建筑倒塌事故救援中木質支撐安全技術的應用

馬江濤

(國家消防救援局昆明訓練總隊,云南 昆明 650200)

1 概述

近年來建筑倒塌事故頻發,福建泉州欣佳酒店、湖南長沙望城自建房等事故,傷亡慘重。在建筑倒塌救援中,通常要對倒塌建筑、受損毗鄰建筑及救援通道進行安全穩固支撐,防止二次倒塌,保障救援人員安全。救援支撐安全技術包括木質支撐、重型支撐套具支撐、金屬支架支撐等支撐安全技術。作為一種常見的建筑材料,木材的易得性和低成本使得在建筑物倒塌的救援中,木制支撐安全技術成為一項十分重要且普遍使用的安全保障救援技術[1-3]。

2 木質支撐安全技術

木質支撐安全技術是建筑倒塌救援中防止已經遭到破壞和不穩定的建筑物進一步倒塌,危及救援人員安全,保障救援人員在受損建筑物內進行救援工作時的安全措施[4]。

2.1 木質支撐安全技術原理

木質支撐安全技術遵循雙漏斗原理,首先收集受損建筑結構的荷載,然后通過支柱傳遞荷載,最后將荷載分散到未受損建筑結構或者其他牢固表面[5]。

2.2 木質支撐安全技術應用環境

木質支撐安全技術在救援中通常應用于損壞嚴重的建筑物樓板,有松散混凝土碎塊墜落風險的建筑物;有裂縫或者破碎的預制板;有裂縫或傾斜的墻體;有開裂變形的門窗洞口[6]。

2.3 木質支撐安全技術分類

根據受力方向、設置位置、組裝形式不同,通常分為:垂直、水平、門窗、側向、疊木木質支撐安全技術[7-9],如圖1所示。

3 水平木質支撐安全技術的運用

水平木質支撐安全技術是救援人員營救行動中穩定水平方向受力墻體的支撐技術之一,特別是對開裂或隆起的墻體進行安全防護。

3.1 水平木質支撐安全技術分類

目前水平木質支撐安全技術分類按救援人員是否通過分為:通道型、非通道型水平木質支撐,如圖2所示。

3.2 水平木質支撐安全技術基本信息

3.2.1 水平木質支撐安全技術設置原則

通常設置在兩面平行墻體之間,通過水平木質支撐將水平方向受到的荷載轉移到對面墻體或地面,通常等間距水平設置水平木質支撐[10]。

3.2.2 墻板、固定楔與釘子

1)墻板一般選用10 cm×10 cm或15 cm×15 cm方木,高度由支撐墻體決定。

2)固定楔選用10 cm×10 cm×30 cm方木對角切割,用5顆釘子固定于墻板。

3)釘子的選擇:在木支撐救援技術中,釘子的主要作用是對各部件進行銷連接,并不直接承擔荷載[11]。通常使用兩種型號的釘子:固定護板使用6.5 cm×0.33 cm圓釘、固定5 cm×10 cm方木使用9 cm×0.38 cm圓釘。如使用直徑更粗的釘子容易造成木材開裂。

3.2.3 短斜拉板

短斜拉板選用5 cm×10 cm×40 cm方木,連接楔子端墻板與支柱。短斜拉板兩端用3顆釘子固定,如圖3所示。

3.2.4 斜拉板

當設置非通道型水平木質支撐時,支撐兩側呈“X”形安裝斜拉板,連接兩側墻板與支柱,如圖4所示。

3.2.5 護板

水平木質支撐護板通常選用半護板,厚度為1.6 cm或1.9 cm,長30 cm、寬15 cm膠合板。通道型水平木質支撐每個支柱使用一塊半護板固定支柱的非楔子端;非通道型水平木質支撐支柱非楔子端固定護板用斜拉板代替,如圖4所示。

3.3 水平木質支撐安全技術設置程序

水平木質支撐的設置與垂直、側向木質支撐一樣,都是按照邏輯順序搭建,先確定穩固支撐的位置,再按等間距設置水平木質支撐,如圖5所示。救援現場大多數是設置通道型水平木質支撐,既對墻體進行安全支撐又形成救援通道,水平木質支撐材料清單見表1。

3.3.1 水平木質支撐設置過程

1)確定水平木質支撐位置,測量需支撐墻體高度和通道長度,確定水平支撐數量。

2)測量支撐通道寬度,減去墻板和楔子寬度,確定支柱長度。

3)切割墻板、斜支柱、半護板、楔子、固定楔、固定板。

4)預制墻板與固定楔、固定板,固定楔、固定板分別安裝于兩個墻板等高位置。

5)將墻板靠在需支撐的墻體上,確保墻板與地面垂直。為確保墻板與墻體充分接觸,在墻板與墻體之間可以添加墊片。

6)安裝支柱并確保支柱與墻板垂直,在支柱一端打緊一組楔子,另一端一側安裝一塊半護板。

7)在支柱楔子端安裝短斜拉,固定支柱與墻板。

8)制作非通道型水平木質支撐時,在支撐兩側安裝斜拉板,長度足以與兩個墻板以及支柱連接,安裝后呈“X”形。

3.3.2 技術要點及注意事項

1)水平木質支撐支柱可使用長度小于3.3 m的10 cm×10 cm方木或長度小于4.8 m的15 cm×15 cm方木。

2)墻板貼靠于混凝土墻體上進行支撐時,為防止滑動可在墻板上安裝2根直徑1.25 cm長20 cm鋼釬進行固定。

3)墻板使用10 cm×10 cm方木時兩個支撐最大間距1.2 m;墻板使用15 cm×15 cm方木時兩個支撐最大間距1.5 m。

4)使用膠合板增大墻板受力面積時,要將膠合板與墻板連接固定,同時將膠合板固定于混凝土或磚墻上。

5)水平木質支撐支柱使用10 cm×10 cm方木時長度2.4 m,支撐承載質量為7 200 kg,長度3.3 m時支撐承載質量為4 500 kg;支柱使用15 cm×15 cm方木時長度3.6 m,支撐承載質量為18 000 kg,長度4.8 m時支撐承載質量為10 000 kg[12]。

4 門窗木質支撐安全技術的運用

為確保救援人員行動安全,對損壞門窗或通道的四周進行支撐穩固的安全技術。

4.1 門窗木質支撐安全技術分類

目前門窗木質支撐通常分為:現場制作式、預制式門窗木質支撐,如圖6所示。

4.2 門窗木質支撐安全技術基本信息

4.2.1 門窗木質支撐安全技術設置原則

通常設置于有松散砌體的建筑開口處、受損的門窗頂梁或作為救援通道使用的破拆孔洞。

4.2.2 頂板、底板、立柱、楔子與釘子

1)頂板、底板、立柱一般選用10 cm×10 cm方木,長度和高度由支撐門窗洞口決定。

2)楔子選用5 cm×10 cm×30 cm方木對角切割,用2顆釘子固定防止滑動錯位。

3)釘子的選擇同水平木質支撐。

4.2.3 短斜拉板與連接板

現場制作式門窗支撐短斜拉板選用5 cm×10 cm×40 cm方木,連接楔子端頂板與支柱,兩端用3顆釘子固定。連接板放于底板與支柱內側,立柱端用3顆釘子固定,連接底板用2顆釘子固定,如圖7所示。

4.2.4 護板

門窗木質支撐護板通常選用半護板,厚度為1.6 cm或1.9 cm,長30 cm、寬15 cm膠合板。現場制作式門窗木質支撐支柱與頂板完全結合處用一塊半護板固定;預制式門窗木質支撐四個角全部使用半護板連接,如圖8所示。

4.3 現場制作式門窗木質支撐

確定支撐位置后,測量門窗洞口數據,準備好材料后在門窗洞口設置支撐,所用材料見表2。

表2 現場制作式門窗型木質支撐材料清單

4.3.1 現場制作式門窗木質支撐設置過程

1)確定現場制作式門窗木質支撐位置,測量門窗洞口高度和寬度。

2)確定頂板、底板、立柱長度。

3)切割頂板、底板、立柱、半護板、楔子、短斜拉板、連接板。

4)安裝底板打緊底板一端楔子,盡量使底板保持水平。

5)安裝頂板打緊頂板一端楔子,盡量使頂板保持水平。

6)安裝兩根立柱,底部用楔子打緊,并保持與底板、頂板垂直。

7)安裝半護板、短斜拉與連接板,固定支柱與頂板、底板。

4.3.2 技術要點及注意事項

1)確定門窗洞口高度和寬度時,如有裝飾或保溫材料,清除后再進行測量和支撐,保證接觸面積與支撐強度。

2)為保證支撐強度,頂板、立柱使用10 cm×10 cm以上方木。

3)不作為通道使用時,呈“X”形在支撐兩側安裝斜拉板、連接頂板和底板。

4)為保證頂板、底板水平和增大受力面積,可在頂板、底板與墻體之間添加墊片。

5)設計支撐強度不小于900 kg,實際強度取決于頂板與立柱強度。

4.4 預制式門窗木質支撐

確定支撐位置后,測量門窗洞口數據,準備好材料后在安全區域預制再到門窗洞口設置支撐,所用材料見表3。

表3 預制式門窗型木質支撐材料清單

4.4.1 預制式門窗木質支撐制作過程

1)確定現場制作式門窗木質支撐位置,測量門窗洞口高度和寬度。

2)確定頂板、底板、立柱長度。

3)切割頂板、底板、立柱、半護板、楔子。

4)在安全區域預制門窗支撐,將頂板、底板、支柱用半護板固定成矩形。

5)安裝預制式門窗木質支撐,在底板底部與頂板、底板同側端頭處打緊楔子。

4.4.2 技術要點及注意事項

1)現場制作式門窗木質支撐技術要點及注意事項通用于預制式門窗木質支撐。

2)嚴重開裂或變形的門窗洞口不建議使用預制型。

3)如果門窗頂部已經破損安裝支柱時不要過分打緊楔子,防止建筑結構破損更嚴重。

4)如果安裝預制式門窗木質支撐時頂板上需要加裝墊片或楔子才能保證水平及接觸面積,底部楔子可以不安裝。

5 結語

建筑倒塌事故救援中對安全措施和救援技術標準要求嚴格,規范的安全防護措施可以提高救援安全。本文對木質支撐安全技術原理、應用及分類進行了敘述,總結了水平、門窗木質支撐的4類結構類型及其應用環境,并對制作過程和技術要點進行了詳細敘述,希望幫助救援人員提高救援能力。在建筑倒塌救援中為保障救援人員人身安全、成功營救被困人員和防止二次倒塌提供救援技術參考。