基于工程信息化管理的高速公路盤扣式支架現(xiàn)澆梁施工風(fēng)險(xiǎn)控制研究

文｜興德（江蘇）安全科技有限公司 朱亞德 代嵐 陳陽 李飛

我國建筑施工中1/4 以上的事故和模板支架體系坍塌有關(guān)，模板支架體系坍塌是最常見的施工事故，易造成重大人員傷亡，嚴(yán)重威脅人民生命財(cái)產(chǎn)安全和社會(huì)穩(wěn)定。承插式盤扣支架作為一種新型的支架體系，因構(gòu)造簡單、裝拆方便、結(jié)構(gòu)整體剛度好等特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用到建筑施工中[1]。支撐架桿分為立桿、橫桿、斜桿三種形式，采用圓盤進(jìn)行支撐架桿連接，每個(gè)圓盤上設(shè)置8 個(gè)孔，其中4 個(gè)小孔專門用于連接橫桿，4 個(gè)大孔專門用于連接斜桿。橫桿和斜桿采用插銷的方式進(jìn)行連接，確保桿件和立桿之間的連接牢固性。通過研究工程信息化管理及時(shí)預(yù)判、分析施工過程中存在的風(fēng)險(xiǎn)，并針對(duì)發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行針對(duì)性處理，進(jìn)一步提高施工效率和施工風(fēng)險(xiǎn)管控。

1 工程建設(shè)

1.1 工程概況

某高速公路工程其中一段橋跨布置為3×30+（2×30+26）+4×30+4×30m，全線總長423.2m，與主線夾角73.495°，共計(jì)四聯(lián)。第一、第二聯(lián)采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)；第三、第四聯(lián)采用裝配式部分預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)（如圖1所示為第二聯(lián)示意圖）。結(jié)合施工現(xiàn)場實(shí)際情況，箱梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)置為柱式墩、薄壁墩、肋板式橋臺(tái)，樁基礎(chǔ)均為摩擦樁。在兩側(cè)橋臺(tái)處設(shè)置型號(hào)為D80 伸縮縫；橋墩處設(shè)置型號(hào)為D160[2]伸縮。橋面公路的鋪裝材料為防水混凝土；在防水混凝土層之上，還需設(shè)置一層柔性防水層，使用的材料為瀝青混合料，鋪裝厚度應(yīng)達(dá)到10cm。該工程的第一、第二聯(lián)現(xiàn)澆箱梁的支座設(shè)置情況基本一致，GPZ4.0SX、GPZ8.0SX、GPZ8.0DX 數(shù)量均為4 個(gè)，GPZ4.0DX 數(shù)量為2 個(gè)，GPZ8.0GD 數(shù)量為1 個(gè)。第一、第二聯(lián)現(xiàn)澆箱梁的尺寸信息如表1所示。

表1 第一、第二聯(lián)現(xiàn)澆箱梁尺寸信息表（數(shù)據(jù)單位均為m）

1.2 盤扣支架失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)分析

盤扣支架失穩(wěn)分為局部和整體兩種，一般是由于局部的載荷超過了滿堂支架承載力而導(dǎo)致的傾斜或者局部坍塌；一般局部失穩(wěn)先于整體失穩(wěn)發(fā)生，且整體失穩(wěn)是由局部失穩(wěn)引發(fā)的。經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，造成失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)的主要因素：材料缺陷、搭設(shè)不規(guī)范以及支架設(shè)計(jì)不合理。

大部分盤扣支架安拆方案，由項(xiàng)目部審核、專家評(píng)審后予以實(shí)施，支架設(shè)計(jì)的不合理性不作為本次風(fēng)險(xiǎn)控制的重點(diǎn)。材料缺陷的因素主要有：入場材料未組織驗(yàn)收、連接件和桿件沒有出廠合格證以及連接件周轉(zhuǎn)頻率高使用時(shí)間長，使得連接件和桿件銹蝕且有裂紋。搭設(shè)不規(guī)范的因素主要有：剪刀支撐、水平向的加強(qiáng)層設(shè)置和個(gè)數(shù)和位置不合理以及攜程設(shè)置不合理；地基排水、平整度、強(qiáng)度等不滿足要求；支座安裝不規(guī)范等。

2 基于信息化的盤扣施工管理

本項(xiàng)目現(xiàn)澆箱梁盤扣式支架整體施工流程如圖2所示，采用自動(dòng)化監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)地基承載力、桿件受力情況現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，實(shí)時(shí)監(jiān)測地基和支架桿件的位移量和沉降量。對(duì)即將發(fā)生不可控的地基不均勻沉降、支架關(guān)鍵部位的受力即將超限情況作出預(yù)先判斷；把安全事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)因素與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)直接聯(lián)系，用階段預(yù)警方式直接指導(dǎo)現(xiàn)場安全管理，最終達(dá)到在施工階段減少重特大事故的目的。

圖2 現(xiàn)澆箱梁盤扣式支架整體施工流程圖

2.1 信息化實(shí)施

通過現(xiàn)場勘察，確定監(jiān)測點(diǎn)、監(jiān)測數(shù)據(jù)報(bào)警值等，將高精度儀器固定在現(xiàn)場，利用自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，通過監(jiān)控測量及信息化分析技術(shù)對(duì)影響盤扣支架搭設(shè)的施工安全的指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，并對(duì)異?；蛭ｋU(xiǎn)設(shè)定監(jiān)測參數(shù)警戒值，分析和預(yù)警施工安全狀態(tài)。監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)并穩(wěn)定后，應(yīng)至少連續(xù)獨(dú)立進(jìn)行3 次觀測，并取其穩(wěn)定值的平均值作為初始值。

信息化監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)功能如下：

①監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動(dòng)獲取、現(xiàn)場錄入、數(shù)據(jù)導(dǎo)入的功能；

②自啟動(dòng)及故障自診斷；

③監(jiān)測數(shù)據(jù)自動(dòng)處理、實(shí)時(shí)預(yù)警功能；

④數(shù)據(jù)后臺(tái)處理、數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)備份、監(jiān)測圖形及報(bào)表制作、監(jiān)測信息查詢及發(fā)布；

⑤系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)存取、操作日志、故障日志、預(yù)警記錄等功能。

圖3 盤扣支架搭設(shè)示意圖

2.2 盤扣支架搭設(shè)過程監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

2.2.1 數(shù)據(jù)地基處理風(fēng)險(xiǎn)控制

盤扣支架基礎(chǔ)施工關(guān)鍵控制點(diǎn)如下：第一層的長度和寬度分別為180m 和24.5m，且在地基承載力不能低于131kpa，需使用地基承載力靜力觸探法進(jìn)行驗(yàn)收[3]。施工完成后，標(biāo)高應(yīng)精確控制在1.3m。第二層施工時(shí)，主要使用的材料為磚渣，厚度應(yīng)為40cm，且填筑后必須完全壓實(shí)。第三層的標(biāo)高需要精確控制在1.85m，且使用強(qiáng)度為C20 的混凝土進(jìn)行澆筑，該面層的厚度為15cm。

針對(duì)墩臺(tái)處進(jìn)行施工關(guān)鍵控制點(diǎn)如下：承臺(tái)系梁的基坑回填用土均為素土，分層的厚度應(yīng)該控制在20cm，且應(yīng)使用小型夯實(shí)機(jī)具，按照點(diǎn)位排布順序，注意進(jìn)行夯實(shí)，最終得到的整平效果為距離原地面的統(tǒng)一標(biāo)高為1.35m。上層結(jié)構(gòu)處理標(biāo)準(zhǔn)與原地層的處理標(biāo)準(zhǔn)基本相同，需要在0#臺(tái)的位置附近選擇合適區(qū)域，設(shè)置兩級(jí)放坡，使用的材料為：①7%的灰土；②在灰土層上方使用強(qiáng)度為C20 的混凝土，完成硬化面層的澆筑，該層的厚度不得低于15cm。為了有效防止表面受到雨水的滲透，應(yīng)該在每一階臺(tái)階處均使用砂漿材料，對(duì)臺(tái)階表面進(jìn)行均勻涂抹。

2.2.2 支架驗(yàn)收風(fēng)險(xiǎn)控制

盤扣式支架進(jìn)場之前，需要檢測多個(gè)構(gòu)件的型號(hào)、質(zhì)量是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)澆箱梁盤扣式支架體系的具體控制點(diǎn)如下（采用滿堂承插形式）：

（1）針對(duì)底板的處理。使用的材料工件為：①厚度為1.5cm 的竹膠板；②長寬為10cm×10cm 的方木次梁（是縱梁，排布間距應(yīng)該精確控制在20cm）；③工字鋼主梁（型號(hào)為10#，屬橫梁）；④盤扣式支架上托、承插式盤扣支架、盤扣式支架底座。

（2）針對(duì)翼緣板以及作業(yè)通道處的設(shè)計(jì)。使用的所有材料與針對(duì)底板的處理使用的材料（包含型號(hào)、參數(shù)）基本相同。區(qū)別在于，方木次梁（橫梁）的排布間距應(yīng)該精準(zhǔn)控制為30cm，非20cm。

（3）針對(duì)腹板處的設(shè)計(jì)。①主體依然選擇厚度為1.5cm 的竹膠板；②底板為方木反壓板，長度與寬度為8cm×8cm。豎肋選擇參數(shù)相同的方木，并以型號(hào)為φ48的鋼管進(jìn)行支撐。豎楞方木縱橋向間距為30cm，橫肋為φ48 雙拼鋼管，豎向間距40cm+30cm+25cm，外側(cè)腹板使用φ48 鋼管與外側(cè)盤扣支架立桿扣件連接，縱橋向間距和縱向跨距相同。

（4）針對(duì)不同斷面的立桿、橫桿、縱向及橫向斜撐、水平剪刀撐的相關(guān)布置如下：①在常規(guī)斷面的中間區(qū)域配置立桿時(shí)，步距應(yīng)保持150cm，且在頂部根據(jù)實(shí)際情況搭配長度為20～50cm 的調(diào)節(jié)桿。此外，橫向間距底腹板間距、翼緣板間距、縱向橫桿間距均為90cm。②端橫梁的位置選擇和相關(guān)構(gòu)件的間距設(shè)置與立桿完全相同。③針對(duì)一些具有上系梁處的特殊斷面（如工程中的4#、5#墩）進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，立桿步距和頂部工件搭配的數(shù)值與常規(guī)斷面完全相同，區(qū)別之處在于，橫向間距底腹板的位置應(yīng)該基于實(shí)際情況選擇不同的間距。具體分為30cm、60cm、90cm。翼緣板的位置選擇同樣與常規(guī)斷面相同，縱向間距需要跨越上系梁位置，在1.3m 墩柱處應(yīng)設(shè)置150cm 跨距，且跨越墩柱后的間距應(yīng)該達(dá)到90cm。

2.2.3 支架的搭設(shè)施工風(fēng)險(xiǎn)控制

（1）桿件的組裝順序?yàn)椋旱鬃U→橫桿→斜桿→上層循環(huán)安裝，且應(yīng)逐層進(jìn)行，順序不能打亂。

（2）在施工之前，使用墨線混凝土面層上標(biāo)出底座縱橫位置，并在縱橫十字交叉處完成底座的搭設(shè)，最后完成布腳的安裝。將所有底座均提升至相同的水平高度，并完成立桿的搭配組裝以及底座具體高度的設(shè)定。掃地桿離地高度對(duì)體系穩(wěn)定承載力也有很大影響，經(jīng)分析在立桿底部 0.35m高度處設(shè)置掃地桿，這樣布置既能增加施工安全保證，又能便于工人施工。

（3）橫桿的連接搭設(shè)。立桿、橫桿與扣盤的連接完成之后，依次從橫向、縱向進(jìn)行校正，并確保底座處的絲杠外露長度在30cm 之內(nèi)。此外，立桿的垂直方向偏差最大值應(yīng)該不超過模板支架總高度的五百分之一。模板支架總高度較高時(shí)，則立桿垂直偏差的具體值還應(yīng)有另一個(gè)限制——不能高于50mm。

（4）水平與豎向剪刀撐的設(shè)置對(duì)輪扣式模板支撐架穩(wěn)定承載力起到使架體剛度變強(qiáng)、穩(wěn)定承載力顯著提升的作用。斜撐及剪刀撐應(yīng)豎直安裝，且剪刀撐需要在支架的頂部和底部分別設(shè)置一層。

（5）盤扣支架周邊應(yīng)以“環(huán)抱”的方式形成拉結(jié)支架，并密切關(guān)注支架整體穩(wěn)定性，提高抵抗側(cè)向變形的能力。一般情況下，應(yīng)該每間隔2 ～3m 距離設(shè)置一個(gè)結(jié)點(diǎn)。

（6）頂托安裝作業(yè)時(shí)：①經(jīng)監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，頂托高度超過 0.7m 后對(duì)支撐架穩(wěn)定承載力影響較大。建議頂托高度在0.3m～0.6m 的范圍內(nèi)，以保證支撐架體系的安全。在頂托進(jìn)行安裝時(shí)，需要在托撐上方完成主梁的防治，并使用配套的緊固件將主梁固定在頂托之上。②針對(duì)縱梁底部的高程進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)考慮對(duì)橫橋向與順橋向同時(shí)進(jìn)行控制。具體的設(shè)置為：每間隔4.5m 便有一個(gè)斷面，需要首先在橫橋向按照左、中、右，分別設(shè)置三個(gè)控制點(diǎn)，用于對(duì)控制點(diǎn)處的桿件高程進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。此外，還需使用石筆在立桿上做好標(biāo)記，之后根據(jù)之前設(shè)置的左、中、右三個(gè)控制點(diǎn)掛好施工線。根據(jù)掛線高度，需要橫向、依次調(diào)節(jié)其余桿件的高度。完成橫向的高度調(diào)節(jié)之后，應(yīng)在縱向進(jìn)行掛線拉通作業(yè)，并以“排”為單位，一直調(diào)節(jié)到梁底的縱向高度。需要注意的是：模板支架可調(diào)頂托絲桿外漏長度嚴(yán)禁超過40cm，可調(diào)托座插入立桿長度不得小于15cm。

2.2.4 支座安裝風(fēng)險(xiǎn)控制

（1）做好安裝前的準(zhǔn)備工作。應(yīng)該保證支座的墊石表面整體處于平整、清潔、干爽、無浮沙，且支座墊石頂面的標(biāo)高要求必須準(zhǔn)確無誤（最大偏差允許范圍為±2mm），在墊石頂面四角的高差最大允許偏差應(yīng)該為1mm。在安裝之前若發(fā)現(xiàn)支座表面不符合有關(guān)要求，需要進(jìn)行打磨，直到所有條件滿足要求。此外，需要進(jìn)行測量放線作業(yè)——在支座墊石上放出支座在墊石上的平面位置，以及順橋向和橫橋向的“十字線”。

（2）安裝支座的過程中，應(yīng)注意支柱是否出現(xiàn)偏壓或是產(chǎn)生較大的初始剪切變形情況。在支座安裝完成后，支座本身與上下部結(jié)構(gòu)均應(yīng)保持緊密接觸，且不能出現(xiàn)脫空的情況。

（3）支座安裝完成之后，需要重點(diǎn)檢查是否存在漏放情況，且支座的安裝方向與梁底楔形塊之間的接觸、支座中心線的位置、支座規(guī)格型號(hào)等是否均達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，有無錯(cuò)漏現(xiàn)象。如果發(fā)現(xiàn)安裝異常，則應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，務(wù)必保證支座整體的穩(wěn)定性，應(yīng)盡量防止出現(xiàn)偏差。

2.2.5 模板的制作與安裝風(fēng)險(xiǎn)控制

模板的制作與安裝質(zhì)量決定現(xiàn)澆箱梁的外觀質(zhì)量與整體的光潔度、平整度、線性等。箱梁的底模、外模、內(nèi)模應(yīng)選擇較為優(yōu)質(zhì)的竹膠板進(jìn)行鋪設(shè)。這種材料木板的結(jié)構(gòu)尺寸為122cm×244cm×1.5cm。針對(duì)模板拼縫進(jìn)行密封處理時(shí)，使用的材料為玻璃膠。做好前期準(zhǔn)備之后，需要首先根據(jù)箱梁的線形以及寬度，對(duì)模板進(jìn)行分段處理，以提高模板的使用率。之后保證板縫在橫向和縱向都要對(duì)齊。完成底模的鋪設(shè)之后，應(yīng)進(jìn)行平面放樣作業(yè)，之后依次完成側(cè)模和內(nèi)模、倒角處模板、頂板模板、封頭板、預(yù)埋件的安裝。

3.結(jié)語

使用盤扣式支架進(jìn)行現(xiàn)澆梁施工時(shí)，施工單位嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，強(qiáng)化地基處理，嚴(yán)控進(jìn)場材料，加強(qiáng)施工過程管控并定期檢查維修，定期開展安全檢查，查找施工過程中的安全隱患，從而從根源上預(yù)防盤扣支架施工風(fēng)險(xiǎn)。