腳手架、模板倒塌事故的原因和防治

曹衛(wèi)平

摘要：建筑工程中的腳手架及模板系統(tǒng)常發(fā)生倒塌事故。文章從腳手架的材料質(zhì)量、設(shè)計計算方法、現(xiàn)場施工管理等多方面探討了發(fā)生倒塌事故的原因，提出了防治的方案。

關(guān)鍵詞：腳手架；模板；支撐架；施工單位

中圖分類號：TV714 文獻標識碼：A

文章編號：1674-1145（2009）12-0113-02

根據(jù)建設(shè)部統(tǒng)計資料，2007年，在洞口和臨邊作業(yè)發(fā)生事故的死亡人數(shù)占總數(shù)的15.51%；在各類腳手架上作業(yè)發(fā)生事故的死亡人數(shù)占總數(shù)的11.86%；安裝、拆卸塔吊事故死亡人數(shù)占總數(shù)的11.86%；模板事故死亡人數(shù)占總數(shù)的6.82%。近一年來，發(fā)生的外腳手架倒塌事故和多起模板坍塌事故表明，分析腳手架及模板系統(tǒng)倒塌事故原因，探討其防治措施，對保證建筑施工安全具有積極的現(xiàn)實意義。

一、事故原因分析

（一）材料上原因

1．鋼管壁厚變薄。在市場上采購鋼管，名義上是Φ48×3.5鋼管，實際測量時，不少鋼管壁厚實為2.8～3.0mm，其軸向抗壓能力降低18.7%～13.3％，其截面慣性矩損失約10%左右。鋼管使用多年，局部壁厚也變薄，實際的抗彎剛度遠小于理論值，致使鋼管的軸向抗壓承載力降低近1f3，成為腳手架安全的重大隱患。

2．鋼管彎曲。鋼管經(jīng)過多年使用后，鋼管將產(chǎn)生變形和彎曲，而模板支撐系統(tǒng)設(shè)計時均按直線鋼管來考慮，不考慮其彎曲變形的，實際上鋼管彎曲后的承載能力大為降低。

3．扣件合格率低。規(guī)范JGJl30—2001表5.1.7規(guī)定對接扣件抗滑承載力為3.2kN，直角與回轉(zhuǎn)扣件抗滑承載力為8kN，從現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，很難達到此規(guī)定，某工地發(fā)生重大事故后，對扣件進行檢查，其合格率為0％。建設(shè)部、國家質(zhì)檢總局、國家工商總局最近赴有關(guān)省市進行的檢查也表明：近年來，一些地方生產(chǎn)和銷售建筑施工用的劣質(zhì)鋼管、扣件行為突出，建筑設(shè)施租賃市場混亂，大量不合格的鋼管、扣件流入施工工地，施工單位不嚴格按標準規(guī)范使用鋼管、扣件，嚴重危及建筑施工安全生產(chǎn)。

（二）設(shè)計原因

1．數(shù)學模型與實際受力情況有出入。對于鋼管搭設(shè)的模板支撐系統(tǒng)、內(nèi)外腳手架，在設(shè)計計算時，桿件的計算模型和簡圖，計算時一般假設(shè)各桿件交于一點，實際搭設(shè)產(chǎn)生的偏心問題，計算未必考慮到?？奂B接時，對回轉(zhuǎn)扣件規(guī)范JGJ130—2001定鎖扣件為8kN，十字扣件為6kN，一字扣件為2.5kN，這與鋼管本身強度相差較大，不相匹配。模板支撐系統(tǒng)與腳手架和主體進行必要的連接，規(guī)范一般要求做到剛性連接，但施工時很難做到剛性連接的要求。

2．支模架斜桿不足或布置不合理。大多數(shù)腳手架和模板支撐系統(tǒng)的倒塌事故，并非由鋼管承載能力不足造成，是由于斜桿（剪刀撐）數(shù)量不足或布置不合理造成的。規(guī)范JGJ130—2001雖對鋼管支撐系統(tǒng)中斜桿（剪刀撐）一般只提出構(gòu)造上要求，未列入設(shè)計計算要求，因此，支撐系統(tǒng)設(shè)計時，大多忽略了對斜桿進行驗算，對于搭設(shè)高大的支撐系統(tǒng)往往存在抗側(cè)能力不足的問題。當拆除腳手架或腳手架受意外荷載作用時，常因斜撐設(shè)置問題或拆除順序不當導致整體失穩(wěn)而倒塌。特別是混凝土柱與樓層梁板一起澆筑時，其支撐系統(tǒng)的抗側(cè)向變形較差，很容易發(fā)生變形、失穩(wěn)甚至倒塌事故。尤其是砼泵送的水平?jīng)_擊力、混凝土局部堆載過高產(chǎn)生較大變形也會產(chǎn)生較大水平推力，這些是計算無法定量的，應(yīng)進行構(gòu)造加強。2007年，某工地模板發(fā)生坍塌事故（見圖1）。

3．隨意加大立桿節(jié)間長度。支撐系統(tǒng)設(shè)計時，一般不可能按框架或排架進行計算，施工時剪刀撐也常不按規(guī)范構(gòu)造要求進行布置，大多僅憑施工經(jīng)驗進行布置?，F(xiàn)行規(guī)范第5.1.4條規(guī)定支撐系統(tǒng)中的立桿通常都按軸心受壓桿件進行設(shè)計。而在實際施工中，為了減少桿件、加快施工速度，立桿的節(jié)間長度一般比設(shè)計的長度要大，因此施工過程中當某處出現(xiàn)較大局部荷載時極有可能導致立桿失穩(wěn)引發(fā)支撐系統(tǒng)倒塌事故。

4．節(jié)點嵌固能力不足。立桿與水平連桿采用回轉(zhuǎn)扣件連接，因此節(jié)點的嵌固能力較小。由于鋼管的長細比大，支撐系統(tǒng)的變形協(xié)調(diào)能力較差，不具備超靜定結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，當某一根立桿失穩(wěn)時，鄰近立桿也會發(fā)生失穩(wěn)，形成連鎖反應(yīng)導致整個鋼管支撐體系倒塌。

（三）施工管理原因

1．施工安全觀念薄弱。不少施工現(xiàn)場項目部對模板支撐系統(tǒng)技術(shù)要求觀念不強，作業(yè)人員思想松懈，未按施工組織設(shè)計和施工方案進行作業(yè)，簡化操作程序，且又未進行嚴格檢查或檢查不徹底，檢查責任不到位，致使薄弱環(huán)節(jié)未能及時發(fā)現(xiàn)。在外腳手架發(fā)生坍塌的事故中，相當大的比例就在于作業(yè)人員思想松懈，隨意拆卸小橫桿和連墻桿，又沒有及時檢查處理而導致的事故。

2．作業(yè)人員素質(zhì)較低。現(xiàn)場管理人員更換頻繁，建筑現(xiàn)場一線作業(yè)人員素質(zhì)較低，技術(shù)交底和安全培訓不到位。

3．安全措施、費用不到位。各種檢查不到位，安全責任制得不到落實，甚至流于形式，人員培訓不到位，安全措施不到位。低價競標，安全意識淡薄，安全生產(chǎn)投入費用不到位。

二、防治措施

（一）保證架體穩(wěn)定的構(gòu)造措施

關(guān)于扣件式鋼管模板支撐架的設(shè)計計算，僅在近期頒布實施的《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130-2001）中5.6條作了一些計算規(guī)定，但規(guī)定是借鑒了國外近似“幾何不可變桿系結(jié)構(gòu)”力學模型的計算方法，由于我國現(xiàn)行相關(guān)標準對常用的扣件式鋼管模板支撐架的構(gòu)造要求沒有國外標準那樣嚴格，加上扣件鋼管的安裝質(zhì)量受人為因素的影響較大，使得按規(guī)定傳統(tǒng)習慣搭設(shè)的扣件式鋼管模板支撐架不易達到“幾何不可變桿系結(jié)構(gòu)”的力學要求。因此，若按現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計計算支撐架，還必須通過構(gòu)造手段來提高架的整體剛度，以保證架體的使用安全。

1．必須設(shè)置縱橫向掃地桿和梁下縱橫向水平桿。因為根據(jù)有關(guān)試驗，如不設(shè)置這兩項桿件，立桿的極限承載能力將下降11.1%。為保證立桿的整體穩(wěn)定，還必須在安裝立桿的同時設(shè)置縱、橫向水平桿。

2．支撐架的步距以0.9m~1.5m為宜，且最大不能超過1.8m。因為支撐架步距的大小與立桿的極限承載力之間存在近似反比的線性關(guān)系，當施工荷載較大時，適當縮小縱橫向水平桿的步距，以減少立桿的長細比，則可充分發(fā)揮鋼管的強度，使其更為經(jīng)濟合理。根據(jù)測算，桿件的計算長度增大一倍則其極限承載力將降低50%~70%。

3．模板支撐架立桿應(yīng)優(yōu)先使用對接接長的方式。立桿接長的方式有對接和搭接兩種，根據(jù)有關(guān)測試，對接的最大承載力是搭接的3倍多。

此外，值得注意的是當頂部立桿使用搭接接上時，由于模板上的荷載是直接作用在支撐架頂層橫桿上，并通過扣件與鋼管間接的磨擦力將力傳到立桿上的，又因為扣件所能傳遞的力較小，且有一定的偏心，致使支撐架整體受力性能較差。此時搭接接長的構(gòu)造要求是：扣件間距應(yīng)大于800mm，且每根立桿的允許荷載以小于12kN為宜。

4．立桿的間距不得超過支撐設(shè)計規(guī)定，且最大不超過1m，并應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標準《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130-2001）的規(guī)定。

立桿底部支承結(jié)構(gòu)必須具有支承上層荷載的能力。當用樓板作支承結(jié)構(gòu)時，由于模板支承立桿所承受的施工荷載往往大于樓板的設(shè)計荷載，因此要以計算確定保持兩層或多層立桿。為合理傳遞荷載，立桿底部應(yīng)設(shè)置木墊板，并且使上下層立桿處在同一垂直線上。

5．必須合理設(shè)置剪刀撐。剪刀撐有利于提高架體的整體穩(wěn)定，特別是支撐高度大于4.5m的支撐架，合理設(shè)置剪刀撐能有效防止泵送砼對模板支撐的沖擊所造成的架體整體失穩(wěn)。根據(jù)相關(guān)試驗表明，合理設(shè)置剪刀撐的支撐體系其極限承載能力可提高17%。因此，滿堂的模板支承架應(yīng)沿架體四周外立面滿設(shè)豎向剪刀撐，豎向剪刀撐均由底至頂連續(xù)設(shè)置。支撐架較高時，或者高寬比≥6時，為提高架體的整體剛度，在架體頂部、底部設(shè)掃地桿處、以及中部每隔4~6m處必須設(shè)置滿堂水平剪刀撐，剪刀撐必須與立桿相連接。

6．嚴格控制支撐架的變形，確保架體的穩(wěn)定性。除架體承載引起架體變形外，還有地基的不均勻沉降導致立桿受力不均發(fā)生局部失穩(wěn)。模板下部的支撐梁變形過大，也會引起支撐架的變形。當特殊結(jié)構(gòu)施工或支撐荷載較大時，支撐架要盡可能通過已具備一定強度的相鄰構(gòu)件（墻、柱等）實施卸載，并盡量與建筑物實現(xiàn)可靠連接。

（二）模板支撐系統(tǒng)設(shè)計改進意見

1．設(shè)計時應(yīng)考慮各種不利因素，如現(xiàn)場鋼管已使用多年的實際情況，應(yīng)考慮到扣件的承載能力遠低于鋼管承載能力，當扣件承載能力不足時，可采用雙扣件。

2．立桿穩(wěn)定計算時應(yīng)綜合考慮各種偏心的存在，按偏心受壓構(gòu)件來進行設(shè)計計算。

3．規(guī)范JGJ130—2001中第5.1.7條規(guī)定回轉(zhuǎn)扣件抗滑力設(shè)計值為8kN，而通過對工地現(xiàn)場使用的扣件進行檢測發(fā)現(xiàn)，其實際抗滑力遠達不到8kN。據(jù)統(tǒng)計結(jié)果分析，可靠的抗滑力只能達到5kN。山東省通過試點在腳手架操作規(guī)程中規(guī)定其值為5kN，在實踐中應(yīng)用較好地解決了回轉(zhuǎn)扣件的抗滑能力不足的問題，因此在模板支架設(shè)計時，建議回轉(zhuǎn)扣件抗滑力設(shè)計值定為5kN比較合適。

（三）加強施工管理

1．模板工程支架應(yīng)先設(shè)計后施工。模板設(shè)計不僅要有計算書，而且要對細部構(gòu)造畫出大樣，包括材料選用、規(guī)格尺寸、接頭方法、水平橫桿布置間距和剪刀撐設(shè)置要求等。模板施工技術(shù)方案，須包括模板制作、安裝、拆卸的安全措施，以及安全交底。

2．在模板工程實施過程中，操作人員應(yīng)嚴格按照模板設(shè)計技術(shù)方案進行操作，不準隨意更改，如存在問題，必須經(jīng)模板設(shè)計人員同意或經(jīng)上一級技術(shù)主管批準后方可進行修改。模板工程在使用過程中，特別是處于大風時期，必須及時進行檢查和監(jiān)視，一旦發(fā)現(xiàn)變形超過允許范圍，必須停止使用，經(jīng)檢查和修復后方可重新使用。此外，模板拆除必須滿足混凝土施工規(guī)范要求。

3．鋼管在使用前應(yīng)先進行檢查，凡是變形的鋼管應(yīng)調(diào)直，過度變形和嚴重磨損的鋼管不得使用。扣件應(yīng)經(jīng)過檢查后才能使用，達不到鎖扣能力的扣件不能使用。

4．技術(shù)交底必須有書面文字為依據(jù)，必須向一線操作工人直接口頭交底，交底不能僅僅為班組長；嚴禁在模板支模上集中堆放建筑材料。

（四）各主體對鋼管、扣件進行全過程監(jiān)管

1．政府部門必須加大監(jiān)管力度，嚴格市場準入制度，加強對鋼管、扣件的生產(chǎn)、租賃和使用全過程的管理。在嚴管重罰的同時，還要廣泛發(fā)動社會各方面的力量參與專項整治，廣泛發(fā)動群眾舉報生產(chǎn)、銷售和施工工地使用劣質(zhì)鋼管、扣件的違法活動。

2．扣件生產(chǎn)單位必須持有生產(chǎn)許可證，并按核準的經(jīng)營范圍從事生產(chǎn)銷售活動；生產(chǎn)單位必須生產(chǎn)符合國家有關(guān)標準規(guī)范的產(chǎn)品，并對其質(zhì)量負責；在產(chǎn)品上必須標明生產(chǎn)廠家和生產(chǎn)日期；鋼管、扣件出廠時，應(yīng)當附有產(chǎn)品質(zhì)量合格證明。

3．鋼管、扣件租賃單位對材料的采購，出租和回收三階段的質(zhì)量保證，對材料的質(zhì)量負責，杜絕不合格的產(chǎn)品入庫，并應(yīng)及時報廢。

4．施工單位要嚴格按國家標準規(guī)范搭建施工腳手架，必須購買、租用合格的鋼管、扣件；使用前應(yīng)按有關(guān)技術(shù)標準的規(guī)定，按批次進行抽樣，送法定檢測單位檢測，經(jīng)檢測不合格的鋼管、扣件一律不得使用；已搭設(shè)的腳手架，要認真做好檢測加固工作。

三、結(jié)語

腳手架、模板倒塌事故嚴重危害著施工人員的生命，對超高、超重、大跨度工程及特殊、復雜、技術(shù)含量高的大型公共建筑，如果發(fā)生事故將帶來不可估量的損失。但只要我們首先從桿件、扣件材料進場把關(guān)，切實執(zhí)行腳手架、模板支撐專項設(shè)計與架設(shè)方案的編制、審批及檢查驗收等系列保證措施，同時加強對施工人員的培訓，政府部門加大監(jiān)管力度，并且發(fā)動社會力量齊抓共管，此類事故一定會減少或避免發(fā)生。

參考文獻

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[2]落地雙排腳手架技術(shù)規(guī)程（DBJ13—34—2000）．

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[4]建設(shè)部．全國2007年建筑施工安全生產(chǎn)形勢分析報告．