孙思雨 张水英 闫广涛 徐浩博
中建八局第二建设有限公司 山东 济南 250014
【摘要】随着我国国民经济的增长及城市现代化建设的发展，越来越多的建筑工程通过高大空间来营造壮美的豪迈气势和震撼的艺术效果，为此，高大模板支撑结构空间结构体系及各种高大脚手架、新型脚手架的应用也越来越多，采用超常规高大模板现浇混凝土施工的情况也越来越多。但是由于人们对该体系的认识不足，理论研究不到位、不按方案搭设及脚手架材料质量等诸多问题，导致近年来在我国许多省市不断发生模板支撑结构、脚手架、附着升降脚手架倒塌等事件。
【关键词】 高大模板支撑体系;材料把控;浇筑
高大模板支撑体系坍塌事故的屡次发生引起国家有关部门和各地建设主管部门的高度重视，并着手在全方位对脚手架、模板支撑体系作系统的研究，所以对脚手架、模板支架空间结构体系失效机理及其安全性控制理论进行研究具有重大的经济和社会意义。
1.模板支架、组装式脚手架垮塌事故原因分析
当前国内房建领域的平面模板支撑系统主要由扣件式钢管架体、碗扣式钢管架体单独或配合组成，尤其是扣件式钢管架体由于具有高灵活性、低成本等优势而应用广泛，但受到扣件式钢管的材料缺陷、支搭随意的影响，架体坍塌事故时有发生。综合分析其原因有：脚手架失稳都是垂直于架体纵向的横向失稳；模板支撑体系的垮塌都是在浇注混凝土的过程中发生,失稳或垮塌都是自身或与其它结构无连接或连接最薄弱处首先失稳；脚手架垮塌都是大波鼓曲模式，首先发生在架体底部；模板支撑体系垮塌都是局部首先失稳后呈多米诺骨牌现象，失稳首先发生在顶部；所有的事故都与材料材质有关；所有的事故都存在管理责任，尤其是工程技术人员。
绝大多数都是扣件式钢管架体事故，对其发生原因进行了深入分析，找出了导致模板支撑系统坍塌事故的深层原因，从而可加深对建筑模板支撑系统、组装式脚手架安全的整体认识，促进模板支撑系统、组装式脚手架的施工安全使用。
2.高大模板支撑体系施工过程中管控
2.1.严控方案编制、审核、审批
1.施工单位应依据国家现行相关标准规范，由项目技术负责人组织相关专业技术人员，结合工程实际，编制高大模板支撑系统的专项施工方案。
2.专项施工方案如需专家论证的组织专家论证，施工单位根据专家组的论证报告，对专项施工方案进行修改完善，并经施工单位技术负责人、项目总监理工程师、建设单位项目负责人批准签字后，方可组织实施。
3.高大模板支撑系统工程的专项方案应达到对工程施工各环节施行全面控制、突出关键环节和技术与安全控制点。
2.2.进场材料质量严格把控
经过对事故原因分析,钢管、扣件、顶托等高大模板搭设材料不合格是事故发生的主要因素之一。高大模板支撑系统的结构材料应按以下要求进行验收、抽检和检测，并留存记录、资料。
1.施工单位应对进场的承重杆件、连接件等材料的产品合格证、生产许可证、检测报告进行复核，并对其表面观感、重量等物理指标进行抽检。
2.对承重杆件的外观抽检数量不得低于搭设用量的30%，发现质量不符合标准、情况严重的，要进行100%的检验，并随机抽取外观检验不合格的材料（由监理见证取样）送法定专业检测机构进行检测。
3.采用钢管扣件搭设高大模板支撑系统时，还应对扣件螺栓的紧固力矩进行抽查，抽查数量应符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）8.2.5表的规定，对梁底扣件应进行100%检查。
2.3.空间稳定体系构造
模板支撑结构应该是一种空间稳定体系，我们只有严格按照规范要求设置各种杆件，将模板支架及脚手架搭设成为一种格构体系，在横、竖、水平三个平面内都是三角形，才可以保证其稳定性。而且模板支架及脚手架是临时支撑结构，它的受力和工作状况受许多变化因素的影响。高支撑结构坍塌事故现象表明支撑结构的稳定性是这种临时性结构的关键问题。从模板支架坍塌事故中发现，由于目前国内超过70%模板支撑结构采用扣件式支撑结构，同时，扣件式支撑结构受人为因素影响非常大，因此扣件式钢管高大支撑结构坍塌事故最多。事故一般在混凝土浇筑80%以上，在浇筑中间部位先发生模板支撑结构倒塌，具有突发性，事故发生前没有明显征兆，而且支架变形发展迅速，作业人员无法及时逃生，常带来重大人员伤亡、巨大的财产损失并造成恶劣的社会影响。
模板支撑结构的稳定承载能力由其搭设的几何参数、节点连接情况以及构造条件决定，研究影响模板支撑结构稳定承载力的因素及变化规律，为在方案编制、施工过程中监督管理提出保证支撑结构稳定的重要参数及主要构造措施。以下通过对国内10余年来近20起典型事故的案例分析，对影响模板支撑结构承载能力重要参数进行分析。
2.3.1.剪刀撑影响
通过研究表明，剪刀撑在提高整架承载能力方面作用很大，无剪刀撑的支撑结构试验屈曲时每个立杆可承受31.25KN的荷载，设置剪刀撑时每根立杆可承受65.00KN的荷载，承载能力提高两倍多。在支撑结构四周均设置剪刀撑时，垂直剪刀撑将支撑结构变成一个封闭体，极大的提高支撑结构的整体刚度，从而可大大提高支架承载力。
水平剪刀撑设置在上部对支撑结构稳定承载能力贡献更大。在施工过程中，剪刀撑不随支撑结构同步搭设现象非常突出，而且剪刀撑斜杆不与支撑结构均进行扣接，大大降低剪刀撑作用。
2.3.3.可调托撑影响
研究表明：可调托撑高度对支撑承载能力影响大，但当可调托撑高度在400mm以下时，承载力波动不大。施工过程中可调托撑高度不应超过500mm,应严格控制可调托撑高度。可调托撑螺杆外径不得小于36mm，直径与螺距应符合现行国家标准《梯型螺纹》GB/T 5796.2、GB/T 5796.3的规定，可调托撑的螺杆与支托板焊接应牢固，焊缝高度不得小于6㎜；可调托撑螺杆与螺母旋合长度不得少于5扣，螺母厚度不得小于30㎜，可调托撑抗压承载力设计值不应小于40 kN，支托板厚不应小于5㎜。
2.3.3. 步距影响
实际施工中，立杆搭设的间距、步距与设计值存在差别，尤其是步距。通过现场实测立杆搭设间距与步距．并与相应的设计值比较。测试结果发现：立杆间距的实测值与设计值相近，其比值为1.05，而步距实测值与设计值比相差非常大，对支撑结构承载力结构影响非常大，也是发生事故的主要原因之一。
2.3.4.外部约束（连墙件）影响
连墙件作用：当其他条件相同，仅连墙件的竖向间距由3.6米扩大为7.2米时，临界荷载会大幅下降，其下降值33.88℅（实验值）及28.6℅（计算值）。由于脚手架的失稳总是平面外失稳，因此，客观上刚性联墙件起到了铰支座的作用。
3.加强施工过程管理
3.1.高大模板支撑系统搭设前，应由项目技术负责人组织对需要处理或加固的地基、基础进行验收，并留存记录。
3.2.高大模板支撑系统搭设前，项目工程技术负责人或方案编制人员应当根据专项施工方案和有关规范、标准的要求，对现场管理人员、操作班组、作业人员进行安全技术交底，并履行签字手续。
3.3.安全技术交底的内容应包括模板支撑工程工艺、工序、作业要点和搭设安全技术要求等内容，并保留记录。
3.4.作业人员应严格按规范、专项施工方案和安全技术交底书的要求进行操作，并正确配戴相应的劳动防护用品
3.5.施工单位应严格按照专项施工方案组织施工。高大模板支撑系统搭设过程中，应有专业技术人员进行现场指导，设专人负责安全检查，发现隐患，立即停止施工并采取整改措施，排除隐患后，方可继续施工。
3.6.搭设高大模板支撑架体的作业人员必须经过培训，取得建筑施工脚手架特种作业操作资格证书后方可上岗。其他相关施工人员应掌握相应的专业知识和技能。
3.7.高大模板支撑系统应在搭设完成后，由项目负责人组织验收，验收人员应包括施工单位和项目技术人员、项目安全、质量、施工人员，监理单位的总监和专业监理工程师。验收合格，经施工单位项目技术负责人及项目总监理工程师签字后，方可进入后续工序的施工。