5 高大模板支撑体系安全技术

1高大模板支撑体系安全技术一、深入研究和认识模板支架坍塌事故发生的技术和管理原因1、模板支架是重大伤亡事故的多发领域（1）模板支架坍塌在重大工程建设事故中，一直占有较高的比例具有关资料的不完全统计：在1992年至1995年上半年我国发生的83起各类坍塌事故中，模板（模板支架）坍塌为16起，占19.3%；在1992年全国发生一次死亡3人以上的重大事故中，楼板倒塌死亡59人和重伤20人，分别占总数的38%和59%；在《建筑工程重大安全事故警示录》一书收集的2000年到2003年6月发生的100起一次死亡3人以上的重大事故中，脚手架坍塌事故为15起，亡66人和伤137人（平均每起亡4.4人和伤9.1人）。分别占15.45%和43.63%。模板支架坍塌在重大工程建设事故中，一直占有较高的比例。高大厅堂楼（屋）盖模板支架由于浇筑作业面上的施管人员较多，在发生坍塌时，伤亡人数往往会超过20人。因此，住建部在总结08年的建设安全工作情况时说，在事故总量和死亡总人数下降的同时，一次死亡3人以上事故反而上升了17.14%，这其中就有模板支架坍塌事故的不断发生原因。（2）近年来发生的典型模板支架坍塌事故2000年10月25日发生的南京某演播厅屋盖模板支架坍塌事故：面积624㎡，支架高36.4m，任由工人凭经验搭设，立杆间距达1.5m以上，步距1.5-2.0m（漏设水平杆处竟达3.9m），且未设置扫地杆。在浇筑作业刚过中部大梁时突然发生坍塌，整个过程仅延续4秒钟，造成6人死亡，25人受伤。2003年8月9日发生的厦门某两层砖混结构连续坍塌事故：层高分别为5m和4.5m，没有办理任何手续，仅凭一张平面示意图就雇佣民工兴建。在二层楼板浇筑7天后拆除其下模板支架并移支上层，在仅浇屋盖20%的混凝土时，模板支架失稳坍塌，冲砸二层楼面，导致其下砖柱错位断裂，造成仓库整体坍塌，将现场80名工人中的45人压埋在坍塌的建筑下面，造成7死38伤。2005年9月5日发生的北京西西工程4#地中楼盖模板支架坍塌事故：面积423㎡，总高21.9m，使用扣件钢管支架，步距1.5m，立杆间距为0.6m（梁下）和1.2-1.5m（板下），立杆顶部伸长度达1.4-1.7m。支架方案未经审批就进行搭设，在其三面邻跨楼盖未浇筑的情况下，临时改变先浇筑中庭，在浇筑快接近完成时，从楼盖中偏西南部位发生凹陷式坍塌（图1），造成死亡8人，重伤21人的重大事故。现场人员当时看到楼板形成V形下折情况和支架立杆发生多波弯曲并迅速扭转后，随即整个楼盖连同布料机一起跨塌下来（图2），落砸在地下一层顶板（首层底板）上，形成0.5-2m高堆集，至10日凌晨才挖出最后一名遇难者。地下一层和地下二层支架均有显著变形和损伤（图3）。图4则示出了中庭边部架体的变形情况。事故发生后，5名责任人判刑，责任企业不得不2进行重组改貌。图2西西工程坍塌现场全貌图3西西工程相应地下室结构的支架受损与变形情况图4西西工程邻边部位支架变形情况近年来发生的重大的模板支架坍塌事故还有：2006年5月19日的大连沈乐大连校区教学楼梁板模板支架坍塌事（亡6人，伤18人），2007年2月12日的广西医科大图书馆演播厅屋盖模板支架坍塌事故（亡7人，伤7人），2007年6月13日的广州珠江黄埔大桥东二环六标段模板支架预压坍塌事故（亡2人，伤2人），2007年9月6日的郑州富田太阳城中庭模板支架坍塌事故（亡7人，伤17人），2008年3月13日的西安法门寺正圣门东A区中庭模板支架坍塌事故（亡3人，伤6人），2009年10月20日的京沪高铁徐州段支架坍塌事故，2010年1月3日的昆明新机场配套引桥（38m跨）工程支架坍塌事故（亡7人，伤34人），以及湖南凤凰堤溪沱江大桥支架坍塌事故（亡47人，伤20人）、，石家庄桥东污水处理厂蛋形池模板支架解体坍落事故（亡6人，伤1人，经济损失超过1000万元）、南京赛虹立交桥中华门段高粱桥模板支架坍塌事故、福建南平顺昌县在建大桥支架坍塌事故，郑州郑东新区在建商业楼模板支架坍塌事故和温州鹿城段铁路高架桥模架在移动中倒塌事故等。各类施工支架在承载和使用中发生坍塌事故时，大多都会造成相当严重的后果。特别是高大的混凝土楼屋盖和桥梁模板支架在浇筑中发生的整体坍塌事故，往往都会造成惨重的人员伤亡、巨大的经济损失和不良的社会影响。不仅会给遇难人员家庭造成难以弥合的创伤和会严重危机企业的生存与发展，而且也会给各级工程安全监管部门带来巨大的压力。3因此，无论从那个方面来讲，我们都必须高度重视对模板支架坍塌事故，特别是高大模板支撑系统坍塌事故的研究，将引发支架坍塌事故的直接和间接原因、技术和管理原因以及各种可以蕴育和引发坍塌事故的安全隐患表现及其存在情况（严重程度）搞清楚，并相应采取强有力的技术保障和管理监督措施，预防和杜绝模板支架坍塌事故的发生。（3）模板支架坍塌事故为多发事故什么是多发事故？就是具有多发性的事故。多发事故大都具有以下3个基本特点：1）在相应的领域内，长期存在可蕴育和引发事故的环境条件因素和大量生产（施工）安全隐患；2）同类事故接连不断发生；3）相同或相近原因事故反复发生。包括高大模板支撑系统的模板支架坍塌事故，就具有多发事故的上述基本特点。而多发性的内含就是复杂性和难控性。模板支架是“模板支撑系统”的简称，包括支架之上的承传载构造（分布梁等）、支架附着拉结措施、水平力分传构造、基础（地）及其他支撑结构。其中任何一个环节出现“致命”问题，或者相关环节问题“致命”地叠加。都会引起事故的发生。再加上工程、企业和施工人员的自身情况及安全工作水平的制约和影响，就造成了模板支架施工安全的复杂性和难控性。2、引发模板支架事故的技术原因和技术责任（1）模板支架发生坍塌的技术原因模板支架发生坍塌的技术原因或内在机理，可以归纳为以下一段话：单以技术角度来讲，脚手架结构模板支架坍塌之所以会发生，不外出现以下两种情况，或者二者兼而有之：一是架体或其杆件、节点实际受到的荷载作用超过了其实际具有的承载能力、特别是稳定承载能力；二是架体由于受到了不应有的荷载作用（侧力、扯拉、扭转、冲砸等），或者架体发生了不应有的设置与工作状态变化（倾斜、滑移和不均衡沉降等），导致发生非原设计受力状态的破坏。造成实际荷载增加和实际承载能力降低的主要因素列于表1中，在施工中模板支架可能出现不应有的设置与工作状态变化的情况列于表2中。荷载作用效应（简称“荷载作用”）即杆件的内力（轴力、弯矩）等，而架体的设置和工作状态与其承载能力密切相关，不能分割。4引起模板支架实际荷载增加和实际抗力降低的主要因素表1变化方面类别造成实际值高于或低于设计值的主要因素支架荷载及其作用的增加实际荷载1）劲性配筋和高配筋率结构件未调增自重标准值；2）出现了未予计算、但数值较大的施工设备堆料等荷载；3、在作业面上集中了过多的人员和浇筑、振捣设备；4）在架面上进行支顶或校正等其他荷载加大因素实际形成的荷载作用1）未按最不利受载部位（如梁交汇处，设安装用具处等）计算；2）立杆的实际间距或负载面积大于设计值；3）架体相邻顶部支点不同步承载或受载后沉降变形不一致，使高位和沉降变形小的立杆承受较大或过大的负载作用；4）支架立杆未按与集中荷载作用点对中或与集中线荷载轴线对称要求设置，造成较大的偏心作用；5）巨大集中点荷载承传分布构造对其下墩式支架立杆的不均布作用；6）混凝土浇筑或屋盖结构安装工艺不能达到稳定、逐层（步）和均衡加载的要求，或者临时做违反这一要求的改变支架实际承载力的降低材料和构架情况1）使用劣质、减料、变形、磨损的杆件和连接件；2）构架节点和杆件连接不合格；3）顶横杆以上立杆的伸出长度过大，扫地杆设置过高；4）漏设横杆；5）梁下与板下支架或混合支架（满堂与墩式或排式支架的组合）各部位架体的立杆间距和步距不配合，横杆不能按设计要求拉（连）通，使构架的整体刚度降低；6）随意加大构架的参数；7）未按规定设置竖向和水平剪刀撑（斜杆）或设置不合格；8）架体结构没有斜杆设置竖向框格的高宽比h/ιa(或ιb)过小(≤0.8)；9）混用互不配合的不同架种材料；10）立杆垂直偏差过大；11）架体受到风载以外的侧力作用支座、架型和架高情况1）可调托、底座丝杆的直经偏小（＜36mm）,工作长度（顶托板或底座板至托柄螺母的距离）过大（＞2/3丝杆全长或300mm)；2、架体窄边高宽比过大；3）抗力降低因素随架高增加形成的不利积累架体不应出现的主要设置与工作状态变化表2类别脱离或影响设置与工作状态设计的变化架体设置状态1）设置基地出现过大的不均匀沉降，造成部分立杆脱空，虚支或滑移；2）支架底部未设置支垫或支垫不合格；3）未按规定设置架体顶步加强层和扫地杆加强层；4）高支架未设置必要的附着拉结或整体稳定加强措施；5）未设置专门承传水平泵送管道及其他水平、斜向力的构造；6）在毗邻地区进行地下工程及其他危及支架设置安全的施工架体工作态度1）由各种原因造成的架体（立杆）倾斜；2）由各种原因造成的未予考虑的水平力作用；3）在遭受强自然力（风、雨、雪、地震等）之后未做检查，调整和加固；4）由加载不均衡引起的工作状态变化；5）由突加冲击荷载和局部损5坏连带引起的工作状态变化。（2）引发模板支架坍塌的直接起因和主要诱发点引发模板支架坍塌事故的直接起因，大致来自以下3个方面：第一方面：支架因设计和施工缺陷，不具有确保安全的承载能力。这类支架在正常浇筑和荷载增加的过程中，随时都会在任何首先达到临界/极限应力或变形（位移）的部位发生失稳和破坏，从而引起支架瞬间坍塌。也即一旦开始进行混凝土浇筑作业，就将面临坍塌破坏的危险境地、且难以监控。除非因已发现异常变形、晃动或声响（杆件、连接件和节点开裂、破坏）而立即停止作业和撤离人员（但往往已来不及做），则事故将不可避免。没有施工方案设计或设计安全度不够的、按一般作业架搭设的、任由工人凭经验搭设的以及在搭设中任意加大构架尺寸和随意减少杆件的支架，就属于这一方面。南京事故就是其中的典型案例（工人搭的是满堂作业架、而不是模板支撑架）；第二方面：支架因设计和施工原因，使其承载能力没有多大富裕，使其难以在支架的实际荷载增加和实际承载能力降低因素影响下确保安全。当遇有显著的实际荷载增大或实际的承载能力降低时，就会由局部失稳开始、迅即引发模板支架整体坍塌。这种情况多出现在立杆计算应力≥170N/mm2以及由一侧向另一侧整体推进浇筑工艺、并浇筑至高重大梁和在浇筑的最后阶段、过多集中浇捣设备与作业人员时，所谓“被最后一根稻草压垮”的临界加载，是其主要特征。不少事故就属于这种情况；第三方面：因承载构造和支架的设计或施工原因，使其存在较为危险的起因物或薄弱部位。即使在较为正常的荷载下，也极易在此部位出现局部垮塌，产生很大的冲击和扯拉作用，连带架体整齐垮塌。属于这种情况的有模板和木格栅裂断、顶横杆和连接点破坏、立杆顶部伸出段失稳扭转等。北京西事故就是由立杆伸出段失稳扭转引起的典型案例。以上三个方面直接起因中的主要诱发点列于表3中。模板支架坍塌事故直接起因的主要诱发点表3序主要诱发点序主要诱发点1234567模板、木方薄弱或有明显缺陷；直接承载Ф48钢管横杆的跨度1.2m立杆伸出长度a0.5μh或550mm;步距1.5m或设计横杆漏装；未按设计要求拉通双向横杆；未设扫地杆或设置过高；使用劣质、减料、变形、有损伤的杆件和连接件；891011121314节点不合格或紧固不够；立杆接头处于步距中部或未错开；使用劣质底、托座，丝杆的直经＜36mm或工作长度300mm;未按规定设置竖向和水平剪刀撑或连接不符合要求；采用不安全的施工程序和浇筑工艺；在作业面上集中过多浇筑设备和作业人员；构架参数过大6注：该表所列主要针对扣件支架，其他支架情况纳入不够。（3）模板支架坍塌类型的界定应从技术角度较为全面和准确定地界定模板支架坍塌的类型，可采取以下构成式进行描述：模板支架坍塌类型＝直接的技术起因＋诱发点＋坍塌破坏模式模板支架的坍塌破坏模式情况各异，可大致归纳为表4所列5类（每类中各有多种）。按这一构成模式，可将南