某工程腳手架坍塌事故原因分析

徐忠昆(上海眾材工程檢測有限公司，上海 201209)

1 引言

近年來，腳手架坍塌事故時(shí)有發(fā)生，據(jù)某資料統(tǒng)計(jì)，2001-2004年間，建設(shè)部備案的重大工程坍塌事故中，腳手架坍塌占事故總數(shù)的22%以上[1]。腳手架坍塌往往造成較嚴(yán)重的人員傷亡事故。因此，認(rèn)真分析歸納事故原因和特點(diǎn)，提出預(yù)防措施，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本文以某實(shí)際工程腳手架坍塌事故為例，從技術(shù)和管理兩個(gè)角度對(duì)事故原因進(jìn)行了全面剖析和總結(jié)，旨在為類似工程采取有效預(yù)防措施提供參考，以防患于未然，保證工程建設(shè)安全、順利地進(jìn)行。

2 工程概況

某工業(yè)廠房為二層混凝土框（排）架結(jié)構(gòu)，建筑面積9918m2，總高度20m。工程結(jié)構(gòu)外圍采用雙排扣件式腳手架用于砌筑和結(jié)構(gòu)工程施工，腳手架采用封圈型，沿建筑周邊交圈設(shè)置。腳手架沿結(jié)構(gòu)高度共搭設(shè)9 步，第3 步及以上采用安全立網(wǎng)封閉。

該廠房在施工過程中，南立面腳手架突然坍塌，造成多人受傷的嚴(yán)重事故。事故發(fā)生后，筆者帶領(lǐng)事故調(diào)查組赴現(xiàn)場，利用現(xiàn)場查勘、抽樣檢測、分析計(jì)算等技術(shù)手段，對(duì)事故原因進(jìn)行了分析。

3 現(xiàn)場檢查與分析

3.1 破壞情況現(xiàn)場查勘

據(jù)調(diào)查，事故發(fā)生前，主體結(jié)構(gòu)已完成二層梁柱施工并已拆模，填充墻已施工至二層。事故發(fā)生時(shí)，建筑南立面腳手架上正進(jìn)行二層結(jié)構(gòu)水平系梁上填充墻的砌筑工作。事故發(fā)生時(shí)，建筑南立面腳手架突然發(fā)生整體性坍塌（以東側(cè)四跨為主，如圖1 所示），并導(dǎo)致東立面腳手架臨近部位發(fā)生破壞。

圖1 建筑南立面（事故發(fā)生處）

1）鋼管破壞情況：本工程腳手架鋼管采用Φ48×3.25mm 低壓流體輸送用焊接鋼管，事故發(fā)生部位的破壞主要呈現(xiàn)為彎曲或彎折，未見斷裂破壞情況。

2）扣件破壞情況：本工程所用扣件主要包括直角扣件、旋轉(zhuǎn)扣件和對(duì)接扣件。本工程中，直角扣件和對(duì)接扣件數(shù)量較大而旋轉(zhuǎn)扣件數(shù)量較少。事故現(xiàn)場查勘發(fā)現(xiàn)，扣件破壞嚴(yán)重，特別是直角扣件和對(duì)接扣件破壞比例很大，如圖2 所示。

圖2 扣件破壞情況

3.2 荷載情況調(diào)查

1）本工程腳手架計(jì)算書中腳手板上活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3.0kN/m2，而現(xiàn)場查勘發(fā)現(xiàn)，南立面腳手架第7-9 步腳手板上均堆有混凝土空心砌塊，其重量達(dá)6.16kN/m2左右，此外，腳手板上還有臨時(shí)堆放的模板或木板，總荷載大大超過設(shè)計(jì)值。如圖3 所示。

圖3 第7 步腳手板上堆放砌塊（南立面）

2）調(diào)查及現(xiàn)場查勘發(fā)現(xiàn)，施工時(shí)南立面腳手架上懸掛了兩個(gè)滑輪，據(jù)調(diào)查，該處通過卷揚(yáng)機(jī)起吊砌塊和砂漿，起吊重量約50kg。這種做法明顯違背了腳手架嚴(yán)禁懸掛起重設(shè)備的規(guī)定[2]。

3.3 連墻件檢查

1）連墻件構(gòu)造做法

現(xiàn)場查勘發(fā)現(xiàn)，本建筑腳手架連墻件主要有兩種構(gòu)造做法，一是固定在梁上的連墻件：由一根垂直于墻面的水平鋼管通過梁頂伸至梁內(nèi)側(cè)，再與一根豎向鋼管用直角扣件連接成 “十”字形，豎向鋼管勾住梁內(nèi)側(cè)。另一種是固定在柱上的連墻件：由一根垂直于墻面的水平鋼管通過柱子的一側(cè)伸至柱子內(nèi)側(cè)，再與一根平行于墻面的水平鋼管用直角扣件連接，在柱的另一側(cè)面也設(shè)置一根豎向鋼管，通過直角扣件與水平鋼管連接，整體呈半個(gè)箍的形狀。連墻件與腳手架的連接方式為垂直于墻面的水平管通過一個(gè)扣件與腳手架縱向水平桿連接。

2）連墻件位置及數(shù)量

本建筑南立面腳手架共搭設(shè)9個(gè)作業(yè)層（步）。其中，第1-4 層作業(yè)層范圍內(nèi)均未設(shè)置連墻件；第5 層設(shè)有5個(gè)連墻件，該層自西向東各跨的連墻件數(shù)量為：1、2、2、0、0。事故發(fā)生時(shí)，第2跨西側(cè)的一個(gè)連墻件發(fā)生了破壞；第7 作業(yè)層處共3個(gè)連接件，現(xiàn)在均已破壞。第8 作業(yè)層處共1個(gè)連接件，位于距梁端約2700mm處，也已破壞，如圖4 所示。

圖4 連墻件破壞情況

檢查表明，本建筑南立面腳手架連墻件布置的豎向間距、水平間距及每根連墻件最大覆蓋面積均不符合《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，也超過了腳手架設(shè)計(jì)計(jì)算書中豎向間距、水平間距均為3.60m的取值。腳手架的第1、2、3、4 步未設(shè)置連墻件，底層第1 步縱向水平桿處也未設(shè)置連墻件，也未采取其它任何可靠措施與結(jié)構(gòu)墻體固定，不符合《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定。腳手架的下部與墻體間未設(shè)置連墻件，也未搭設(shè)拋撐，不符合《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定。

3）連墻件安裝質(zhì)量

通過對(duì)事故現(xiàn)場未破壞的連墻件的檢查，發(fā)現(xiàn)多數(shù)連墻件中用于勾拉混凝土梁的豎向鋼管安裝傾斜度較大，在傾覆荷載作用下，連墻件中的直角扣件會(huì)受到剪力與扭矩的共同作用，造成承載能力的降低。檢查還發(fā)現(xiàn)，部分連墻件內(nèi)側(cè)豎向鋼管與混凝土梁之間存在較大間隙，且未采取可靠的能承受拉力和壓力的構(gòu)造措施，使連墻件不能有效承受拉力，不符合國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ 130-2001 強(qiáng)制性條文的規(guī)定。

3.4 其它構(gòu)造做法檢查

現(xiàn)場實(shí)測檢查表明，本工程腳手架安裝尺寸（立桿橫距、立桿縱距、立桿步距、同步立桿上兩個(gè)相鄰對(duì)接扣件的高差等）與設(shè)計(jì)及規(guī)范均有明顯偏差，橫向掃地桿、墊板及扣件螺栓的質(zhì)量也不符合要求。

3.5 現(xiàn)場管理情況檢查

檢查發(fā)現(xiàn)，本工程施工現(xiàn)場管理存在以下問題：所用的鋼管及扣件進(jìn)場后未按規(guī)定復(fù)驗(yàn)即投入使用；本建筑施工高度已超過13m，但仍未進(jìn)行檢查與驗(yàn)收不符合有關(guān)規(guī)范的規(guī)定[2]。

4 鋼管扣件抽樣檢測

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，本建筑腳手架所用鋼管及腳手架均為舊產(chǎn)品，其表面銹蝕較嚴(yán)重，部分鋼管還有很深的壓痕或彎折。在現(xiàn)場待使用的鋼管、扣件中，隨機(jī)抽取了一批鋼管、扣件樣品，包括：4 根鋼管，16 只直角扣件，8 只旋轉(zhuǎn)扣件，8 只對(duì)接扣件，送試驗(yàn)室進(jìn)行了力學(xué)性能測試，檢測表明：

1）鋼管強(qiáng)度指標(biāo)及外徑尺寸合格，但壁厚過?。?biāo)稱值3.25mm，實(shí)測偏差-0.63mm），不合格。

2）直角扣件在抗滑和抗破壞試驗(yàn)中，扣件合格率0%；在扭轉(zhuǎn)剛度試驗(yàn)中，合格率12%。

3）旋轉(zhuǎn)扣件在抗滑和抗破壞試驗(yàn)中，合格率50%。

4）對(duì)接扣件在抗拉試驗(yàn)中，合格率0%。

5 理論計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)場檢查、檢測及試驗(yàn)室檢測結(jié)果，對(duì)腳手架縱向、橫向水平桿、立桿等實(shí)際承載能力進(jìn)行計(jì)算分析，并與實(shí)際荷載作用進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如下：

1）縱向水平桿的強(qiáng)度和變形滿足要求；

2）橫向水平桿的強(qiáng)度及變形均不滿足要求；

3）不考慮風(fēng)荷載時(shí)，立桿穩(wěn)定性不滿足要求；

4）地基承載力滿足要求。

6 結(jié)論

通過以上現(xiàn)場檢測、調(diào)查分析和理論計(jì)算，本工程事故發(fā)生的主要原因可歸結(jié)為如下幾個(gè)方面：

1）使用的材料和構(gòu)件不符合標(biāo)準(zhǔn)要求

工程所使用的腳手架鋼管及扣件質(zhì)量差，主要體現(xiàn)在鋼管壁厚過小、直角扣件抗滑、抗破壞能力差，扭轉(zhuǎn)剛度低；旋轉(zhuǎn)扣件抗滑、抗破壞能力差；對(duì)接扣件抗拉能力差。

2）安裝質(zhì)量差

（1）連墻件設(shè)置明顯不足，連墻件數(shù)量過少，豎向間距、水平間距及每根連墻件最大覆蓋面積均大大超過設(shè)計(jì)文件及規(guī)范規(guī)定的限值。甚至南立面腳手架大范圍內(nèi)未設(shè)置連墻件。同時(shí)，連墻件安裝質(zhì)量差。

（2）腳手架整體安裝質(zhì)量差，主要體現(xiàn)在①本工程腳手架安裝尺寸（立桿橫距、立桿縱距、立桿步距、同步立桿上兩個(gè)相鄰對(duì)接扣件的高差等）與設(shè)計(jì)及規(guī)范均有明顯偏差。②墊板及扣件螺栓的質(zhì)量也不符合要求。

3）施工現(xiàn)場管理較亂，安全意識(shí)薄弱。

（1）腳手架上堆放建筑材料，嚴(yán)重超載。

（2）嚴(yán)重違反規(guī)范規(guī)定，在腳手架上懸掛起重設(shè)備。

（3）未按要求進(jìn)行腳手架安裝質(zhì)量的檢查與驗(yàn)收。

任何事故都是由若干不利環(huán)節(jié)造成的，只有不利環(huán)節(jié)形成了鏈，事故才會(huì)發(fā)生。總之，本工程發(fā)生事故的根本原因在于沒有遵循正常的檢查與驗(yàn)收程序，如腳手架鋼管及扣件進(jìn)場后未按規(guī)定復(fù)驗(yàn)即投入使用，也未按規(guī)定及時(shí)對(duì)腳手架進(jìn)行檢查與驗(yàn)收等，使得對(duì)腳手架構(gòu)配件、安裝及安全管理各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量都無法進(jìn)行有效控制，最終導(dǎo)致事故的發(fā)生。

[1]雨林，王鵬，彭光俊.扣件式鋼管腳手架坍塌事故分析[J]，基建優(yōu)化，25(6):53-54.

[2]JGJ 130-2001，建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].