模板支撑体系预压安全控制

李江林

(河南省建筑科学研究院有限公司，河南 郑州 450053)

模板支撑体系预压安全控制

李江林

(河南省建筑科学研究院有限公司，河南 郑州 450053)

模板支撑体系预压坍塌事故近年来屡见报端。为安全、经济、高效利用模板支撑体系预压技术，探讨了其适用条件、安全条件、预压类别选择及预压范围、预压荷载选择和施加、预压变形值的应用等，结合现行规范和工程调研提出了安全防范和应用建议。

模板支撑体系；支架预压；支架基础预压；预压范围；预压荷载；预压变形

模板支撑体系预压技术可应用于建筑及市政、水利、(高速)公路桥涵、铁路桥涵、城市轨道交通等现浇(预应力)钢筋混凝土结构满堂钢管支架工程。按支架地基基础、支架承担的上部荷载条件，模拟现浇混凝土浇筑施工过程，验证模板支撑体系搭设的安全性和沉降值等，以有效地控制模板支撑体系现浇混凝土结构工程的安全与质量。近年来预压技术应用不当引发的满堂钢管支架坍塌事故原因，或为支架基础建于山洪侵蚀的软弱土层而未预压[1]，或为未编制支架预压方案[2]，或为预压技术交底缺项[3]，或为预压荷载配置不当[4]，或为设计文件要求预压而未实施[5]等。

文献[6]将洞庭湖大桥索塔下横梁拱形型钢托架单片水平放置于地面，采用反力墩支挡、千斤顶加力预压方法，有效降低了试验的高风险；文献[7]结合某高速公路跨线桥工程碗扣式满堂支架预压工序，简述了沉降仪器选择与精度要求、监测内容、顺序、方法、数据整理及预拱度设置等；文献[8]建立了某高速公路桥梁满堂碗扣式支架的力学计算模型，通过对比木楞、支架、立杆应变的计算值和预压试验实测值以及混凝土浇筑过程的再监测，验证了计算模型的适用性，实现了支架施工的安全控制；文献[9]通过比选按蓄水法对某现浇连续箱梁结构施工采用的贝雷梁钢管支架进行了预压，体现了人工少、无需大型机械、操作简便、施工进度较快且经济效益明显等优点，建议在施工现场有充足水源、方便排水、不宜取土时选用；文献[10]对某大型渡槽施工支撑系统采用半跨预压方案，测得了渡槽支撑系统施工预拱值设置需要的支架及地基沉降量，实现了在施工和通水状态下渡槽的设计目标；文献[11]通过选取地质条件差异地基、搭设试验支架、施加模拟预压荷载获得地基沉降值，选取梁施加等荷载预压获得支架沉降值，对比计算支架立杆对接口非弹性变形值，从而获得后续梁模拟预压测量计算沉降值的对比模拟预压方法，应用于铁路现浇箱梁满堂支架施工，符合现场实际且安全可靠。

如何更有效地利用预压技术，达到由模板支撑体系与混凝土强度逐步增长的现浇结构组成的临时体系的施工安全、经济和工期以及现浇混凝土结构的质量可靠等，是广为关注的热点问题。本文从国家现行有关规范和工程应用实践，就模板支撑体系预压技术应用的适用条件、安全条件、预压类别选择、荷载选择和施加、变形值整理与应用等进行分析，提出模板支撑体系搭设施工的工程建议。

1 预压技术的适用条件

现行行业规范[12]明确规定对于首次混凝土浇筑段的模板支撑体系必须预压，对于地基基础条件、构造形式相同及高度相近的模板支撑体系，则可按代表性混凝土浇筑段预压。现行行业规范[13-14]规定应对模板支撑体系进行预压。现行行业规范[15]只是规定了建筑与市政工程扣件式、碗扣式和门式等钢管满堂支架现浇混凝土工程施工的支架基础与支架的预压基本技术要求，没有对何类混凝土浇筑段模板支撑体系进行预压的规定。

现行行业规范[16]规定了现浇多层或高层建(构)筑物搭设上层模板及支架立柱应对准下层立柱的相关条款，而多层楼板连续支模承担荷载的简化分析法[17]应用的基本假设之一，即是要求支架地坪或其他基础支座是刚性的，因此支架地基基础或为土层或为混凝土均需按现行有关规范验算，经设计并处理的松软土、回填土等不良土层支架地基，建议按现行行业规范[15]进行地基预压。地基预压不仅是支架安全性、结构成型质量及安全的需要，也是多层楼板连续支模承担荷载按简化分析法计算的需要，对于具有此类不良土层的市政工程支架地基，应推广应用该建议。

对于市政工程，以建设城市高架道路为例，往往划分为若干标段，经招投标后发标于多家施工单位，而各施工单位模板支架搭设技术及管理水平、技术工人素质等不一，建议按标段、地质条件、支架类别及混凝土结构情况等选择代表性跨段进行支架预压。

预压技术的适用条件：(1)现行规范或工程设计文件具有明确规定；(2)现行规范或工程设计文件没有明确规定，施工单位应协同建设、监理、勘察、设计等单位，按上述建议制定预压方案。

违反该适用条件诱发的模板支撑体系坍塌案例，如文献[1]、[2]、[5]等，其中文献[5]的坍塌事故发生的直接原因之一，是桥梁施工规范和设计文件均要求进行支撑体系预压后方可继续施工，但该工程未施加荷载预压。

2 预压技术的安全条件

预压技术的安全应用，建议包括但不限于如下条件：(1)按现行规范、政策、设计文件等编制并经专家论证、修订完善和审定签发的模板支撑体系专项安全方案，其中包含预压技术应用章节；(2)严格按模板支撑体系专项安全方案实施，不得擅自调整；(3)松软土、回填土等不良土层支架地基，应按现行有关规范设计并处理；(4)起重机械权属单位应具备资质文件及其作业人员上岗证书，监理单位应进行核查，做到人证相符；(5)支架搭设作业人员具备岗位证书，并经安全培训、安全技术交底；(6)按选用的预压荷载，妥善准备相应的安全防护用具，如使用砂或土荷载，应备用防雨用具，以避免预压荷载超出设定值而使支架安全性受损乃至诱发支架坍塌事故；(7)支架预压荷载按现行规范规定，应至少分三级施加，各级荷载施加于支架后，在保证安全的前提下，对支架各构配件进行安全巡检，做到及时紧固、替换、增设；(8)根据拟浇筑的结构横、纵向混凝土分布划分预压荷载单元，按单元设定预压荷载均匀施加；(9)移动预压荷载，严禁集中堆放。

违反该安全条件诱发的模板支撑体系坍塌案例，如文献[2]、[4]、[5]等，其中文献[2]的坍塌事故，是在无专项施工方案及支架预压方案，专业技术人员未配备及施工技术、安全交底未实施等情况下发生的。

3 预压类别选择及预压范围

钢管满堂支架分为支架基础预压和支架的预压两类，支架基础预压是指支架搭设范围基础的承载力和沉降检验，支架的预压是指支架的安全性和沉降变形检验，按现行行业规范[15]，支架基础预压和支架的预压应分别进行，支架的预压在支架基础预压报告提交后实施。

支架基础预压更适用于经过设计和处理后、原为不良地质或被自然灾害侵扰土层的地基基础，而对于地质土层良好，如城市高架道路模板支撑体系搭设于既有道路之上，施工单位为赶工期，往往将支架基础预压与支架的预压一并进行。

对于铁路、公路桥涵钢管满堂支架，基本搭设于需经处理的地基基础之上，建议按现行规范进行支架基础预压和支架的预压。对于建筑工程钢管满堂支架，搭设于需经处理的土层地基基础或混凝土构件之上，应按现行规范验算，若为经处理的不良地质土层地基，建议按现行规范进行支架基础预压和支架的预压。对于市政工程钢管满堂支架，若搭设于既有道路之上，建议按现行规范进行支架的预压；若搭设于既有道路和原城市绿化带、改迁后回填处理的管沟等之上，应结合拟浇筑的结构荷载分布进行拟施加预压荷载分区，对原为城市绿化带、改迁后回填处理的管沟区域按现行规范进行支架基础预压；若为追赶工期，将支架基础预压和支架的预压一并进行，建议考虑如下条件实施：(1)已按现行规范设计、处理，检测项目合格；(2)具有类似工程的成熟经验。

关于支架基础预压范围，对于原为不良地质或被自然灾害侵扰土层的地基基础，建议纵向按整跨度、横向按现行行业规范[15]规定的拟浇筑混凝土结构物实际投影面两侧各外扩1 m区域进行。若沉降监测不符合规定，则同条件地质的地基基础全部进行预压。支架预压范围，在实际工程中有按半跨、主荷载区等非全跨区域实施的，建议按全跨区域进行，以切实验证在设定荷载状况下的支架安全度及模板支架的变形值。

湖北恩施某在建桥梁坍塌事故[18]即为支架基础建于山洪侵蚀的软弱土层而未预压所诱发的模板支撑体系坍塌事故，造成地基局部下滑移动、缓慢下陷、下沉，导致剪应力过大而出现土层滑移或不均匀沉降现象，使上部结构失稳。

4 预压荷载的选择和施加

预压荷载可选袋装土、砂、石或水、成捆钢筋、混凝土块配重、蓄水、地锚、预应力等，或其多种荷载配置。对于袋装土或砂，尚应备用防雨器材避免雨水增重致预压荷载超过设定值的安全隐患。选择的基本要求应就地取材、安全经济。

支架基础预压荷载可一次性施加，支架的预压荷载至少应分三级，结合拟浇筑的结构在横纵向混凝土荷载分布的预压荷载分区内均匀施加。关于预压荷载分区，以图1所示箱梁为例，可将翼缘板分为预压荷载①区，腹板分为预压荷载②区，顶、底板分为预压荷载③区。

图1 箱梁预压荷载分区示意图

在预压荷载分区完成后，应结合横纵向拟浇筑的结构混凝土等荷载的分布，按横纵向预压荷载分区，基于荷载对称、平衡施加的原则为各预压荷载分区配置荷载，避免不对称、不合理配载。横向配载按混凝土结构中心线向两侧对称进行，纵向配载按混凝土结构跨中向支墩(点)处对称进行。

表1为现行规范规定的支架预压荷载施加要求。表1中所示现行规范要求的支架预压荷载，针对支架基础、支架先后施加支架预压荷载的规定，对于经处理的非不良条件地质基础，在支架基础及支架预压一并进行时，预压荷载建议按支架与模板、支架承受的混凝土结构恒载与模板重量总和的120%控制。

表1 支架预压荷载施加要求

规范支架预压荷载值现行规范[12]设计要求或不应小于支架所承受最大施工荷载的1．1倍现行规范[13-14]宜为支架需承受全部荷载的1．05～1．10倍现行规范[15]不应小于支架承受的混凝土结构恒载与模板重量之和的1．1倍建议支架与模板、支架承受的混凝土结构恒载与模板重量总和的1．2倍

5 预压变形值的应用

为保证梁、板等混凝土结构构件的成型质量，设计单位给出了设计荷载作用下构件的设计起拱值δd；基于模板支撑体系的承载力及刚度等要求，现行规范[17]规定了模板的施工起拱值δd；根据支架地基基础和支架预压可得到支架的弹性变形值δm、非弹性变形值δp及地基基础沉降值δf，则梁、板等混凝土结构构件模板支架体系的搭设控制点起拱值δa可按式(1)确定：

δa=δd+δm+δe+δp+δf

(1)

式(1)可结合工程实际状况简化，如城市地铁车站，一般为地下2或3层混凝土结构，底板混凝土厚度可达800 mm、900 mm、1 000 mm等，其下地基按规范处理后，摊铺混凝土垫层、防水层后，浇筑50 mm的细石混凝土层，然后是底板钢筋绑扎、混凝土浇筑。模板支架体系以混凝土底板为基础，这种情况下的支架基础变形一般不予考虑，即地基基础沉降值δf取0，只是考虑设计起拱值、模板的施工起拱值、支架的弹性变形值、非弹性变形值。

6 结束语

为保障模板支撑体系的安全及现浇混凝土结构的工程质量，应充分结合现场环境、地质条件，根据国家有关部门发布的政策、法规及现行规范，按照施工单位的技术管理要求和作业人员技术能力，认真编制施工方案及预压方案，严格审批程序、专家论证及现场安全巡视、维护管理等。预压技术为保证施工安全提供了一道安全屏障，应切实做到安全、经济、高效利用。

[1] 恩施市金山大桥“11.19”作业面坍塌事故调查组. 恩施市金山大桥“11.19”作业面坍塌事故调查报告[N]. [2015-02-09] http://www.esajj.com.cn/2015/0209/107899.shtml

[2] 茂名市“5·3”重大坍塌事故调查组. 高州市深镇镇在建石拱桥“5·3”坍塌重大事故调查报告[N]. [2014-09-10] http://www.gdsafety.gov.cn/xxfw/gwgg/gg/201409/t20140910_44097.htm

[3]宁波市安监局. (甬)安监管罚〔2014〕001号： 中铁大桥局股份有限公司“8.18”一般坍塌事故案行政处罚决定书[Z].

[4] 邯郸市“7·7”坍塌事故调查组. 河北众邦建设有限公司邯郸市中华大街-北环立交桥建设工程项目部“7·7”预压支架坍塌事故[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”事故调查组. 漳州龙海4·1建筑施工工地较大事故调查报告[N]. [2013-07-19] http://www.lwq.gov.cn/cms/html/qzfwz1/2014-01-16/1662921537.html[6] 江俊波，闫朔. 高塔非典型性拱形横梁支架预压技术[J]. 公路，2015(9): 151-155

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[14] 中华人民共和国交通运输部. 公路工程施工安全技术规范：JTG F90-2015[S]. 北京：人民交通出版社，2015.

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[17] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 混凝土结构工程施工规范：GB 50666-2011[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2011.

[18] 谢顺. 湖北恩施在建大桥坍塌，已致1人死亡10人受伤[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，河南安阳人，高级工程师。

1674-7046(2016)06-0061-04

10.14140/j.cnki.hncjxb.2016.06.012

TU745

A