基于工程信息化管理的高速公路盘扣式支架现浇梁施工风险控制研究

文｜兴德（江苏）安全科技有限公司 朱亚德 代岚 陈阳 李飞

我国建筑施工中1/4 以上的事故和模板支架体系坍塌有关，模板支架体系坍塌是最常见的施工事故，易造成重大人员伤亡，严重威胁人民生命财产安全和社会稳定。承插式盘扣支架作为一种新型的支架体系，因构造简单、装拆方便、结构整体刚度好等特点，被广泛地应用到建筑施工中[1]。支撑架杆分为立杆、横杆、斜杆三种形式，采用圆盘进行支撑架杆连接，每个圆盘上设置8 个孔，其中4 个小孔专门用于连接横杆，4 个大孔专门用于连接斜杆。横杆和斜杆采用插销的方式进行连接，确保杆件和立杆之间的连接牢固性。通过研究工程信息化管理及时预判、分析施工过程中存在的风险，并针对发现问题进行针对性处理，进一步提高施工效率和施工风险管控。

1 工程建设

1.1 工程概况

某高速公路工程其中一段桥跨布置为3×30+（2×30+26）+4×30+4×30m，全线总长423.2m，与主线夹角73.495°，共计四联。第一、第二联采用预应力混凝土连续箱梁结构；第三、第四联采用装配式部分预应力连续箱梁结构（如图1所示为第二联示意图）。结合施工现场实际情况，箱梁下部结构设置为柱式墩、薄壁墩、肋板式桥台，桩基础均为摩擦桩。在两侧桥台处设置型号为D80 伸缩缝；桥墩处设置型号为D160[2]伸缩。桥面公路的铺装材料为防水混凝土；在防水混凝土层之上，还需设置一层柔性防水层，使用的材料为沥青混合料，铺装厚度应达到10cm。该工程的第一、第二联现浇箱梁的支座设置情况基本一致，GPZ4.0SX、GPZ8.0SX、GPZ8.0DX 数量均为4 个，GPZ4.0DX 数量为2 个，GPZ8.0GD 数量为1 个。第一、第二联现浇箱梁的尺寸信息如表1所示。

表1 第一、第二联现浇箱梁尺寸信息表（数据单位均为m）

1.2 盘扣支架失稳风险分析

盘扣支架失稳分为局部和整体两种，一般是由于局部的载荷超过了满堂支架承载力而导致的倾斜或者局部坍塌；一般局部失稳先于整体失稳发生，且整体失稳是由局部失稳引发的。经现场监测数据统计分析，造成失稳风险的主要因素：材料缺陷、搭设不规范以及支架设计不合理。

大部分盘扣支架安拆方案，由项目部审核、专家评审后予以实施，支架设计的不合理性不作为本次风险控制的重点。材料缺陷的因素主要有：入场材料未组织验收、连接件和杆件没有出厂合格证以及连接件周转频率高使用时间长，使得连接件和杆件锈蚀且有裂纹。搭设不规范的因素主要有：剪刀支撑、水平向的加强层设置和个数和位置不合理以及携程设置不合理；地基排水、平整度、强度等不满足要求；支座安装不规范等。

2 基于信息化的盘扣施工管理

本项目现浇箱梁盘扣式支架整体施工流程如图2所示，采用自动化监测监控系统，对地基承载力、杆件受力情况现场监测和数据分析，实时监测地基和支架杆件的位移量和沉降量。对即将发生不可控的地基不均匀沉降、支架关键部位的受力即将超限情况作出预先判断；把安全事故发生的风险因素与监控数据直接联系，用阶段预警方式直接指导现场安全管理，最终达到在施工阶段减少重特大事故的目的。

图2 现浇箱梁盘扣式支架整体施工流程图

2.1 信息化实施

通过现场勘察，确定监测点、监测数据报警值等，将高精度仪器固定在现场，利用自动化系统实现监测数据的实时传输，通过监控测量及信息化分析技术对影响盘扣支架搭设的施工安全的指标参数进行监测，并对异常或危险设定监测参数警戒值，分析和预警施工安全状态。监测点布设并稳定后，应至少连续独立进行3 次观测，并取其稳定值的平均值作为初始值。

信息化监测与预警系统功能如下：

①监测数据的自动获取、现场录入、数据导入的功能；

②自启动及故障自诊断；

③监测数据自动处理、实时预警功能；

④数据后台处理、数据库管理、数据备份、监测图形及报表制作、监测信息查询及发布；

⑤系统管理、数据存取、操作日志、故障日志、预警记录等功能。

图3 盘扣支架搭设示意图

2.2 盘扣支架搭设过程监测数据分析

2.2.1 数据地基处理风险控制

盘扣支架基础施工关键控制点如下：第一层的长度和宽度分别为180m 和24.5m，且在地基承载力不能低于131kpa，需使用地基承载力静力触探法进行验收[3]。施工完成后，标高应精确控制在1.3m。第二层施工时，主要使用的材料为砖渣，厚度应为40cm，且填筑后必须完全压实。第三层的标高需要精确控制在1.85m，且使用强度为C20 的混凝土进行浇筑，该面层的厚度为15cm。

针对墩台处进行施工关键控制点如下：承台系梁的基坑回填用土均为素土，分层的厚度应该控制在20cm，且应使用小型夯实机具，按照点位排布顺序，注意进行夯实，最终得到的整平效果为距离原地面的统一标高为1.35m。上层结构处理标准与原地层的处理标准基本相同，需要在0#台的位置附近选择合适区域，设置两级放坡，使用的材料为：①7%的灰土；②在灰土层上方使用强度为C20 的混凝土，完成硬化面层的浇筑，该层的厚度不得低于15cm。为了有效防止表面受到雨水的渗透，应该在每一阶台阶处均使用砂浆材料，对台阶表面进行均匀涂抹。

2.2.2 支架验收风险控制

盘扣式支架进场之前，需要检测多个构件的型号、质量是否达到标准。现浇箱梁盘扣式支架体系的具体控制点如下（采用满堂承插形式）：

（1）针对底板的处理。使用的材料工件为：①厚度为1.5cm 的竹胶板；②长宽为10cm×10cm 的方木次梁（是纵梁，排布间距应该精确控制在20cm）；③工字钢主梁（型号为10#，属横梁）；④盘扣式支架上托、承插式盘扣支架、盘扣式支架底座。

（2）针对翼缘板以及作业通道处的设计。使用的所有材料与针对底板的处理使用的材料（包含型号、参数）基本相同。区别在于，方木次梁（横梁）的排布间距应该精准控制为30cm，非20cm。

（3）针对腹板处的设计。①主体依然选择厚度为1.5cm 的竹胶板；②底板为方木反压板，长度与宽度为8cm×8cm。竖肋选择参数相同的方木，并以型号为φ48的钢管进行支撑。竖楞方木纵桥向间距为30cm，横肋为φ48 双拼钢管，竖向间距40cm+30cm+25cm，外侧腹板使用φ48 钢管与外侧盘扣支架立杆扣件连接，纵桥向间距和纵向跨距相同。

（4）针对不同断面的立杆、横杆、纵向及横向斜撑、水平剪刀撑的相关布置如下：①在常规断面的中间区域配置立杆时，步距应保持150cm，且在顶部根据实际情况搭配长度为20～50cm 的调节杆。此外，横向间距底腹板间距、翼缘板间距、纵向横杆间距均为90cm。②端横梁的位置选择和相关构件的间距设置与立杆完全相同。③针对一些具有上系梁处的特殊断面（如工程中的4#、5#墩）进行设计时，立杆步距和顶部工件搭配的数值与常规断面完全相同，区别之处在于，横向间距底腹板的位置应该基于实际情况选择不同的间距。具体分为30cm、60cm、90cm。翼缘板的位置选择同样与常规断面相同，纵向间距需要跨越上系梁位置，在1.3m 墩柱处应设置150cm 跨距，且跨越墩柱后的间距应该达到90cm。

2.2.3 支架的搭设施工风险控制

（1）杆件的组装顺序为：底座→立杆→横杆→斜杆→上层循环安装，且应逐层进行，顺序不能打乱。

（2）在施工之前，使用墨线混凝土面层上标出底座纵横位置，并在纵横十字交叉处完成底座的搭设，最后完成布脚的安装。将所有底座均提升至相同的水平高度，并完成立杆的搭配组装以及底座具体高度的设定。扫地杆离地高度对体系稳定承载力也有很大影响，经分析在立杆底部 0.35m高度处设置扫地杆，这样布置既能增加施工安全保证，又能便于工人施工。

（3）横杆的连接搭设。立杆、横杆与扣盘的连接完成之后，依次从横向、纵向进行校正，并确保底座处的丝杠外露长度在30cm 之内。此外，立杆的垂直方向偏差最大值应该不超过模板支架总高度的五百分之一。模板支架总高度较高时，则立杆垂直偏差的具体值还应有另一个限制——不能高于50mm。

（4）水平与竖向剪刀撑的设置对轮扣式模板支撑架稳定承载力起到使架体刚度变强、稳定承载力显著提升的作用。斜撑及剪刀撑应竖直安装，且剪刀撑需要在支架的顶部和底部分别设置一层。

（5）盘扣支架周边应以“环抱”的方式形成拉结支架，并密切关注支架整体稳定性，提高抵抗侧向变形的能力。一般情况下，应该每间隔2 ～3m 距离设置一个结点。

（6）顶托安装作业时：①经监测数据统计分析，顶托高度超过 0.7m 后对支撑架稳定承载力影响较大。建议顶托高度在0.3m～0.6m 的范围内，以保证支撑架体系的安全。在顶托进行安装时，需要在托撑上方完成主梁的防治，并使用配套的紧固件将主梁固定在顶托之上。②针对纵梁底部的高程进行调节时，应考虑对横桥向与顺桥向同时进行控制。具体的设置为：每间隔4.5m 便有一个断面，需要首先在横桥向按照左、中、右，分别设置三个控制点，用于对控制点处的杆件高程进行有效调节。此外，还需使用石笔在立杆上做好标记，之后根据之前设置的左、中、右三个控制点挂好施工线。根据挂线高度，需要横向、依次调节其余杆件的高度。完成横向的高度调节之后，应在纵向进行挂线拉通作业，并以“排”为单位，一直调节到梁底的纵向高度。需要注意的是：模板支架可调顶托丝杆外漏长度严禁超过40cm，可调托座插入立杆长度不得小于15cm。

2.2.4 支座安装风险控制

（1）做好安装前的准备工作。应该保证支座的垫石表面整体处于平整、清洁、干爽、无浮沙，且支座垫石顶面的标高要求必须准确无误（最大偏差允许范围为±2mm），在垫石顶面四角的高差最大允许偏差应该为1mm。在安装之前若发现支座表面不符合有关要求，需要进行打磨，直到所有条件满足要求。此外，需要进行测量放线作业——在支座垫石上放出支座在垫石上的平面位置，以及顺桥向和横桥向的“十字线”。

（2）安装支座的过程中，应注意支柱是否出现偏压或是产生较大的初始剪切变形情况。在支座安装完成后，支座本身与上下部结构均应保持紧密接触，且不能出现脱空的情况。

（3）支座安装完成之后，需要重点检查是否存在漏放情况，且支座的安装方向与梁底楔形块之间的接触、支座中心线的位置、支座规格型号等是否均达到设计标准，有无错漏现象。如果发现安装异常，则应及时进行调整，务必保证支座整体的稳定性，应尽量防止出现偏差。

2.2.5 模板的制作与安装风险控制

模板的制作与安装质量决定现浇箱梁的外观质量与整体的光洁度、平整度、线性等。箱梁的底模、外模、内模应选择较为优质的竹胶板进行铺设。这种材料木板的结构尺寸为122cm×244cm×1.5cm。针对模板拼缝进行密封处理时，使用的材料为玻璃胶。做好前期准备之后，需要首先根据箱梁的线形以及宽度，对模板进行分段处理，以提高模板的使用率。之后保证板缝在横向和纵向都要对齐。完成底模的铺设之后，应进行平面放样作业，之后依次完成侧模和内模、倒角处模板、顶板模板、封头板、预埋件的安装。

3.结语

使用盘扣式支架进行现浇梁施工时，施工单位严格遵守标准规范，强化地基处理，严控进场材料，加强施工过程管控并定期检查维修，定期开展安全检查，查找施工过程中的安全隐患，从而从根源上预防盘扣支架施工风险。