地铁高大模板安全专项施工方案编制内容研究

陈 亮 马 洁

(1.石家庄铁道大学四方学院，河北石家庄 050043; 2.石家庄铁道大学机械工程学院，河北石家庄 050043)

0 引言

高大模板［1］是指水平混凝土构件模板支撑系统高度超过8 m，或跨度超过18 m，施工总荷载大于10 kN/m2，或集中线荷载大于15 kN/m的模板支撑系统。明挖顺作法地下两层多跨箱形钢筋混凝土地铁车站结构虽然其单层高度Hmax＜8 m、单跨跨度Lmax＜18 m，但由于其模板所承受的施工总荷载大于10 kN/m2、线荷载大于15 kN/m，故属于高大模板范畴，是地铁安全监控的重点。实践证明，要做好地铁高大模板的安全监控工作，方案必须先行，而且方案必须具有一定的科学性、合理性、可操作性与完备性，否则其施工安全无法保障。因此，编制好地铁高大模板安全专项施工方案有着非常重要的现实意义。在此，笔者拟从编制依据、工程概况、模板方案、模板检算、施工措施等方面，对编制内容及有关问题进行较为系统地研究，以期对方案编制工作有所裨益。

1 编制依据

从笔者所了解到的情况看，大多数施工方案对技术性方面的主要依据均较明确，都能将JGJ 162-2008建筑施工模板安全技术规范(依据1)，JGJ 166-2008建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范(依据2)或JGJ 130-2011建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(依据3)或JGJ 128-2010建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范(依据4)，GB 50214-2001组合钢模板技术规程(依据5)，JG/T 156-2004竹胶合板模板(依据6)等纳入编制依据。除此之外，与方案密切相关的其他依据尚缺失较多，究其原因主要是:1)有的对高大模板法规性依据尚不十分明确，竟然缺少住建部《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》(依据7);2)对高大模板荷载方面的依据理解不十分透彻，尚未将主体结构设计图(依据8)、施工组织设计(依据9)或主体结构混凝土浇筑专项施工方案(依据10)纳入编制依据，前者与结构尺寸有关制约永久荷载，后两者与施工设备配备有关制约可变荷载，均是重要依据不可废除;3)对其他不常用的一些技术性依据如《建筑施工手册》(2012.12版)(依据11)，GB 50005-2003木结构设计规范(依据12)，GB 15831钢管脚手架扣件(依据13)尚不十分熟悉，未写进方案中来，其实这些标准不仅与模板设计有关，而且与安装工艺关系密切，也是不能缺少的;4)对编制依据的理解尚不十分准确，把握不够，有的把《建筑结构荷载规范》《混凝土结构设计规范》《钢结构设计规范》等与模板方案基本无关的东西写入方案中，这种不正确的现象需要纠正。通过上述分析、研究，地铁高大模板安全专项施工方案的编制依据主要应包括三大方面的内容:

1)法规性依据(依据7)，这是关键依据，在众多依据中应居于首位。

2)技术性依据(依据1～6，11～13)，这是主要依据，应根据采用模板支架体系的不同，逐一列出，不可遗漏。

3)荷载相关依据(依据8～10)，这是重要依据，不可缺失，均应写入方案。

2 工程概况

高大模板安全专项施工方案不同于施工组织设计，也不同于其他分部工程施工方案，工程概况应各有区别，切忌照抄、照搬设计文件，应紧扣高大模板这个主题，有选择性地编写。为达此目的，以笔者之管见，其编写内容及注意事项应按如下要点予以掌握:

1)与高大模板有关的工程情况需纳入编写范围。如工程名称、主要工法、起止里程、车站总长、基坑宽度与深度、车站类别与结构类型、结构断面尺寸(主要是底板、侧墙、顶板及顶纵梁等断面尺寸)、混凝土等级、结构高度与跨度等设计数据均应写明，篇幅力求控制在600字以内。

2)与高大模板有关的施工组织安排、工序衔接关系等也应在方案中反映。如施工段划分数量与长度、结构施作方法(采用三次施作法还是五次施作法)［2］、模板支架安装与钢支撑拆除关系、浇筑混凝土后搭设脚手架的最小间隙时间、工序流程(是单工序顺序作业，还是多工序平行流水作业)、拆模时间等等也需说明。此部分涉及的内容较多，编写时应梳理清楚，按照合理的顺序分项叙述，篇幅不超过400字为宜。

3)施工材料及施工设备的配备情况是方案的重要组成部分，不可遗漏。如模板支架配备的总套数(两层结构每段为1套)，模板支架是否周转倒用，浇筑混凝土所配备的机具、设备，是否使用布料机等等，文字要简练，说明即可，篇幅150字～200字为宜。

4)与高大模板作业安全攸关的事项也需在方案中说明。如上下基坑的安全通道如何设置，各施工段是否配备临时简易爬梯，基坑吊装作业基本形式、基坑施工期间排降水情况等，说明事项即可，不可赘述，篇幅100字～150字为宜。

3 模板方案［2］

模板方案主要包括工期目标、施作方法、施组安排、材料选用、安装尺寸及构造要求等等。现分述如下:

1)工期目标。

说明工程工期、施工任务及工期目标即可，务求简练。

2)施作方法。

明挖顺做法地铁车站，是在土方开挖见底后，纵向分段，水平分层进行的，施作方法主要有两种:三次施作法和五次施作法。三次施作法为墙板梁整体式施作法，每段结构三次完成，工序转换少，材料投入量较大，施工周期较短;五次施作法为侧墙与板梁分离式施作法，每段结构分五次才能完成，工序转换较多，材料投入量相对较少，施工周期较长。目前我国大多数城市地铁均实行明挖车站、区间盾构综合招标法，施工招标以后，开工在即，工程工期均较紧张，此类工程一般采用三次施作法较为合适。如果工期较长，仅主体结构施工工期就能达到1年以上时，则可采用五次施作法进行，这样施工成本相对较低一些。方案编制时，应根据具体情况而定。

3)施组安排。

采取五次施作法时，一般为单工序顺序作业，施组安排较为简单。采用三次施作法时，对施组安排有特殊要求:a.关键线路上的工作必须安排两个工班平行流水作业，安排不当时，工序衔接会出现混乱，工期无法保证;b.模板支架不能周转倒用，使用材料必须充分保证。这些因素属施组重要内容，编写方案时，必须高度重视，妥善作出安排。

4)材料选用。

材料选用基本原则是:既要充分保障地铁实体结构的基本质量，又要考虑模板支架易于安装。为达此目的，根据笔者的工程经验，建议优先选用φ48×3.6碗口式满堂钢管支架、P6015组合钢模及竹胶合模板，次楞选用方木，主楞选用槽钢。

5)模板方案还应包括安装尺寸及构造要求等。

原则上安装尺寸不能大于检算尺寸，构造要求应绘制具体安装图并加文字说明，才能有效地指导安装。安装图应包括总体构造图(横断面构造图)及侧墙、顶板、顶纵梁模板细部构造大样图。受篇幅所限，各种图示在此从略。

4 模板检算［3，4］

1)模板检算时，需要在方案中妥善解决如下问题。

a.正确确定检算结构及检算项目。从地铁结构的特点来讲，轨行区结构净空较高，其侧墙模板应检算;顶板、顶纵梁荷载较大，其模板应检算。具体检算项目包括这三大类模板及相应次楞、主楞的抗弯强度及挠度，另外立杆和水平杆的稳定性也需检算。

b.模板及各类构(杆)件承受何种荷载，其结构受力特点如何，检算类型该如何确定。从荷载类型看，钢模板、竹胶合模板承受均布荷载，可按三跨或四跨连续板检算;次楞、主楞承受集中荷载，可按三跨连续梁检算;立杆承受集中荷载，稳定性应按最大步距检算，水平杆承受水平集中荷载应按最大跨距检算。

c.地铁高大模板按什么受力特性进行检算，在确定的受力特性状态下，荷载效应组合控制情况怎样。一般来讲，可按承载力极限状态进行检算。由于地铁结构尺寸较大，侧墙厚度一般为70 cm，顶板厚度在80 cm～100 cm之间，顶纵梁最大断面尺寸可达高120 cm×宽200 cm，永久荷载很大，故主要由永久荷载效应组合控制检算。在此种情况下荷载计算公式分别为:

在上述公式中，永久荷载有G1K模板自重，G2K结构混凝土自重，G3K钢筋自重，G4K内部振捣器对侧墙模板产生的侧压力;可变荷载有Q1K施工人员及设备荷载，Q2K振捣混凝土产生的荷载，Q3K倾倒混凝土对侧墙模板产生的荷载。

d.在上述模板荷载计算中，每一种具体的荷载取值怎么确定。其中G4K需要根据JGJ 162-2008建筑施工模板安全技术规范(以后简称“模规”)4.1.1-1 公式 F=0.22γctoβ1β2V1/2及 4.1.1-2公式F=γcH计算取小值，其余均视不同情况根据模规“4.1.1～4.1.2”条之规定取值即可。顶板与顶纵梁由于模板类型与结构尺寸不同，相应的G1K，G2K，G3K值是不同的;在施工设备配置上两者没有差异，故Q1K，Q2K是相同的。侧墙与板梁的模板类型不同，故其Q2K值是有区别的。

2)检算结果。

因篇幅所限，检算在此从略。经检算可知，地铁明挖两层结构，侧墙厚70 cm，顶板厚80 cm，顶纵梁断面高×宽为180 cm×120 cm时，侧墙次楞按30 cm间距竖向布置φ48×3.6单肢钢管、板结构次楞按30 cm间距沿车站横向布置50 cm×50 cm方木、顶纵梁次楞按30 cm间距沿车站横向布置100 mm×100 mm方木、侧墙按90 cm间距水平布置［8槽钢主楞、板结构按90 cm间距沿车站纵向布置［8槽钢主楞、顶纵梁按60 cm间距沿车站纵向布置［10槽钢主楞、板结构按纵横间距90 cm搭设φ48×3.6碗口式钢管立杆、顶纵梁按纵距90 cm横距60 cm搭设φ48×3.6碗口式钢管立杆、水平杆按竖向1.2 m间距搭设φ48×3.6碗口式钢管即可保证施工安全的需要。方案最终确定的安装尺寸只要不大于上述检算数据即可。

5 施工措施

施工措施切忌照抄、照搬规范，或套用其他电子版，一定要结合工程实际和施工队伍所具有的施工经验，有针对性、有重点地编写。以下重要内容攸关高大模板施工安全，必须纳入施工措施认真编写:

1)目前市场上φ48的钢管，壁厚δ=2.8 mm～3 mm的较多，材料进场时必须严加检查验收。为确保支架安全受力的要求，δ＜3.6 mm时应对其材料进行更换。

2)板梁次楞一般采用方木，其顺直性和接触面的平整度对安装工艺影响较大。因此，在这两个方面不符合要求的材料，要予以更换。

3)搭设支架时，严禁直接在基础面上安装立杆。为确保支架的稳定性和基本工艺要求，立杆底部必须安装平板底托，底托、顶托、水平支托外露长度必须符合规范要求(≤20 cm)。

4)侧墙钢管次楞与槽钢主楞应采用U形螺栓连接;槽钢主楞搭接点应位于支托处，原则上也应用U形螺栓连接;竹胶合模板与方木次楞可用铁钉顶固。

5)侧墙、板梁整体施作时，每段侧墙顶部须预留3个～4个投料孔，浇筑混凝土时，泵车投料管应伸至侧墙内，投料高度控制在2 m左右为宜，严禁在侧墙顶部直接投料。

6)支架搭设的基本原则:先纵向、后横向。纵向应从两施工段结合部开始向另一端顺序搭设。横向应从中间向两侧搭设，先搭设中间纵梁处支架，然后再搭设两侧板支架。搭设板支架时，位于侧墙处1跨～2跨支架应最后搭设，以便安装侧墙模板。

7)搭设板支架时，单跨跨中应考虑支架的施工沉落量，以确保结构净空的需要。

［1］建质［2009］254号，建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则［S］.

［2］陈 亮，马 洁.地铁明挖车站模板施工方案优化设计［J］.国防交通工程与技术，2013，11(2):77-80.

［3］JGJ 162-2008，建筑施工模板安全技术规范［S］.

［4］秦桂娟.建筑工程模板设计实例与安装［M］.北京:中国建筑工业出版社，2010.