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【摘 要】模板施工方案设计合理与否,是确保施工过程中安全、稳定可靠的前提,也是确保钢筋混凝土结构工程安全的的基础,本文结合工程实际总结出了模板施工方案设计中的主要存在问题寄相应措施。
【关键词】模板;施工方案;设计;存在问题;措施
模板工程是钢筋混凝土结构工程的重要分项工程,模板施工方案设计合理与否,是确保施工过程中安全、稳定可靠的前提,也是确保钢筋混凝土结构工程安全的的基础,在实际工程中,因模板施工方案设计不合理甚至错误导致工程质量事故的案例是很多的,本文结合工程实际总结出了模板施工方案设计中的主要存在问题及相应措施。
1. 未按工程特点选用合适模板体系,模板选材不合理
(1)不同工程特点对混凝土的外观质量有不同要求,而不同的材料支模后会产生不同的外观效果,同时各模板体系均有其自身优缺点和适用范围,选用不合理就会产生不良效果。如在要求较高的清水混凝土工程中使用组合小钢模,会产生拼缝多、外观质量差等不良效果;在大面积现浇平台模中使用小钢模,可能造成拼装速度慢、工人浪费大、施工效率低等问题,在普通结构建筑墙、柱模中使用定型加工大钢模,可能产生浪费不经济现象。因此,选用合适的模板体系、合理选择模板材料,是涉及混凝土工程经济效益、施工效率及工程外观内在质量的综合性指标。
(2)选择模板体系时首先应分析本工程特点,包括工程质量要求、构件断面形状、模板使用周转次数和经济分析等指标,选择适合本工程特点的模板体系,杜绝生搬硬套。
(3)模板的选材通常分为组合小钢模、定型加工大模板、木(夹板)模板等。组合小钢模适用于普通建筑的现浇混凝土工程结构施工,对拆模后的混凝土构件外表无清水混凝土的质量要求,优点是通用性强、装拆方便、周转次数多、费用较低。定型加工大模板适用于非标准尺寸结构,同时适合周转使用工具式模板的结构和要求为清水混凝土的结构。其优点是简化工艺、加快施工速度、工效高、劳动强度低、工程质量好、确保每次翻用后构件断面尺寸的一致性和混凝土外表质量光洁、平整;其缺点是一次投入费用大、不同工程或不同构件间通用性较差等。木(夹板)模板适用于大面积现浇平台板及大面积墙板侧模等。其优点是减少拼缝、表面平整,用涂塑夹板更能达到构件表面光洁理想的清水混凝土效果、工效高。
2. 对复杂特殊的模板体系及定型大模板不作模板设计计算
(1)模板及支架的好坏直接影响到钢筋绑扎及混凝土的形成质量,因此,在钢筋的绑扎和混凝土的浇捣、养护等施工中,要求模板及支架必须可靠地承受新浇混凝土的自重和侧压力以及施工中所产生的荷载,并有足够的刚度和稳定性。应构造简单,拆装方便,能够保证工程结构的各部分形状和相互位置正确。复杂特殊的现浇混凝土结构,未经针对性设计计算,只凭经验确定施工用模板及支架,如果没有足够的承载能力、刚度和稳性,将导致模板变形、混凝土构件标高、轴线、层高、垂直度、截面尺寸等超过允许偏差,达不到合格标准,严重者模板变形坍落造成质量安全事故。
(2)为了确保混凝土质量和施工安全,对于较复杂特殊的混凝土结构的摸板体系及各类定型大模板,应有模板体系设计,作结构计算。设计时应根据工程结构形式、荷载大小、支撑的基土类别情况、所用施工设备和材料等进行全面考虑,模板设计应满足《混凝土结构工程施工及验收规范》及其他行业施工规范要求。
(3)模板及其支架的设计必须具有足够的承载能力,刚度和稳定性。能可靠地承受新浇筑混凝土的自重和侧压力,以及施工过程中所产生的荷载,把施工工况分析清晰。设计的内容一般包括:选型、选材、模板结构设计、施工图及施工操作说明。模板及支架设计的荷载应包括:钢筋、新浇混凝土、模板及支架自重,振捣和倾倒混凝土时产生的荷载,施工人员及施工设备荷载,新浇混凝土对模板的侧压力等。
3. 模板设计荷载取值不准确、漏算、遗漏侧向力、不计算施工荷载等
(1)模板设计过程中,如果荷载取值不准,计算工况不符合实际施工情况,将导致设计受力分析等不切合实际。在具体使用过程中必将产生模板过于保守,造成不必要的浪费,或过于单薄,在施工过程中失稳,两者均不可取。
(2)为了确保模板设计的准确合理,应严格做到设计荷载取值准确,不漏算、少算,考虑恒载的同时也应考虑施工过程中附加施工荷载等动载,以达到安全、经济、合理节约的目标。
4. 特殊模板及支架的设计计算忽略了变形验算
4.1 复杂模板,特别是着地搭设支架的大型构件模板体系,忽略了模板及支架的变形因素,易引起混凝土构件变形大、平整度差、偏位、沉降量大、挠度大等现象,达不到设计要求的受力状态(包括尺寸状态和受力状态)。还可能引起构件裂缝。
4.2 模板设计时,对整个模板体系包括面板、围檩和支架均应计算验算变形。常用钢脚手管支架设计和搭设时考虑适当的压缩变形,包括弹性变形和非弹性变形、基础沉降等,主要因素如下:
(1)支架承受施工荷载所引起的弹性变形。
(2)超静定结构由混凝土收缩、徐变及温度变化而引起的挠度。
(3)受荷载后,由于杆件接头的挤压或卸落设备后压缩而产生的非弹性变形。
(4)支架基础在受荷载后的非弹性沉陷。
4.3 此外,制作木支架时,立杆接头应尽量减少。相邻立杆的连接接头应错开布置,主要受压杆的纵向接头应采用对接形式,次要杆件的接头可用搭接形式。
5. 模板的细部构造设计措施不明确或不合理
(1)所谓细部构造是指模板间如拼缝处理形式、阴阳角处理、非标异形模处理、支架稳定措施、节点拼拆处理、对拉螺杆处理等。,这些问题在模板设计时不明确将使施工时随意性加大,且可能在薄弱环节、部位导致质量不理想或固定不牢,产生爆模、漏浆、模板局部嵌入混凝土内不易拆除等问题。 (2)对于模板拼缝,必须有针对性措施,解决拼缝不严、高差、漏浆、起砂等现象。如钢模板间固定件应连接牢固,间距≤30cm,拼缝用腻子批嵌或贴胶粘纸带等方法解决;异形模板定加工,梁柱板节点阴角模定加工,对拉螺杆用PVC套管,对有防水要求构件用止水片等。列出的细部构造节点应本着合理、方便原则,切不可马虎粗心。
6. 模板设计不画排列图
(1)工程模板体系设计虽有方案,但无详细明确的排列图,导致事先对构筑物尺寸了解不透彻,现场拼装无明确说明,施工任意性大;且施工事先备料不充分;小钢模拼装不合理,余下非标异形尺寸增加;大模板就位不正确、精确度不高等问题。
(2)模板体系设计应绘制模板排列图及支架系统布置图,细部构造和异形模板详图,并编制模板与配件(包括支架)的规格、品种与数量明细表。上述措施可指导施工前模板的加工、配备与经济分析;施工中按排列图拼装可确保满足模板设计要求和保证工程结构和构件各部分形状尺寸、相互间就位关系正确。对大模板画排列图的同时应将模板进行编号,加工及拼装管理应严格按编号进行,施工班组可以实行编号配板承包管理,也便于对损坏的相应编号板进行补充、加工。
7. 模板体系施工方案不全面,缺文字操作说明,验收标准不明确
7.1 模板体系方案不全面、不完整,缺乏必要的文字说明、操作方法、质量保证措施、质量标准、安全措施等,使现场管理人员和操作人员无法完全领会掌握方案要领,势必导致以后的施工管理和质量管理混乱。
7.2 工程模板体系施工方案须按施工组织设计要求编制,设计计算画排列图的同时用文字写明详细的工艺操作规程,制订技术、质量、安全、文明施工措施及质量验收要求。表达要清晰完整,特别是针对新工艺、新技术更应配合文字和图,把设计思路和各种要求表达清楚。如针对组合钢模板的检查要点,除满足相应技术规范和验收规范以外,尚应着重检查下列几个方面:
(1)组合钢模板安装是否符合该工程原配板设计和技术措施的规定。
(2)组合钢模板的支承点及支撑系统是否可靠和稳定,连接件中的紧固件和支撑扣件紧固情况,并应用力矩扳手进行检查。
(3)预埋件、预留洞的规格、数量、位置和固定情况是否正确可靠,须逐项验收。
(4)组合钢模板安装完成后,必须按《建筑安装工程质量检验评定标准》的规定,进行逐项评定验收。其余各类模板可作类似检查、补充。
8. 施工项目管理部编制的模板体系方案,特别是复杂的模板方案未经企业上级主管部门审批同意即实施
(1)企业内部施工方案审批制度既是一种行政管理也是一种技术管理,是现行施工规范和企业内部管理的双重要求。忽略了这个环节,易导致方案未经充分论证,粗糙及质量不高;也未能共享企业内部的技术资源;同时没有上级技术权威的审核,也是一种无责任心、无管理约束的表现。将可能产生责任事故,给项目部、企业、社会和个人均产生不良后果。
(2)模板方案是施工组织设计的重要组成部分,必须履行上级权威部门审批制度,此项制度起到补充、完善和技术把关的作用,同时也是一种责任制度的完善。因此,模板方案须按企业内部管理制度要求逐级上报审批,使其处于公司技术权威部门的有序管理之中。申报内容可包括技术方案、质量保证措施、安全文明措施、劳动力组织、资源落实等各方面。
9. 模板施工前无现场技术、安全交底,或交底内容无针对性
(1)施工前现场技术管理人员或施工管理人员向施工班组进行技术交底,是确保方案得以顺利落实的基本制度。不认真执行该措施,原施工方案势必仅停留在方案阶段的完善状态,只掌握在方案的编制者手中,而具体实施操作者对方案了解很少,仅靠书面资料很难全面掌握其中的重点、难点、注意点及各个不同方案的特点,造成管理和操作上的脱节,最终导致现场实物的不理想。
(2)施工技术交底可分为一级技术交底(项目工程师对专业管理人员技术交底)和二级技术交底(专业管理人员对施工操作人员的技术交底)。一级技术交底内容可包括:分部分项工程概况、参照的方案要求、引用的规范规程、重要工序控制的注意事项、新材料新工艺采用时可能出现问题的汇报手续、施工中发现问题的紧急处理的汇报手续等方面。二级技术交底内容包括:工程对象的模板工作量和完成任务时间,施工设计图内容,施工方法,操作程序和流水段划分,应注意的或特殊的技术要求(如节点处理、预埋件、预留孔等),模板安装质量要求和安全技术措施等。使施工及操作人员熟悉施工图及模板工程的设计,以确保能按设计方法施工。交底方法可以书面和会议形式相结合。
10. 模板设计未考虑施工实际进度要求和混凝土强度发展的影响,未规定拆模的具体要求和顺序;模板配备数量不够
不明确具体拆模条件和要求、模板周转数量未配足,或混凝土未符合规范规定和设计要求的强度标准和龄期要求,为赶进度而提早拆除模板和支撑,使混凝土产生结构性裂缝,甚至破坏坍塌,造成严重的质量安全事故。施工前配备模板数量应综合考虑以下因素:
(1)拆模条件:按《混凝土结构工程施工及验收规范》,同时满足设计要求。侧模,在混凝土强度能保证其表面及棱角不会因拆除模板而受损坏后,方可拆除。底模,在混凝土强度符合下表规定后,方可拆除(见表1)。
(2)承受荷载条件:已拆除模板及支架的结构,在混凝土强度符合设计混凝土强度等级的要求后,方可承受全部使用荷载,当施工荷载所产生的效应比设计使用荷载的效应更为不利时,必须经过验算加设临时支撑,以确保安全。
(3)拆模原则:在满足拆模条件和承受荷载条件的前提下按施工进度配备足够模板。拆模应规定详细的拆模流程,必须按模板设计传力途径考虑,一般先拆支撑件和连接件,再分块逐步进行拆除。禁止先拆除大面积楼层模板的支承立杆,然后再拆模板,以免模板坍塌伤人。
参考文献
[1] 王铁成. 凝土结构基本构件设计原理. 北京:中国建筑工业出版社 2002.
[2] 刘宗仁. 土木工程施工.北京:高等教育出版社 2003.
【关键词】模板;施工方案;设计;存在问题;措施
模板工程是钢筋混凝土结构工程的重要分项工程,模板施工方案设计合理与否,是确保施工过程中安全、稳定可靠的前提,也是确保钢筋混凝土结构工程安全的的基础,在实际工程中,因模板施工方案设计不合理甚至错误导致工程质量事故的案例是很多的,本文结合工程实际总结出了模板施工方案设计中的主要存在问题及相应措施。
1. 未按工程特点选用合适模板体系,模板选材不合理
(1)不同工程特点对混凝土的外观质量有不同要求,而不同的材料支模后会产生不同的外观效果,同时各模板体系均有其自身优缺点和适用范围,选用不合理就会产生不良效果。如在要求较高的清水混凝土工程中使用组合小钢模,会产生拼缝多、外观质量差等不良效果;在大面积现浇平台模中使用小钢模,可能造成拼装速度慢、工人浪费大、施工效率低等问题,在普通结构建筑墙、柱模中使用定型加工大钢模,可能产生浪费不经济现象。因此,选用合适的模板体系、合理选择模板材料,是涉及混凝土工程经济效益、施工效率及工程外观内在质量的综合性指标。
(2)选择模板体系时首先应分析本工程特点,包括工程质量要求、构件断面形状、模板使用周转次数和经济分析等指标,选择适合本工程特点的模板体系,杜绝生搬硬套。
(3)模板的选材通常分为组合小钢模、定型加工大模板、木(夹板)模板等。组合小钢模适用于普通建筑的现浇混凝土工程结构施工,对拆模后的混凝土构件外表无清水混凝土的质量要求,优点是通用性强、装拆方便、周转次数多、费用较低。定型加工大模板适用于非标准尺寸结构,同时适合周转使用工具式模板的结构和要求为清水混凝土的结构。其优点是简化工艺、加快施工速度、工效高、劳动强度低、工程质量好、确保每次翻用后构件断面尺寸的一致性和混凝土外表质量光洁、平整;其缺点是一次投入费用大、不同工程或不同构件间通用性较差等。木(夹板)模板适用于大面积现浇平台板及大面积墙板侧模等。其优点是减少拼缝、表面平整,用涂塑夹板更能达到构件表面光洁理想的清水混凝土效果、工效高。
2. 对复杂特殊的模板体系及定型大模板不作模板设计计算
(1)模板及支架的好坏直接影响到钢筋绑扎及混凝土的形成质量,因此,在钢筋的绑扎和混凝土的浇捣、养护等施工中,要求模板及支架必须可靠地承受新浇混凝土的自重和侧压力以及施工中所产生的荷载,并有足够的刚度和稳定性。应构造简单,拆装方便,能够保证工程结构的各部分形状和相互位置正确。复杂特殊的现浇混凝土结构,未经针对性设计计算,只凭经验确定施工用模板及支架,如果没有足够的承载能力、刚度和稳性,将导致模板变形、混凝土构件标高、轴线、层高、垂直度、截面尺寸等超过允许偏差,达不到合格标准,严重者模板变形坍落造成质量安全事故。
(2)为了确保混凝土质量和施工安全,对于较复杂特殊的混凝土结构的摸板体系及各类定型大模板,应有模板体系设计,作结构计算。设计时应根据工程结构形式、荷载大小、支撑的基土类别情况、所用施工设备和材料等进行全面考虑,模板设计应满足《混凝土结构工程施工及验收规范》及其他行业施工规范要求。
(3)模板及其支架的设计必须具有足够的承载能力,刚度和稳定性。能可靠地承受新浇筑混凝土的自重和侧压力,以及施工过程中所产生的荷载,把施工工况分析清晰。设计的内容一般包括:选型、选材、模板结构设计、施工图及施工操作说明。模板及支架设计的荷载应包括:钢筋、新浇混凝土、模板及支架自重,振捣和倾倒混凝土时产生的荷载,施工人员及施工设备荷载,新浇混凝土对模板的侧压力等。
3. 模板设计荷载取值不准确、漏算、遗漏侧向力、不计算施工荷载等
(1)模板设计过程中,如果荷载取值不准,计算工况不符合实际施工情况,将导致设计受力分析等不切合实际。在具体使用过程中必将产生模板过于保守,造成不必要的浪费,或过于单薄,在施工过程中失稳,两者均不可取。
(2)为了确保模板设计的准确合理,应严格做到设计荷载取值准确,不漏算、少算,考虑恒载的同时也应考虑施工过程中附加施工荷载等动载,以达到安全、经济、合理节约的目标。
4. 特殊模板及支架的设计计算忽略了变形验算
4.1 复杂模板,特别是着地搭设支架的大型构件模板体系,忽略了模板及支架的变形因素,易引起混凝土构件变形大、平整度差、偏位、沉降量大、挠度大等现象,达不到设计要求的受力状态(包括尺寸状态和受力状态)。还可能引起构件裂缝。
4.2 模板设计时,对整个模板体系包括面板、围檩和支架均应计算验算变形。常用钢脚手管支架设计和搭设时考虑适当的压缩变形,包括弹性变形和非弹性变形、基础沉降等,主要因素如下:
(1)支架承受施工荷载所引起的弹性变形。
(2)超静定结构由混凝土收缩、徐变及温度变化而引起的挠度。
(3)受荷载后,由于杆件接头的挤压或卸落设备后压缩而产生的非弹性变形。
(4)支架基础在受荷载后的非弹性沉陷。
4.3 此外,制作木支架时,立杆接头应尽量减少。相邻立杆的连接接头应错开布置,主要受压杆的纵向接头应采用对接形式,次要杆件的接头可用搭接形式。
5. 模板的细部构造设计措施不明确或不合理
(1)所谓细部构造是指模板间如拼缝处理形式、阴阳角处理、非标异形模处理、支架稳定措施、节点拼拆处理、对拉螺杆处理等。,这些问题在模板设计时不明确将使施工时随意性加大,且可能在薄弱环节、部位导致质量不理想或固定不牢,产生爆模、漏浆、模板局部嵌入混凝土内不易拆除等问题。 (2)对于模板拼缝,必须有针对性措施,解决拼缝不严、高差、漏浆、起砂等现象。如钢模板间固定件应连接牢固,间距≤30cm,拼缝用腻子批嵌或贴胶粘纸带等方法解决;异形模板定加工,梁柱板节点阴角模定加工,对拉螺杆用PVC套管,对有防水要求构件用止水片等。列出的细部构造节点应本着合理、方便原则,切不可马虎粗心。
6. 模板设计不画排列图
(1)工程模板体系设计虽有方案,但无详细明确的排列图,导致事先对构筑物尺寸了解不透彻,现场拼装无明确说明,施工任意性大;且施工事先备料不充分;小钢模拼装不合理,余下非标异形尺寸增加;大模板就位不正确、精确度不高等问题。
(2)模板体系设计应绘制模板排列图及支架系统布置图,细部构造和异形模板详图,并编制模板与配件(包括支架)的规格、品种与数量明细表。上述措施可指导施工前模板的加工、配备与经济分析;施工中按排列图拼装可确保满足模板设计要求和保证工程结构和构件各部分形状尺寸、相互间就位关系正确。对大模板画排列图的同时应将模板进行编号,加工及拼装管理应严格按编号进行,施工班组可以实行编号配板承包管理,也便于对损坏的相应编号板进行补充、加工。
7. 模板体系施工方案不全面,缺文字操作说明,验收标准不明确
7.1 模板体系方案不全面、不完整,缺乏必要的文字说明、操作方法、质量保证措施、质量标准、安全措施等,使现场管理人员和操作人员无法完全领会掌握方案要领,势必导致以后的施工管理和质量管理混乱。
7.2 工程模板体系施工方案须按施工组织设计要求编制,设计计算画排列图的同时用文字写明详细的工艺操作规程,制订技术、质量、安全、文明施工措施及质量验收要求。表达要清晰完整,特别是针对新工艺、新技术更应配合文字和图,把设计思路和各种要求表达清楚。如针对组合钢模板的检查要点,除满足相应技术规范和验收规范以外,尚应着重检查下列几个方面:
(1)组合钢模板安装是否符合该工程原配板设计和技术措施的规定。
(2)组合钢模板的支承点及支撑系统是否可靠和稳定,连接件中的紧固件和支撑扣件紧固情况,并应用力矩扳手进行检查。
(3)预埋件、预留洞的规格、数量、位置和固定情况是否正确可靠,须逐项验收。
(4)组合钢模板安装完成后,必须按《建筑安装工程质量检验评定标准》的规定,进行逐项评定验收。其余各类模板可作类似检查、补充。
8. 施工项目管理部编制的模板体系方案,特别是复杂的模板方案未经企业上级主管部门审批同意即实施
(1)企业内部施工方案审批制度既是一种行政管理也是一种技术管理,是现行施工规范和企业内部管理的双重要求。忽略了这个环节,易导致方案未经充分论证,粗糙及质量不高;也未能共享企业内部的技术资源;同时没有上级技术权威的审核,也是一种无责任心、无管理约束的表现。将可能产生责任事故,给项目部、企业、社会和个人均产生不良后果。
(2)模板方案是施工组织设计的重要组成部分,必须履行上级权威部门审批制度,此项制度起到补充、完善和技术把关的作用,同时也是一种责任制度的完善。因此,模板方案须按企业内部管理制度要求逐级上报审批,使其处于公司技术权威部门的有序管理之中。申报内容可包括技术方案、质量保证措施、安全文明措施、劳动力组织、资源落实等各方面。
9. 模板施工前无现场技术、安全交底,或交底内容无针对性
(1)施工前现场技术管理人员或施工管理人员向施工班组进行技术交底,是确保方案得以顺利落实的基本制度。不认真执行该措施,原施工方案势必仅停留在方案阶段的完善状态,只掌握在方案的编制者手中,而具体实施操作者对方案了解很少,仅靠书面资料很难全面掌握其中的重点、难点、注意点及各个不同方案的特点,造成管理和操作上的脱节,最终导致现场实物的不理想。
(2)施工技术交底可分为一级技术交底(项目工程师对专业管理人员技术交底)和二级技术交底(专业管理人员对施工操作人员的技术交底)。一级技术交底内容可包括:分部分项工程概况、参照的方案要求、引用的规范规程、重要工序控制的注意事项、新材料新工艺采用时可能出现问题的汇报手续、施工中发现问题的紧急处理的汇报手续等方面。二级技术交底内容包括:工程对象的模板工作量和完成任务时间,施工设计图内容,施工方法,操作程序和流水段划分,应注意的或特殊的技术要求(如节点处理、预埋件、预留孔等),模板安装质量要求和安全技术措施等。使施工及操作人员熟悉施工图及模板工程的设计,以确保能按设计方法施工。交底方法可以书面和会议形式相结合。
10. 模板设计未考虑施工实际进度要求和混凝土强度发展的影响,未规定拆模的具体要求和顺序;模板配备数量不够
不明确具体拆模条件和要求、模板周转数量未配足,或混凝土未符合规范规定和设计要求的强度标准和龄期要求,为赶进度而提早拆除模板和支撑,使混凝土产生结构性裂缝,甚至破坏坍塌,造成严重的质量安全事故。施工前配备模板数量应综合考虑以下因素:
(1)拆模条件:按《混凝土结构工程施工及验收规范》,同时满足设计要求。侧模,在混凝土强度能保证其表面及棱角不会因拆除模板而受损坏后,方可拆除。底模,在混凝土强度符合下表规定后,方可拆除(见表1)。
(2)承受荷载条件:已拆除模板及支架的结构,在混凝土强度符合设计混凝土强度等级的要求后,方可承受全部使用荷载,当施工荷载所产生的效应比设计使用荷载的效应更为不利时,必须经过验算加设临时支撑,以确保安全。
(3)拆模原则:在满足拆模条件和承受荷载条件的前提下按施工进度配备足够模板。拆模应规定详细的拆模流程,必须按模板设计传力途径考虑,一般先拆支撑件和连接件,再分块逐步进行拆除。禁止先拆除大面积楼层模板的支承立杆,然后再拆模板,以免模板坍塌伤人。
参考文献
[1] 王铁成. 凝土结构基本构件设计原理. 北京:中国建筑工业出版社 2002.
[2] 刘宗仁. 土木工程施工.北京:高等教育出版社 2003.