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高大模板系统垮塌事故原因分析及预防措施

发表时间：2020/6/17 来源：《基层建设》2020年第6期作者：钟少泉

[导读] 摘要：近年来，在现浇混凝土工程施工中，由于模板支撑系统坍塌引起的安全事故频繁发生，造成了比较严重的经济损失及不良社会影响，需要引起有关各方高度重视。

        中国电建集团山东电力建设有限公司山东 250014
        摘要：近年来，在现浇混凝土工程施工中，由于模板支撑系统坍塌引起的安全事故频繁发生，造成了比较严重的经济损失及不良社会影响，需要引起有关各方高度重视。本文通过对常用钢管扣件搭设的高大模板支撑系统坍塌事故的原因进行分析，总结出了引发支撑系统失稳破坏的主要原因，并对如何加强模板支撑系统安全性提出了应对措施。
        关键词：高大模板；模板坍塌；荷载；技术规范
        前言：随着建筑业的快速发展，我国工程建设的规模不断扩大，特别是为适应一些公用设施要求的大空间、大跨度、新奇造型等方面的需要，许多工程的体型变大、造型变复杂，这使得高大模板支撑系统在建筑领域的使用也越来越广泛。高大模板支撑系统的稳定性、安全性，不但对工程建设成功与否至关紧要，而且事关人民群众的生命和财产安全。如何杜绝高大模板支撑体系坍塌事故的发生是建筑安全、技术管理人员应该认真思考的问题。
        一、模板坍塌事故原因分析
        （一）设计方面
        1、荷载计算不科学
        框架模板的设计，首先要根据不同工地的具体条件、材料供应情况、工人技术水平等因素来合理确定模板的结构形式。然后进行必要的设计，力求做到经济、合理，又具有一定的先进性。此外，不同支撑构件在设计时，考虑的重点应有所不同。定型模板、梁模板、主次楞木等主要考虑抗弯强度及挠度；对于支撑柱，主要考虑受压稳定性；对于桁架式楞梁，还应考虑上弦杆的抗弯、抗压能力；对于木构件，在支座处还应考虑抗剪及承压的问题。
        从许多施工企业编制的施工方案来看，在设计计算方面主要存在荷载计算有误、荷载组合未按最不利原则考虑、对泵送混凝土引起的动力荷载在设计计算中估计不足等问题。这些问题都是造成模板支撑体系安全性降低的主要原因。
        2、现行技术规范执行不到位
        模板支撑体系适用的规范和文件主要有：《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）、《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ166-2008），《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）、《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》。特别是《建筑施工模板安全技术规范》和《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》明确了模板支撑体系的荷载计算、构造设施及验收管理等方面的规定，但是很多施工单位在方案编制及实际施工过程中均存在未严格贯彻执行、未针对具体情况具体考虑的问题。如针对“高大模板支撑系统的地基承载力、沉降等应能满足方案设计要求”的规定，应根据现场具体情况做相应处理：地基土层宜置于原土层上，不宜置放于填土层或软弱地基上；当遇到有松软土层时，应将松软地基土挖除0.3m～0.5m，并采用砾砂或三合土填筑夯实，夯平整后作为地基土；若还不满足要求，则可采用加宽浇筑素混凝土地基的方式处理；若条件允许，可先施工地下沟道和地下的全部预埋管道，按要求处理好回填土，之后再浇筑地坪混凝土垫层，待达到一定强度后开始支模，支撑立杆下要铺设符合设计要求的垫木。
        3、混凝土浇筑方案考虑不周全
        在编制模板施工专项方案时必须同时考虑混凝土浇筑方案，应包括混凝土的浇筑方法、浇筑顺序、浇筑速度等内容。同时要综合考虑混凝土施工工艺和季节性施工措施等因素，以保证施工过程中模板支撑系统所承受的荷载未超出设计规定。如大截面框架混凝土梁的施工应采取分层对称浇筑的方法，由跨中向两端对称分层浇筑，每层厚度不得大于400mm，上、下层应在初凝前相接。混凝土平板厚度大于200mm时，同一跨板最好从中间往两边浇筑，并严禁一次浇够厚度。
        （二）材料选用
        1、材料选用的重要性。通过对模板坍塌事故的原因分析，我们发现搭设模板的钢管和扣件质量低劣也是重要原因之一。
        对承重模板结构来说，防止一定条件下出现脆性破坏是十分重要的，因而在选用模板及搭设材料时必须注意材料的这些特性。《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）对经常选用的五大类模板材料：钢材、冷弯薄壁型钢、木材、铝合金型材、竹木胶合模板板材的选用都有明确的规定。
        2、模板支架钢管存在的不安全因素。目前由于钢管、扣件生产及流通领域存在诸多问题，导致施工现场使用的钢管、扣件存在较多质量不达标的现象：如钢管壁厚达不到规范要求、钢管的平直度较差、钢管变形明显等。由这些钢管和扣件搭设的模板支撑体系，承载能力明显降低，存在一系列的安全隐患，如：
        （1）、钢管锈蚀：普碳钢管较易锈蚀，严重的会出现麻坑，将影响其承载力。
        （2）、钢管壁厚变薄：规范规定钢管管壁标准厚度为3.5mm，而市场采购和租赁的钢管管壁厚度大多不符合规定，实际测量值以2.6~3.0mm者居多，其轴向抗压能力将下降18.7～13.3%。此外，钢管经多年使用和反复周转，局部壁厚也在变薄。

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        （3）、管端端面不平：管端经多次切割（以气割或电焊割居多），端面严重不平整，当钢管被用作立杆时，在对接扣件部位将出现初弯曲，从而严重影响立柱的承载力，易造成失稳现象。
        （4）、钢管弯曲：经过多年使用，钢管产生变形和弯曲。而模板系统设计时均按直线钢管来考虑，未考虑弯曲变形影响，弯曲钢管的承载能力大为降低。
        （三）施工方面
        1、现场管理不到位。通过多起高大模板支撑系统坍塌事故原因分析，因施工现场管理工作不到位导致事故发生的主要原因有：施工企业未按规定编制模板工程安全专项施工方案或现场未按方案要求搭设模板支撑体系；对高大模板支撑体系施工方案未按要求组织专家论证，导致方案编制中存在的问题没有被发现；监理单位对现场施工监管不力，对方案审核敷衍，对模板支撑体系验收流于形式、走过场；建设行政主管部门对模板工程没有起到有效的监督作用。
        2、支撑搭设不规范。高支模的模板施工方案除了设计时要有足够的强度、刚度和稳定性外，还应注意模板的构造要合理。立杆的垂直偏差要控制严格，所用材料选材要把关严格，特别是用作立杆的钢管更应对其规格、尺寸、翘曲、锈蚀等严格要求。对地基土要严格平整、夯实，并满足密实度系数要求。然后在其上再浇筑混凝土垫层，待达到规定的强度后方可支模。严格做到板梁的立柱在横杆相连方向间距相等。
        实际施工中，施工人员往往不按规范规定的构造要求进行搭设：有的缺少剪刀撑和扫地杆，使得支撑体系的整体稳定性无法保证；有的现场作业人员不重视模板支撑立杆底部的构造处理，造成雨季施工地基产生明显的不均匀沉降，导致模板支撑产生较大的次应力，极易发生垮塌。
        3、支撑系统现场验收重视程度不够。很多现场的扣件扭紧力矩达不到规范要求的40～65N•m，施工单位和监理单位也疏于检查，造成混凝土浇筑时扣件下滑、支架整体性不够，导致发生支架坍塌事故。
        二、高大模板支撑系统坍塌事故预防措施
        支模架坍塌的原因很多，上述已列举分析，通过有关的研究和统计，针对支模架系统倒塌的具体原因，特提出以下预防措施：
        （一）强化建设主管部门的监管力度，齐抓共管、确保安全
        1、各级建设主管部门要进一步加大对市场行为的监管力度，杜绝各类“挂靠”行为，以确保施工队伍的基本素质；同时要理顺关系，明确责任，进一步明确建设主管部门对流入建筑市场的钢管、扣件监管的法律地位，加大对钢管、扣件质量的检查力度，杜绝劣质产品。
        2、严把危险性较大分部分项工程开工安全条件审查关，严格模板工程专项施工方案审批手续。对未编制专项施工方案，未通过开工安全条件审查手续的分部分项工程坚决不准施工。
        （二）规范模板工程专项方案的设计，提高方案的针对性和可操作性。
        1、必须根据工程结构形式、施工荷载大小、立杆支承面条件、施工方式、混凝土施工方法、现场施工条件和气象条件等认真制定模板支撑架的专项施工方案。充分考虑各种荷载因素，包括诱发荷载和安装偏差荷载等，并按最不利荷载组合进行设计计算，确保模板支撑系统具有足够的承载能力、刚度和稳定性。
        2、在支撑体系的设计中，必须做到计算和构造并重，尤其要重视概念设计和构造措施的研究，提高支撑体系的稳定承载力。
        （三）强化施工管理，加大监理力度，规范施工行为
        1、现场施工项目部要健全和完善各项规章制度。特别是危险性较大工程的专项施工方案编制及专家论证制度；对作业人员的安全培训教育和安全技术交底制度以及对钢管、扣件质量的检测和验收制度；要切实加大对施工中重大危险源的监控力度，认真及时识别出本工程的重大危险源，落实监管责任，加大检查频次，有效遏制施工安全事故的发生。
        2、加强对专业承包和劳务分包单位的管理，切实消除以包代管和包而不管现象；扣件式钢管支模架的搭设必须由专业架子工来完成，同时要抓好架子工的专项技能培训与考核，提高施工队伍业务水平；强化安全教育和培训，增强架子工的安全意识和自我保护意识。
        3、项目部要编制施工安全技术措施，技术交底必须以书面文字为依据，交底手续要完善，而且必须向一线操作工人直接交底；施工单位的专职安全员须对模板工程施工过程认真监督，严格检查，消除事故隐患。
        4、监理单位要认真履行监理职责，认真审核施工单位的模板工程专项施工方案。对高大支模体系的专项方案要认真核查专家论证制度的执行情况。监理单位在搭设过程中要加强巡视和检查力度，发现异常及时下发整改通知，对施工单位整改不力或拒不整改而继续施工的，要及时向主管部门通报情况。在签发混凝土浇灌令之前，必须对支模架体系进行全面细致的检查验收，确保支模架实际搭设情况与经审核通过的专项方案一致。
        结束语
        模板支设过程属于一个系统工程，要预防高大模板支撑系统坍塌事故的发生，必须做好各环节的工作。在编制专项方案前应全面解读建筑工程设计图纸的内容，分析建筑结构、功能的特点、施工的难易程度及工序之间的前后关系等。在设计计算时必须保证有足够的安全储备，在材料选用和施工过程中严格按施工方案要求把好质量关，这样才能确保施工安全。