模板系统的安全控制方法.doc

模板系统的安全控制方法建筑工程施工中的模板工程由模板、支架两部分构成,是施工时使用的临时结构物。模板的作用,是使混凝土成型,使硬化后的混凝土具有设计所要求的形状和尺寸,支架部分的作用是保证模板形状和位置并承受模板和新浇混凝土的重量以及施工荷载。模板工程施工在钢筋混凝土结构施工中占有重要的位置,它量大面广,模板费用约占结构费用的1/51/4。且其支设的安全与否直接影响工程进度与质量。因此其安全问题不可小视。 近几年,我国新建的房屋建筑工程中,砌体结构及预制拼装结构已经基本从人们的视角中消失了，钢结构仍需一段发展时间。因此，现在的建筑工程中采用现浇混凝土的比重越来越大,因而模板工程也随着大量增加。但由于技术与管理工作未能跟上,再加上模板工程用的料具短缺,因此许多工程模板质量是不符合施工验收规范与检验评定标准的。正因如此,模板工程坍塌事故频繁发生。如2000年10月25日，南京三建公司在南京市电视台演播中心大楼施工过程中发生一起模板支撑系统整体坍塌事故，造成6人死亡、11人重伤，24人轻伤。又如2003年2月18日晚7：20，杭州市滨江区（钱江南岸肖山一侧），ut斯达康小灵通新厂区工地，浙江一建施工，在厂区主楼工地，以商品混凝土现浇屋面，因支模钢管失稳，导致整个屋面倒塌，13人死亡，十多人受伤。这些都是血的教训，使我们不得不重视模板支撑体系的安全问题。1、引起模板安全问题的几个原因1.1、忽视材料质量混凝土的质量好坏,很大程度取决于模板工程的质量,因此对模板工程质量的验评也是有标准的。模板质量首先要求模板及其支撑系统有足够的强度、刚度和稳定性,再就是对模板接缝、截面尺寸、表面平整度等的偏差要在允许偏差范围内。由于忽视模板工程质量,不仅影响混凝土的质量,而且还由于模板及其支撑系统的强度、刚度和稳定性的严重不足,致使模板坍塌事故频繁发生。模板工程的材料问题主要是指以下两种材料：1.1.1、扣件合格率低由于目前工程中所采用的大都为扣件式钢管模板支撑体系。因此扣件的质量尤为重要。在工程中采用的扣件主要有直角扣件，旋转扣件和对接扣件三种。规范规定对接扣件抗滑载力为3.2kn，直角与旋转扣件抗滑承载力为8.0kn。而现场检查结果很难达到此规定，在搭设中扣件出现裂缝或变形屡有发生，从而直接导致其抗滑承载力的下降。1.1.2、钢管质量钢管是扣件式钢管支架体系中最重要的受力构件。钢管壁厚变薄：在市场上采购的48*3.5mm钢管，实际壁厚往往只有3.03.2mm，甚至更小，其轴向抗压能力降低13.3%8.4%。另外，钢管未做好防锈措施，多年使用后，局部壁厚也减薄。钢管弯曲：经过多年使用后，钢管将产生变形和弯曲，而设计时均按直线钢管来考虑，使支撑系统存在很大的隐患。1.2、不进行模板计算模板的支撑系统,要使钢筋混凝土构件在未具有承受荷载能力之前,能保证安全地支承可能施加在模板上的所有荷载,能够保证支撑的稳定性，且使构件不超过规范规定的挠度。因此,模板工程(特别是那些大空间、大跨度、大体型构件的模板工程)要在制作与安装前进行模板设计。不仅要计算模板及支撑立柱的强度和刚度,还要在设计中,从构造上使支撑系统达到具有足够的稳定性。模板工程设计须经公司一级主管部门的技术负责人审查批准,然后按批准后的模板设计组织实施。1.3、忽视构造措施在建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范中，对模板支撑系统的一些杆件并没有特定的计算公式来确定其搭设方法（比如剪刀撑），而是提出了构造要求。但这并不代表这些杆件可以不用设置。恰恰相反，这些杆件对整个支撑系统有着致关重要的作用，它们直接影响到整个支撑系统的稳定性。比如剪刀撑和扫地杆的设置。而实际工程中往往不是忽略设置就是未按规范要求设置。1.4、操作随意性在模板支撑系统失稳倒塌的事故中，很大一部分是由于现场操作随意而引起的。立杆的间距过大、立杆不垂直等这些通病通常不是由于设计出错而引起的，而是由于现场操作时未按方案进行搭设。有些则是操作时在拧紧扣件时没有达到规定的螺栓拧紧力矩，过小导致扣件松动，过大则导致扣件螺栓出现滑丝。这些都严重影响了扣件的抗滑承载力。1.5、可变荷载过大模板支撑系统的计算方案是根据支架上的荷载大小来设计的。一般恒荷载的大小是好控制的，但是活荷载的可变因素就较多。实际工程中，由于荷载过大引起失稳的大多是一些大梁下的支撑立杆。由于大梁的截面较大，且现在的混凝土施工工艺一般采用商品混凝土泵送施工，在浇捣混凝土时，如没有控制好浇捣顺序，一下子把混凝土浇到12m高，或混凝土泵送所产生的压力对模板产生较大的冲击力，使支架上的荷载瞬间增大，而且超过设计值，这样极易造成支撑系统局部失稳甚至整体倒塌。1.6、管理原因施工现场项目管理人员对模板支撑系统技术要求观念不强,随意简化操作程序,未进行严格检查或检查不彻底。现场管理人员更换频繁,存在技术交底和安全培训不到位现象。建筑市场压价情况严重,施工中安全投入费用与国外相比,差距很大。1.7、模板拆除在模板支撑体系坍塌事故中，很大一部分是由于在拆除过程中的施工不当引起的。主要表现有：混凝土还没有达到一定的强度就拆模。模板拆除后不按规定地点放置或随意抛置模板构件。拆模时，未按顺序，在非承重构件前拆除承重构件，造成支撑体系失稳。拆模时，未设置临时支撑。2、安全控制措施2.1、材料控制2.1.1、扣件严防价格便宜的伪劣扣件进入现场，并按规定进行抽检试验，合格后方可投入使用。按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范严格管理。新扣件应有生产许可证、法定检测单位的测试报告和产品质量合格证。当对扣件质量有怀疑时，应按现行国家标准钢管脚手架扣件（gb15831）的规定抽样检测。旧扣件使用前应进行质量检查，有裂缝、变形的严禁使用，出现滑丝的螺栓必须更换。新、旧扣件均应进行防锈处理。2.1.2、钢管钢管在使用前必须严格检查，并按规定进行抽检试验，合格后方可投入使用。新钢管的检查应符合下列规定：（1）应有产品质量合格证（2）应有质量检验报告，钢管材质检验方法应符合国家标准金属拉伸试验方法（gb/t228）的有关规定，应采用先行国家标准直缝电焊钢管（gb/t1373）或低压流体输送用焊接钢管（gb/t3092）中的3号普钢管，其质量应符合国家标准碳素结构钢（gb/t700）中q235-a级钢的规定。（3）钢管表面应平直光滑，不应有裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕和深的划道。（4）钢管外径、壁厚、端面的等的偏差，应在允许偏差内。（5）钢管必须涂有防锈漆。旧钢管的检查应符合下列规定：（1）表面锈蚀深度应在0.5mm以内。锈蚀检查应每年一次。检查时，应在锈蚀严重的钢管中抽取三根，在每根锈蚀严重的部位横向截取取样检查，当锈蚀深度超过规定值时不得使用。（2）钢管弯曲变形应在规定值内。2.2、设计控制扣件式钢管模板支架支撑系统必须有设计计算和搭设方案。计算得内容一般为：立杆的强度、刚度、稳定性，扣件的抗滑力，水平杆的强度和挠度验算，立杆地基承载力或支撑立杆的楼面的承载力。2.2.1、设计荷载作用于模板支撑系统上的荷载可分为永久荷载（恒荷载）与可变荷载（活荷载）。永久荷载（恒荷载）包括：模板、支架自重（按实际情况计算或查相关手册），新浇混凝土自重，钢筋自重，操作平台跳板等。可变荷载（活荷载）包括：施工人员及施工设备荷载，振捣混凝土产生的荷载，以及风荷载等。2.2.2、立杆计算长度建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范规定，模板支架立杆的计算长度l0=h+2a,其中h为支架立杆的步距，a为模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度。2.2.3、立杆间距、步距立杆的间距、步距选择在扣件式钢管支架系统中特别重要。间距、步距的大小直接影响到立杆的稳定性。当然，在确定立杆的步距和间距前，仍需验算扣件的抗滑力是否能满足。只有当立杆稳定性和扣件抗滑力同时满足要求时，才能最终确定立杆的间距和步距。2.2.4、扣件抗滑力在一般的扣件式钢管支架体系中，荷载的传递途径一般为：梁板自重及施工荷载背档横杆（水平杆）立杆。而横杆则是通过直角扣件传给立杆的。所以必须验算直角扣件的抗滑能力，以保证荷载传递的可靠性。在规范中一个直角扣件的抗滑承载力设计值为8.00kn，两个则为12.00kn。在常规搭设时，支架立杆的承载力比扣件的抗滑承载力要大。所以，对于扣件钢管支架，扣件的抗滑力往往决定了立杆的间距和步距。除了需计算直角扣件的抗滑承载力外，还需计算用于剪刀撑及立杆搭接的旋转扣件和对接扣件的抗滑承载力。旋转扣件的抗滑承载力和直角扣件一样均为8.00kn，而对接扣件则相对要小的多，为3.20kn。2.2.5、立杆地基承载力模板支架体系中，所有的荷载均是通过立杆作用在地基上的。因此必须验证立杆的地基承载力。在施工中，当立杆支撑在砂土或回填土上时，立杆底部必须设置木垫块，禁止使用砖及脆性材料铺垫；当立杆支撑在混凝土基础上时，应验算混凝土的抗压强度；当立杆支撑在楼面上时，必须验算楼面的承载能力。包括：抗弯、抗剪、局压等。对于高架或重架支模时，可对支撑楼面预先加固（如加密支撑楼面下的立杆等）或采取其它措施保证楼面的承载能力满足要求。2.2.6、水平杆的强度和挠度验算在扣件式钢管支架中，大多数水平杆起着连结作用，以保证支撑体系的整体稳定性，所以受力也不会太大。但梁下的一排小横杆却受到很大的力，这也是我们需要验算的地方。由于有些大跨度的梁的截面很大，其自重当然也是相当的大，因此必须验算梁底小横杆的强度和挠度。2.3、构造措施目前关于扣件式钢管模板支撑架的设计计算，仅在2001年颁布的实施的建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（jgj1302001）中5.6条做了一些计算规定，但规定是借鉴了国外近似“几何不可变杆系结构”力学模型的计算方法，而我国常用的扣件式钢管模板支撑架的构造要求则没有国外标准那样标准，加上扣件钢管的安装质量受人为因素的影响较大，使得按传统习惯搭设的扣件式钢管模板支撑架不易达到“几何不可变杆系结构”的力学要求。因此，若按现行规范设计计算支撑架，还必须通过构造手段来提高支撑系统的整体刚度和稳定性，以保证架体的使用安全。2.3.1、立杆必须设置纵、横向扫地杆因为根据有关试验，如不设置这两项杆件，立杆的极限承载能力将下降11.1%。设置时应注意：纵向地杆应采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200mm处的立杆上。横向地杆应采用直角扣件固定在紧靠纵向地杆下方的立杆上。为保证立杆的整体稳定，还必须在安装立杆的同时设置纵、横向水平杆。当立杆基础不在同一高度上时，必须将高处的纵向扫地杆向低处延长到边坡的距离不应小于500mm。立杆底层步距不应大于2m。2.3.2、支撑架的步距控制支撑架的步距不宜大于1.8m，立杆底层步距不应大于2m。因为支撑架步距的大小与立杆的极限承载力之间存在近似反比的线性关系，当施工荷载较大时，适当缩小纵横向水平杆的步距，以减小立杆的长细比，则可充分发挥钢管的强度，使其更为经济合理。根据测算，杆件的计算长度增大一倍则其极限承载力将降低50%70%。2.3.3、模板支撑架立杆接长方式选择立杆接长的方式有对接和搭接两种，根据有关测试，对接的最大承载力是搭接的3倍多，故应优先选用对接接长。当顶部立杆使用搭接接长时，模板上的荷载是直接作用在支撑架顶层横杆上，并通过扣件与钢管间的摩擦力将力传到立杆上的，由于扣件所能传递的力较小，且有一定的偏心，致使支撑架整体受力性能较差。搭接接长构造要求是：扣件间距应大于1000mm，且每根立杆的允许荷载以小于12kn为宜。此外，在搭设时应注意，立杆和水平杆的接长位置应做到相邻杆错开，且不在同一步跨内。2.3.4、立杆间距的控制立杆的间距不得超过支撑设计规定，且不宜超过1m，并应符合现行行业标准建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（jgj1302001）的规定。立杆底部支承结构必须具有支承上层荷载的能力。立杆接长除顶层顶步外，其余各层各步接头必须采用对接扣件连接。支架立杆应竖直设置，2m高度的垂直允许偏差为15mm。设在支架立杆根部的可调底座，当其伸出长度超过300mm时，应采取可靠措施固定。当梁模板支架立杆采用单根立杆时，立杆应设在梁模板中心线处，其偏心距不应大于25mm。由于模板支承立杆所承受的施工荷载往往大于楼板的设计荷载，因此要以计算确定保持两层或多层立杆。为合理传递荷载，立杆底部还应设置木垫块，并且使上下层立杆处于在同一垂直线上。2.3.5、必须合理设置剪刀撑设立剪刀撑有利于提高架体的整体稳定，特别是支撑高度大于4.5m的支撑架。合理设置剪刀撑能有效防止泵送混凝土对模板支撑的冲击所造成的架体整体失稳，根据相关试验表明，设置有剪刀撑的支撑体系其极限承载能力可提高17%，因此，满堂的模板支撑架更应沿架体四周外立面满设竖向剪刀撑，竖向剪刀撑均应由底部至顶连续设置。支撑架较高时，或者高宽比6时，为提高架体的整体刚度，必须在架体的顶部、底部设地杆处以及中部每隔46m处设置满堂水平剪刀撑，剪刀撑必须与立杆相连接。2.3.6、严格控制支撑架的变形，确保架体的稳定性除架体承载引起架体变形外，还有因地基的不均匀沉降导致立杆受力不均匀发生局部失稳，模板下部的支撑梁变形过大，也会引起支撑架的变形。当特殊结构施工或支撑荷载较大时，支撑架要尽可能通过已具备一定强度的相邻构件（墙、柱等）实施卸载，并尽量与建（构）筑物实现可靠连接。2.4、荷载控制模板安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑时,应避免材料、机具、工具过于集中堆放。在任何情况下,模板支架承受的荷载均不得超过荷载设计值。在混凝土未达到一定强度时，不可在楼面上堆放重型设备。2.5、操作控制在扣件式钢管支撑系统中，设计固然重要，但具体操作也至关重要。稍有不慎，便会引起坍塌事故。在现场施工中，主要掌握以下6个要点：在模板脚手架方案设计与施工中，要使荷载(包括自重、静载荷和施工载荷等)的传力线路非常明确，要优先选用集中荷载直接传递到竖向主支撑杆上，其偏心愈小愈好。支模架的设计与架设须做到竖直横平，将不直度、不平度控制在误差范围内。最上部的水平支撑要与竖向建筑结构顶牢，或与竖向支撑连接牢靠，要使垂直荷载的水平分力以最短的线路传递到竖向结构或竖向杆件上。在支撑系统中，斜拉杆和斜支撑至关重要，尤其是在高大空间的支撑架设中，足够数量的斜拉杆和斜支撑是保证支撑整体稳定的重要设防，必须架设牢靠。支撑系统的根部或底部须平整、坚固、结实，要有符合设计要求的垫板和坚固的支座，要防止支撑底部沉陷；外脚手架与建筑结构连接的部位一定要连接牢靠。特殊部位要有安全设防和安全警示标牌。2.6、加强施工管理加强对模板支撑系统技术管理与安全管理。模板工程支架应先设计后施工。模板设计包括支撑系统稳定计算、支撑的楼地面强度计算、构造措施和材料种类等,并应考虑现场各种不利条件,重视斜向支撑,增加模板支撑系统的整体稳定性。模板设计不仅要有计算书,而且要对细部构造画出大样,包括材料选用、规格尺寸、接头方法、水平横杆布置间距和剪刀撑设置要求等。模板施工技术方案,须包括模板制作、安装、拆卸的安全措施,以及安全交底。严格按照模板设计技术方案进行操作,不准随意更改,如存在问题,必须经模板设计人员同意或经上一级技术主管批准后方可进行。使用过程中,必须及时进行检查和监视,一旦发现变形超过允许范围,必须停止使用,经检查和修复后方可重新使用。钢管在使用前应先检查,过度变形和严重磨损的钢管不得使用。达不到锁扣能力的扣件不能使用。注意事项