建筑工程高模板支架施工技术与安全管理策略

当前，高模板施工因其自身原因而引发的安全事故时有发生，因此，有必要对其施工安全进行深入研究。

1 引发高大模板支撑体系坍塌的原因分析

所谓“高模板工程”，就是指模板支撑体系高达 8 米以上，跨距大于 18 米，施工总荷载不低于 10 kN/m，线载不低于 15 kN/米。这一特征在当前建设工程中较为普遍，考虑到其建设的难度大、复杂、危险系数高，因此，现场的技术人员有责任、有责任将其安全、质量监管工作做得更好，以更快地实现目标。

1.1 专项施工方案的设计原因

专项建设计划方案不是由具有相应资格条件的工程技术主管或技术人员编制的；分析结果表明，该方法计算结果不合理，计算结果不够合理，计算结果不符合最不利条件；在计算时，没有考虑混凝土泵送等因素所产生的结构荷载，或对其估计不充分；基础承载力偏大；在施工方案中，对混凝土的浇注次序没有规定。

1.2 地基承载力原因

地基回填层的压实度不符合设计要求，导致基础沉降；竖向立柱的底面没有安装基础及贯穿式垫板；下部楼板的混凝土厚度和强度不符合设计要求，其承载能力不足。

1.3 材料质量原因

施工过程中使用的钢管、扣件、方木和胶合板等材质质量差；钢管弯曲变形，锈蚀严重，紧固件有开裂现象。

2 高模板支架施工技术

2.1 支架构造设计

支撑体系施工是建立在结构稳定的基础上，施工现场多采用交叉布局，将模块组装方式引入到整体构件的装配中，以便于随后的拆卸和局部调试。从受力途径上分析，多为圆节点，此结构可使各向同性的受力均匀。竖向立柱的间距通常为 900mm ，侧向支承 300mm ，这样可以形成一个比较规则的框架网络，有利于将局部的集中荷载分散。在选材方面，为了增强通用性和刚性的稳定性，选用了 Q345B 型钢，并配以标准化的模板附件。为提高上部结构的抗拉、抗压性能，通常在上部增设加固件，并在施工过程中对扣件间的配合精度进行同步调节，以确保传力的连续性。从施工顺序来看，外围优先展开，中间过渡，这是一种常见的施工方法，有助于掌握整个结构的刚度平衡状况。针对某些节点处可能出现的位置偏差，在设计时应对其进行适当的微调，以适应不同的施工要求及不同的荷载条件。

2.2 模板装配的优化计算

在模架连接的受力分析中，需要根据实际的荷载分布情况，对关键部位进行局部加固。在施工过程中，一些节点（如图 1 所示）会出现传力路径的集中，从而产生局部受力峰值。为此，需要通过加强节点和增设加强筋等方法来疏导应力。构件的断面和材料选择时，要根据所承受的荷载来调节，并采用逐杆校核法来确定每个支点的受力边界。在装配过程中，横梁与立柱之间的连接必须确保其传递的完整性，以防止由于装配误差引起的局部力矩和横向位移[6]。在此基础上，采用数值模拟方法，对支撑系统的整体动力响应进行数值模拟，把握其整体稳定发展规律，并根据实测荷载的反馈对节点布置密度进行动态调整。在施工过程中，可以根据施工过程中的受力情况，对主要连接节点的结构形式进行灵活的调整，而不必严格按照图纸上的要求进行施工。最后，在设计阶段，除了要考虑结构荷载，还要考虑工人的活动荷载、施工扰动和安装的周期性反复作用，以提高整个施工周期的可靠度。

2.3 砼浇注拆模

在拆模之前，要对施工过程中的各项技术指标进行严格的控制，以保证结构的紧实度和强度成长状况符合设计要求。在浇注时，为防止一次浇注厚度过大，造成混凝土结构的坍塌和局部沉陷；在施工时，可利用机械振动器排除孔隙，增加砂浆的密度。为了防止过早开裂及构造冷缝的产生，需要对下料流速和浇注速度进行控制，且浇注间歇不能超出混凝土的初凝。成形后立即进行湿养，常见的方法有喷雾保湿，覆膜覆盖等，具体方法可以根据现场的温度和风速灵活选择。拆卸顺序严格遵循从上到下的顺序，首先是承载构件，然后是一层一层的卸载。该工艺采用机械与手工相结合的方法，逐级进行退料，以避免因支轴突然卸载或突然卸载而引起的瞬时位移。拆除模板前，对支撑体系进行再稳定再检查，特别是连接处有无松动、变形或局部下沉。如出现不正常的局部荷载，应先进行修补或补强，确保在控制范围内后再进行施工，以免对已成形的混凝土结构产生影响。

3 建筑工程高模板支架施工安全管理策略

3.1 高支模模板的验收

在施工过程中，高支模模板要逐一检查整个体系，主要检查立柱、横杆、支承点和连接件等关键部位。在验收时，要与设计图进行严格的核对，确认各部件的规格、布局和接头等与设计要求相符。竖杆要竖直无偏差，横档要保持高度的水准状态，误差要在毫米范围内；支承部位应紧固，不得有松动，错位或表面不平整。在承载能力方面，需根据工程实际情况逐点进行荷载试验，采用仿真加载的方法，评价其实际承载力与设计值是否一致，若有异常，则及时调节或替换有问题的零件。采用水准仪和激光测距仪等高精度检测仪器，对支架的垂直度和水平度进行定量检测。

3.2 建筑隐患识别

施工中经常发生的危险因素有：支护结构不稳定，人员从高处坠落，施工机械使用不当，电气设备本身存在缺陷。根据以上几种危险因素，提出了降低事故风险的对策，并在表 1 中列举了建筑工程中的重大危险源和相应的防治对策。

表 1 危险源辨识表

针对建筑工地的特殊情况，对各种危险源进行了识别和分析。根据不同的危害因素，由管理层组织实施有针对性的安全保护措施。

3.3 安全管理责任的分派

如图 2 所示，在安全管理责任分工中，以项目经理为最高负责人，对其运行承担全面责任。由副经理和生产副经理负责对现场进行安全监督，保证每个施工阶段的安全措施都能得到有效执行。安全总监负责组织安全检查、协调各个部门间的安全工作，拟订和监督安全标准的实施。根据工程需要，由工程安全主管制定相应的安全措施，并开展定期的安全培训，以提高施工单位的安全生产水平。现场管理人员根据工程进展，适时调整施工流程，保证各项安全措施在施工期间的实时追踪和落实。根据项目的特性，由不同层次的技术安全主管部门，对建筑工地的安全隐患进行技术评价。各个部门之间要紧密配合，才能保证安全生产的顺利进行。

图 2 安全管理组织机构图

4 案例实践

4.1 项目概况

某工程占地面积约 120，000 平方米，总高度 180 米，采用框架-核心筒结构体系。本工程在主体结构施工过程中采用了多个高支模，包括超高模板区高达 12 米，支架搭设面积达 5000平方米。该工程所处的地质情况十分复杂，且地下水水位很高，给工程建设带来了巨大的挑战。该工程历时 18 个月，在最繁忙的时期需要500 名工人。本课题所使用的高支模支撑体系，设计荷载 15 kN/m2，支架材质为 Q345B 高强钢管，节点采用快锁装置，支架高宽比不大于 3。

选择连续 3 个月，对同一项目实施评价，采用常规建造方法（对照组）和本项目（实验组），每月进行一次统计，得出以下结论。

4.2.1 安全事故率分析

事故发生率资料（表 2）显示，实施最佳建造策略后，试验组之安全事故发生率比控制组降低 52.47% 。这一重大改变来自于严格实施的高支模模板检测系统，精确检测立杆稳定及支点连接强度，减少了结构的不稳定风险。通过在工地上建立的风险识别系统，可以对潜在的危险进行早期识别，并进行有针对性的控制，从而有效地降低了事故的发生率。明确的安全管理责任也起着至关重要的作用，每个层次都有自己的职责，在现场的督导下，可以及时地对违反规定的作业进行纠正，将人为因素造成的不安全事故降到最低。

表 2 安全事故率对比

4.2.2 工程造价分析

造价控制资料（表 3）显示，由于物料利用增加，工期缩短，因此采用最佳建造策略可减少 13.48% 的工程费用。利用有限元法对优化后的支护结构进行了应力计算，使支护材料选择更为合理，降低了由于支护结构失稳引起的加固费用。同时，采用标准化的支撑部件可以提高周转速度，降低材料损失率。由于施工速度的提高，降低了人力成本，提高了机器和设备的利用率，避免了由于工程进度落后而造成的设备租用成本上升。

表 3 施工造价对比