心線向兩側(cè)對稱進(jìn)行,縱向配載按混凝土結(jié)構(gòu)跨中向支墩(點(diǎn))處對稱進(jìn)行。

      表1為現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的支架預(yù)壓荷載施加要求。表1中所示現(xiàn)行規(guī)范要求的支架預(yù)壓荷載,針對支架基礎(chǔ)、支架先后施加支架預(yù)壓荷載的規(guī)定,對于經(jīng)處理的非不良條件地質(zhì)基礎(chǔ),在支架基礎(chǔ)及支架預(yù)壓一并進(jìn)行時(shí),預(yù)壓荷載建議按支架與模板、支架承受的混凝土結(jié)構(gòu)恒載與模板重量總和的120%控制。

      表1 支架預(yù)壓荷載施加要求

      規(guī)范支架預(yù)壓荷載值現(xiàn)行規(guī)范[12]設(shè)計(jì)要求或不應(yīng)小于支架所承受最大施工荷載的1.1倍現(xiàn)行規(guī)范[13-14]宜為支架需承受全部荷載的1.05~1.10倍現(xiàn)行規(guī)范[15]不應(yīng)小于支架承受的混凝土結(jié)構(gòu)恒載與模板重量之和的1.1倍建議支架與模板、支架承受的混凝土結(jié)構(gòu)恒載與模板重量總和的1.2倍

      5 預(yù)壓變形值的應(yīng)用

      為保證梁、板等混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的成型質(zhì)量,設(shè)計(jì)單位給出了設(shè)計(jì)荷載作用下構(gòu)件的設(shè)計(jì)起拱值δd;基于模板支撐體系的承載力及剛度等要求,現(xiàn)行規(guī)范[17]規(guī)定了模板的施工起拱值δd;根據(jù)支架地基基礎(chǔ)和支架預(yù)壓可得到支架的彈性變形值δm、非彈性變形值δp及地基基礎(chǔ)沉降值δf,則梁、板等混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件模板支架體系的搭設(shè)控制點(diǎn)起拱值δa可按式(1)確定:

      δa=δd+δm+δe+δp+δf

      (1)

      式(1)可結(jié)合工程實(shí)際狀況簡化,如城市地鐵車站,一般為地下2或3層混凝土結(jié)構(gòu),底板混凝土厚度可達(dá)800 mm、900 mm、1 000 mm等,其下地基按規(guī)范處理后,攤鋪混凝土墊層、防水層后,澆筑50 mm的細(xì)石混凝土層,然后是底板鋼筋綁扎、混凝土澆筑。模板支架體系以混凝土底板為基礎(chǔ),這種情況下的支架基礎(chǔ)變形一般不予考慮,即地基基礎(chǔ)沉降值δf取0,只是考慮設(shè)計(jì)起拱值、模板的施工起拱值、支架的彈性變形值、非彈性變形值。

      6 結(jié)束語

      為保障模板支撐體系的安全及現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量,應(yīng)充分結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境、地質(zhì)條件,根據(jù)國家有關(guān)部門發(fā)布的政策、法規(guī)及現(xiàn)行規(guī)范,按照施工單位的技術(shù)管理要求和作業(yè)人員技術(shù)能力,認(rèn)真編制施工方案及預(yù)壓方案,嚴(yán)格審批程序、專家論證及現(xiàn)場安全巡視、維護(hù)管理等。預(yù)壓技術(shù)為保證施工安全提供了一道安全屏障,應(yīng)切實(shí)做到安全、經(jīng)濟(jì)、高效利用。

      [1] 恩施市金山大橋“11.19”作業(yè)面坍塌事故調(diào)查組. 恩施市金山大橋“11.19”作業(yè)面坍塌事故調(diào)查報(bào)告[N]. [2015-02-09] http://www.esajj.com.cn/2015/0209/107899.shtml

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      [4] 邯鄲市“7·7”坍塌事故調(diào)查組. 河北眾邦建設(shè)有限公司邯鄲市中華大街-北環(huán)立交橋建設(shè)工程項(xiàng)目部“7·7”預(yù)壓支架坍塌事故[N]. [2013-09-13] http://www.hebsafety.gov.cn/index.do?id=22898&templet=content&cid=796

      [5] 漳州市政府“4.1”事故調(diào)查組. 漳州龍海4·1建筑施工工地較大事故調(diào)查報(bào)告[N]. [2013-07-19] http://www.lwq.gov.cn/cms/html/qzfwz1/2014-01-16/1662921537.html[6] 江俊波,閆朔. 高塔非典型性拱形橫梁支架預(yù)壓技術(shù)[J]. 公路,2015(9): 151-155

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      [12] 中華人民共和國鐵道部. 鐵路混凝土梁支架法現(xiàn)澆施工技術(shù)規(guī)程:TB 10110-2011[S]. 北京:中國鐵道出版社,2011.[13] 中華人民共和國交通運(yùn)輸部. 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范:JTG/T F50-2011[S]. 北京:人民交通出版社,2011.

      [14] 中華人民共和國交通運(yùn)輸部. 公路工程施工安全技術(shù)規(guī)范:JTG F90-2015[S]. 北京:人民交通出版社,2015.

      [15] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 鋼管滿堂支架預(yù)壓技術(shù)規(guī)程:JGJ/T 194-2009[S]. 北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009.[16] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范:JGJ 162-2008[S]. 北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.

      [17] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范:GB 50666-2011[S]. 北京:中國建筑工業(yè)出版社,2011.

      [18] 謝順. 湖北恩施在建大橋坍塌,已致1人死亡10人受傷[EB/OL]. [2014-11-19] http://picchina.people.com.cn/n/2014/1119/c213236-26055169-4.html

      Preloading safety control of template support system

      LI Jiang-lin

      (HenanResearchInstituteofBuildingSciencesCo.Ltd,Zhengzhou450053,China)

      Collapse accidents of template support preloading system are often found in newspapers in recent years. For security, economic and efficient use of formwork support preloading technology, its applicable conditions, safety conditions, preloading category selection and application of deformation value are discussed and defined. Suggestions are presented combined with the current specification and engineering research.

      template support system; scaffold preloading; foundation preloading; preloading area; preloading intensity; preloading deformation

      2016-05-30

      李江林(1969—),男,河南安陽人,高級工程師。

      1674-7046(2016)06-0061-04

      10.14140/j.cnki.hncjxb.2016.06.012

      TU745

      A

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