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摘要：超高大模板工程技術要求高、施工難度大、計算理論落后、管理不規范，因而超高大模板工程安全事故頻發?；谑┕そM織方法與技術途徑在超高大模板工程安全控制中的重要性，根據實際工程，詳細闡述了超高大模板工程的計算理論、專項施工方案及安全監測三個方面，實踐證明計算合理、方案得當、監測到位是超高大模板工程滿足強度、剛度和穩定性要求的基本保證。
關鍵詞：超高大模板工程；支撐系統；專項施工方案；安全監測
1引言
隨著我國經濟的快速發展，現代化城市建設的標準越來越高，建筑物的整體布局、結構種類更是多種多樣。工程建設過程中，技術人員經常遇到超高、大跨度、大截面等混凝土梁板的超高大模板支模施工問題。一般的超高大模板支撐體系[1]就是支撐高度超過8m，或者是搭設的跨度大于18m，或施工總荷載高于15kN/m2，集中線荷載高于20kN/m的模板支撐體系。由于這類模板技術要求高、施工難度大、安全問題突出，因此這類模板極易造成群死群傷事件，給社會財產、人民的生命和安全造成嚴重威脅。例如：2015年4月11日晚11時，河北省的新樂市建材市場正在施工的一商業樓在混凝土澆筑過程中模板支撐架發生倒塌，導致5人死亡、4人受傷；2015年1月29日零時25分左右，江西某大學體育館頂層現澆混凝土過程中超高大模板工程發生倒塌，事故造成1人死亡，18人受傷，其中3人重傷。從上述可知，提高超高大模板工程的安全可靠性是具有重要現實意義的一個課題。本文嘗試從超高大模板工程體系的專項施工方案出發，做好超高大模板工程安全隱患的防患措施，真正做到“預防為主”[2]，從而提高超高大模板工程的安全可靠度。
1工程概況
本文以江蘇省某購物中心工程為例，總建筑面積為141578.7m2，建筑總平面被劃分為A、B、C和D四區，建筑的結構為鋼筋混凝土框架結構，地下三層、地上五層，該工程效果圖如下圖所示。該工程A區有超高大模板工程8處，其中最高的高度達32.75m。本文主要從計算理論、專項施工方案及安全監測三個方面對超高大模板工程安全控制進行系統論述。
2超高大模板工程計算理論
在該購物中心工程施工之前，施工企業集中項目部人員的所有技術力量對超高大模板工程進行設計計算。超高大模板工程支撐體系中的受力構件(包括模板、方木、鋼管、扣件等)要加以驗算其剛度、強度和穩定性，對整個超高大模板工程穩定性進行核算，對某些具體的部位進行抗彎、抗剪和撓度等方面的驗算。
2.1超高大模板工程承載力。計算超高大模板工程承載能力計算[3]是超高大模板工程專項施工方案的重要內容，并以此作為該專項施工方案能否達到施工要求的重要依據。荷載主要包括：支撐體系自重、鋼筋自重、新澆筑混凝土自重、施工人員及施工設備荷載、振搗及傾倒混凝土時產生的荷載、風荷載等荷載。超高大模板工程支撐系統承載能力計算內容包括：①計算承載構件的剛度、強度；②計算立桿(立柱)、地基承載力；③計算連接扣件的抗滑承載力；④計算支撐體系時，應采用荷載效應基本組合，并合理選擇桿件的計算模型。
2.2超高大模板工程支撐體系穩定性。由于超高大模板工程采用薄壁鋼管搭設且搭設高度較高，因此設計超高大模板工程時，就必須要考慮其穩定性[4]。即使其支撐體系承載能力滿足實際要求的情況下，有時支撐體系立桿的穩定性、風荷載、豎向剪刀撐、立桿步距、豎向荷載不均勻分布等都會影響超高大模板工程的安全性，故要對超高大模板工程穩定性進行合理計算。其穩定性計算主要有：①立桿與橫桿的穩定性；②豎向荷載與水平荷載的影響。
3超高大模板工程專項施工方案
在該購物中心工程施工前，施工單位集中項目部所有技術力量，編制超高大模板工程專項施工方案[5]初稿，企業技術總工召開三次內部技術研討會對該初稿進行優化，將建設單位、設計單位、承包單位由監理單位組織相關專家對該超高大模板工程專項施工方案進行評審并進行整改，經監理單位審核后定稿并報批。該超高大模板工程專項施工方案主要內容包括施工工藝流程、搭設與拆除以及成品保護。
3.1超高大模板工程施工工藝流程。調研超高大模板工程資料→編制超高大模板工程搭設與拆除專項施工方案→組織專家審查→測量放線→平整場地與地基處理→安裝墊板→搭設超高大模板支撐體系→驗收支撐體系→對梁板主次龍骨進行安裝→梁板底模板的安裝→梁鋼筋進行綁扎→梁側模的安裝→板模板的安裝→模板驗收→板鋼筋的綁扎→驗收鋼筋→澆筑混凝土→混凝土養護→模板拆除→模板維修。
3.2超高大模板工程施工要求。3.2.1超高大模板工程系搭設要求。①在支撐體系搭設前，項目技術負責人應當按照國家有關安全技術規范[6]和施工方案的要求，由搭設和使用的人員進行安全和技術交底。②架子工進入現場必須做好個人安全防護，所用的工具必須由繩索系在腰上。還需要進行定期體檢，體檢合格才能持證上崗。不適于在高空中作業的人員，嚴禁高空作業，禁止私自拆除架上的架桿，帶板和機件等固體支撐和拉桿的桿件，腳手架上的工作人員不得集中且不準打鬧。③采用的鋼管、扣件等材料所搭設的支架，必須符合規范要求，并具有相應的質保資料。④超高大模板工程應符合專項施工方案和相關規范要求，使立桿縱距、立桿橫距、支架步距必須符合構造要求。⑤應結合周邊結構情況，實行有效連接措施來加強支架整體的穩固性。⑥如遇不可逆的自然天氣情況（如雷雨、霧及六級以上大風）應該停止支撐體系的搭設與拆除作業。風雨過后要做好防滑工作，并要檢查架體有無松動、下沉和歪斜現象。⑦做好良好的絕緣措施，處理好電線及電動機具與腳手架的接觸，嚴禁將電線扯在腳桿上。3.2.2超高大模板工程體系拆除要求。①超高大模板工程拆除之前，應按照國家有關安全技術規范和專項模板拆除施工方案，由項目技術負責人向拆除人員進行安全和技術交底。②模板拆除的順序和方法，應按施工技術方案進行，通常采取先支后拆、后支先拆，先拆非承重模板、后拆承重模板的順序，并應從上而下進行拆除。③底模和其支架拆除時，應當與結構在同一條件養護的混凝土強度達到設計要求后方可再拆除。④超高大模板工程支撐體系的拆除須經項目負責人與專職安全員檢查驗收并確認，由監理單位和有關監管部門審批合格后方可進行。⑤在拆除支撐體系前，應當先對支撐體系上的材料、工具和雜物進行清掃，清除的同時要有專職人員負責警戒，并且設置警戒區和警戒標志。
3.3超高大模板工程成品保護。①應按規定對超高大模板工程的通道口做好防護措施，現場由安全人員來監護,不允許讓無關人員在模板支撐底下。②梁板混凝土澆筑前,支撐體系和扣件及墊腳，應由組織專門小組檢查其可靠性。③梁板混凝土澆筑過程中,派專人在模板面架設水準儀,方便隨時觀測模板面的標高和已澆筑混凝土面標高的變化,并同時派人在模板下觀察支撐體系的變形情況,若發現桿件出現變形或者異常時,應立即報告,及時加固變形的桿件,防止安全事故的發生。④不允許使用大錘或撬棍進行拆模，防止損傷混凝土的表面和楞角，拆除下來的模板，應做到及時修整模板，以便重復利用。⑤在吊裝模板時，做到輕放輕起，不允許碰壞已完成的結構，并做好防護措施防止模板變形。⑥模板拆除后，應當立即對模板的板面及縫隙進行全面清理，以保證下次使用不會出現粘模的現象。并要求對模板進行維修清理，如模板清理、校正模板變形、更換模板配件等。
4超高大模板工程安全監測
該購物中心工程A區就有超高大模板工程8處，其中最高的達32.75m，考慮到超高大模板工程的安全可靠度，施工單位決定對該超高大模板工程進行全過程安全監測[7]。
4.1超高大模板工程監測制度。①超高大模板工程監測方案由項目技術負責人編制，并經總監理工程師確認，并聆聽模板工程方面專家意見。②施工過程中，每次監測結果必須及時經項目經理與總監理工程師簽字后，才能提供給施工、監理、設計、業主等各方。③要保持對澆筑過程中的實時監測，每30min進行一次監測，對混凝土實凝前后及混凝土終凝前至混凝土7d齡期進行實時監測，終凝后的監測頻率為每天一次。④監測結果報告必須包括項目監測、頻率監測、監測允許值、報警值、監測數據分析、監測結果。⑤為防止監測數據接近報警值，應組織相關各方啟動應急措施或搶險措施。
4.2超高大模板工程安全監測方案。4.2.1監測目的。混凝土澆筑過程中和澆筑結束后的一段時間內，超高大模板工程支撐體系由于受豎向荷載與水平荷載的作用，可能會發生豎向位移、水平位移或失穩，當變形過大時可能發生倒塌事故。為避免安全事故的發生，需要對支撐系統支撐體系豎向位移和水平位移進行實時監測。4.2.2監測儀器與參數要求。監測儀器與監測精度詳見表1，監測預警值與允許值詳見表2。4.2.3監測點的布置和基準點的埋設。①水平位移監測參考點和監測點的布置a.水平位移監測基準點埋設：基準點對超高大模板工程水平位移監測起著重要作用，該點應放置在監測區域之外，利于觀察和基礎穩定的地方。為方便校核基準點的穩定性，應布置3個以上水平位移基準點。水平位移監測參考點應根據現場實際情況埋置，選擇距離監測區域30米的位置采用純混凝土埋置。當實施監控時，根據實際需要可布設多個工作基點。b.超大型模板工程支撐系統水平位移監測點的布置方法：采用小的反射棱鏡或反射鏡標記水平位移監測點。根據支護系統理論，每1.8m計算柱的最大固定監測標志。水平位移用紅色油漆編號。并且在相同位置布置水平位移計，由計算機采集數據進行檢驗。②沉降監測基準點和監測點的布設a.沉降監測基準點埋設：根據現場實際情況，在距離監測區域30m處設置3個以上的沉降監測基準點，并設置角標線或淺埋金屬管道。b.支撐體系沉降監測點布設：支撐體系沉降監測點，一般在受力較大的位置選取。根據施工圖紙，用一根短鋼管橫著把一根長鋼管豎著引出來。鋼管上端固定，下端不固定。觀察尺固定在長度約1m的垂直鋼管上。并相同位置布置垂直位移計，由計算機采集數據進行檢驗。4.2.4超高大模板工程安全監測。①水平位移監測采用極坐標法進行水平位移的監測，根據現場實際情況來選取?；c的穩定性可以用后角交叉檢查。采用極坐標法和后方交會法，野外采用全站儀進行監測，必須滿足規范的要求。監控系統通過計算對數據進行校正和調整，然后生成各種圖表和報表、變形的速率及變形的預報。②沉降監測根據二級水準測量的要求，進行基準點之間的聯合測量，采用背對測量法，采用水準計和匹配比例尺。固定在觀測點上的鋼尺作為前視尺，參考點上的立尺作為后視尺。使用水平儀分別讀取后視標尺數據和前視標尺數據。同一點相鄰兩相的后視讀數減去前標尺讀數之差即為觀測點的沉降量。4.2.5監測周期與頻率。①監測周期：從模板支撐體系搭設完成后，混凝土澆筑前起至混凝土澆筑完成后21天為止。②監測頻率：澆筑混凝土過程中應進行實時監測。澆筑前觀測二次作為初始參數，并調整好位移計位置；澆筑混凝土時，每15min觀察一次；澆筑后12h內,每1h觀察一次，連續觀察12h。然后每天觀測2次。監測期間若發生異常情況，則需加密監測。若連續兩次觀測變形值在0.5mm以內則可終止監測。
5結語
隨著我國現代化城市建設的不斷推進，大空間、大跨度、超高層的結構形式不斷涌現，因而超高大模板工程施工技術在這類建筑中得到了廣泛的運用，本文中江蘇省某購物中心工程只是其中一例。目前我國的超高大模板工程尚缺乏完善的理論指導，其設計計算仍存在諸多的不確定性因素，存在很多的安全隱患。在江蘇省某購物中心工程施工時，施工單位首先對超高大模板工程進行設計計算，集中技術力量編制專項施工方案，邀請相關專家進行論證并整改，按照相關手續進行報批。施工過程中超高大模板工程專項施工方案對整個模板施工起到必不可少的指導性作用。安全監控能幫助現場管理人員及時了解超高大模板工程的工作狀態。該工程順利竣工并已啟用，因而可以說，實踐證明計算合理、方案得當、監測到位是超高大模板工程滿足強度、剛度和穩定性要求的基本保證。
作者:王飛 馬洪偉 張震 李承明 單位:江蘇邗建集團有限公司 揚州大學建筑科學與工程學院 揚州市金泰建設監理有限公司