高大模板支撐體系坍塌事故預(yù)控探討

文 / 柴 宏

1 引言

2016年，全國建筑施工領(lǐng)域共發(fā)生27起較大事故，死亡94人，其中模板支撐體系坍塌事故8起、死亡30人，分別占較大事故總數(shù)的29.63%和31.91%，模板支撐體系坍塌事故起數(shù)和死亡人數(shù)均排在第一位。2015年，全國共發(fā)生22起較大事故，死亡85人，其中模板支撐體系坍塌事故6起，死亡32人，分別占較大事故總數(shù)的27.27%和37.65%，死亡人數(shù)排在第一位，事故起數(shù)排在第二位。由此可見，當(dāng)前模板支撐體系已經(jīng)成為建筑施工現(xiàn)場第一大危險(xiǎn)源。

模板支撐體系由于存在上下至少兩個(gè)空間層面，直接關(guān)系到模板上、下兩個(gè)作業(yè)面層，所以其坍塌一般會(huì)造成群死群傷，直接經(jīng)濟(jì)損失高，社會(huì)影響大。與此同時(shí)，因?yàn)槟０逯尾粯?biāo)準(zhǔn)、不規(guī)范造成的混凝土澆筑質(zhì)量病害也時(shí)有發(fā)生，如：模板支撐不穩(wěn)定引起的混凝土構(gòu)件尺寸偏差，模板搭設(shè)不當(dāng)引起的混凝土漏漿、蜂窩缺陷，拆模時(shí)機(jī)錯(cuò)誤引起的混凝土構(gòu)件掉角、麻面等。因此，如何有效管控模板支撐體系方面的施工安全和質(zhì)量就顯得尤為重要。

2 高大模板支撐體系范圍

按照住建部《危險(xiǎn)性較大分部分項(xiàng)工程管理辦法》（建質(zhì)［2009］87號），總結(jié)全國建筑施工經(jīng)驗(yàn)，吸取血的事故教訓(xùn)，歸納出模板支撐體系方面超過一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大分部分項(xiàng)工程包括：支撐系統(tǒng)高度超過8m或跨度超過18m，施工面荷載大于15kN/m2或線荷載大于20kN/m的模板支撐體系，也即是民間簡稱的高大模板支撐體系。

這種范圍確定較有效地解決了高支模等危險(xiǎn)性較大分部分項(xiàng)工程問題。但現(xiàn)實(shí)中還存在一些現(xiàn)象不容忽視。一是當(dāng)前模板支架租賃市場上大部分鋼管長度為6m，超過6m的模板支撐體系立桿需要加長，危險(xiǎn)性加大。如2007年11月銀川伊斯蘭教協(xié)會(huì)綜合樓模板支撐體系坍塌事故教訓(xùn)，該模板支撐體系高度為6m多。二是懸挑模板支撐體系在施工現(xiàn)場出現(xiàn)的越來越多，危險(xiǎn)性較大，但住建部《危險(xiǎn)性較大分部分項(xiàng)工程管理辦法》（建質(zhì)［2009］87號）沒有專門明確。三是線荷載、面荷載較大情形的模板支撐體系，住建部按照單位空間上的力（千牛）來界定，不便于監(jiān)管機(jī)構(gòu)、建設(shè)、施工、監(jiān)理及農(nóng)民工等各方人員的掌握。

3 坍塌原因分析

模板支撐體系之所以成為建筑施工第一大危險(xiǎn)源，究其原因，主要存在以下幾個(gè)方面的原因：

（1）設(shè)計(jì)計(jì)算方面，力學(xué)計(jì)算模型較實(shí)際偏。

高大模板支撐系統(tǒng)是一個(gè)空間整體受力系統(tǒng)，從調(diào)查的大量事故報(bào)告可以看出，大部分模板支撐體系坍塌事故是由于整體失穩(wěn)破壞。要使一個(gè)整體的空間體系穩(wěn)定，就要把它變成空間幾何不變體系，對高大模板的計(jì)算就應(yīng)該從整體空間受力體系去分析計(jì)算。

《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ162-2014）僅在5.2.5條第3款第1）小款說明：“扣件式立柱應(yīng)按單桿軸心受壓構(gòu)件計(jì)算”。其計(jì)算公式是：

N/（φA）≤f

N—軸心壓力設(shè)計(jì)值；

φ—軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)；

A—軸心受壓桿件毛截面面積；

f—鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

這種計(jì)算有兩個(gè)問題，一是對立桿穩(wěn)定的計(jì)算公式是針對一種理想的“中心受壓直桿”這一力學(xué)模型，而在實(shí)際的情況中無法抽象出中心受壓桿件的力學(xué)模型。這就會(huì)造成立桿在承載力破壞前先行失穩(wěn)破壞退出支撐受力體系。二是實(shí)際中只是通過對一根立桿計(jì)算承載力，忽視整體失穩(wěn)破壞驗(yàn)算，造成立桿單兵作戰(zhàn)，無法形成整體受力的空間幾何不變體，這就是模板支撐體系成為第一大安全隱患的根源。

（2）構(gòu)造方面，模板支撐搭設(shè)不規(guī)范。

一是施工現(xiàn)場對地基基礎(chǔ)的處理不夠重視，回填土地基沒有進(jìn)行可靠的夯實(shí)，無相應(yīng)的排水措施，立桿底部未設(shè)置墊板或底座。二是立桿間距未嚴(yán)格按專項(xiàng)施工方案要求進(jìn)行控制。三是掃地桿及水平桿、剪刀撐等防坍塌構(gòu)造措施設(shè)置不到位。有的掃地桿只在一個(gè)方向設(shè)置，以照顧工人行走方便。有的剪刀撐只在一個(gè)平面內(nèi)設(shè)置，忽視了模板支撐體系作為空間整體受力的特點(diǎn)。有的剪刀撐只用扣件與個(gè)別立桿連接，沒有與每跨的立桿均進(jìn)行連接，只起到心理安慰作用，沒有真正發(fā)揮剪刀撐作用。

（3）材質(zhì)方面，鋼管和扣件的質(zhì)量問題較多。

《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ162-2014）沒有對扣件式鋼管立桿型號做出要求，僅在5.2.5條第3款第1）小款說明：“扣件式立柱應(yīng)按單桿軸心受壓構(gòu)件計(jì)算”。這就等于是包括不能承重的各種類型鋼管用作模板支撐體系的行為得到了規(guī)范的默認(rèn)，施工現(xiàn)場在模板支撐體系立桿選用上缺少了紅線和底線，給模板支撐體系埋下了較大隱患?！督ㄖ┕た奂戒摴苣_手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130-2011）雖然對鋼管型號做了要求，3.1.2條明確“腳手架鋼管宜采用48.3×3.6鋼管”，但畢竟腳手架用鋼管和模板支撐體系用作立柱的鋼管在使用要求、承載能力、穩(wěn)定性方面存在巨大的差異，這種規(guī)定無法用作模板支撐體系立柱的要求使用，而且“宜采用”也僅僅是商量性的語氣，不夠嚴(yán)格。

相當(dāng)部分的工程項(xiàng)目計(jì)算書中鋼管截面特性是按照Ф48×3.5mm標(biāo)準(zhǔn)鋼管取值，而目前市場上流通使用的鋼管壁厚基本上達(dá)不到這種要求，在市場上采購鋼管，名義上是Φ48×3.5鋼管，實(shí)際測量時(shí)，壁厚實(shí)為2.8～3.0mm，其軸向抗壓力降低18.7%～13.3%。更有甚者鋼管使用多年，局部壁厚也減薄，壁厚實(shí)測值為2.2～2.6mm，步距偏大的情況下，就會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)坍塌破壞。

（4）管理方面，規(guī)定的管理程序有落空現(xiàn)象。

一是《危險(xiǎn)性較大分部分項(xiàng)工程安全管理辦法》（建質(zhì)［2009］87號）第四條規(guī)定：“建設(shè)單位在申請領(lǐng)取施工許可證或辦理安全監(jiān)督手續(xù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)提供危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程清單和安全管理措施。施工單位、監(jiān)理單位應(yīng)當(dāng)建立危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理制度”。由于建設(shè)單位自身的角色注定了它即不會(huì)自己辨識也不會(huì)監(jiān)督施工單位辨識，這就容易造成危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程辨識出現(xiàn)疏漏。受“多一事不如少一事”思想作崇，部分施工企業(yè)不能認(rèn)真對危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程進(jìn)行辨識，逃避監(jiān)管，漠視危險(xiǎn)性較大分部分項(xiàng)工程管理程序，致使專項(xiàng)施工方案的編制、審核審批、專家論證、交底、驗(yàn)收等程序落空。

二是有的企業(yè)只重視承攬項(xiàng)目，輕視施工技術(shù)，不能按要求配備合格的公司技術(shù)負(fù)責(zé)人和質(zhì)量安全部門技術(shù)人員，公司一級的技術(shù)把關(guān)缺位或流于形式。造成項(xiàng)目部編制出來的專項(xiàng)施工方案無人把關(guān)，企業(yè)層面的技術(shù)水平無從體現(xiàn)。

三是高大模板支撐體系的搭設(shè)隊(duì)伍和搭設(shè)人員資格不符要求。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部“關(guān)于印發(fā)《建筑施工特種作業(yè)人員管理規(guī)定》的通知”（建質(zhì)［2008］75號）明確規(guī)定，模板支撐體系的搭設(shè)實(shí)行特種作業(yè)人員持證上崗制度，要由經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)并持有“建筑架子工證”的人員搭設(shè)和作業(yè)。但遺憾的是，目前，受承包模式和現(xiàn)實(shí)制約，模板及其支撐體系基本上由木工班組承包，高支模體系的搭設(shè)也基本由木工完成，多數(shù)木工搭設(shè)人員未經(jīng)培訓(xùn)無證上崗，未能掌握扣件式鋼管腳手架的搭設(shè)要求，對高大模板支撐體系防坍塌措施和機(jī)理更是不清，給高支模體系埋下不安全因素。

四是模板工程未嚴(yán)格按照規(guī)范和專項(xiàng)施工方案要求進(jìn)行專項(xiàng)驗(yàn)收，部分施工單位和監(jiān)理單位參加驗(yàn)收僅履行簽字手續(xù)而已，而有的項(xiàng)目就根本未正式組織驗(yàn)收就進(jìn)入下道工序施工，驗(yàn)收程序形同虛設(shè)。

4 結(jié)語

隨著大空間、大跨度結(jié)構(gòu)的不斷出現(xiàn)，高支撐體系在我國建筑工程中的地位越來越重要，雖然不作為建筑的主體結(jié)構(gòu)，但是如果高支撐體系在施工中失穩(wěn)倒塌，造成的后果非常嚴(yán)重。我國高支撐體系從設(shè)計(jì)理論到施工技術(shù)尚不成熟，導(dǎo)致在工程建設(shè)時(shí)難以確保其安全可靠，因此研究高支撐體系是我們刻不容緩的課題。本文結(jié)合工程實(shí)際，從多個(gè)環(huán)節(jié)剖析了當(dāng)前高大模板支撐體系群死群傷事故頻發(fā)的原因，對高支撐體系的整體穩(wěn)定性和失穩(wěn)破壞進(jìn)行了分析，并分析了傳統(tǒng)支撐體系計(jì)算理論存在的問題。

（1）危險(xiǎn)性較大的高大模板支撐體系范圍應(yīng)結(jié)合實(shí)際做進(jìn)一步調(diào)整和完善。一是考慮租賃市場上大部分鋼管長度為6m，超過6m的模板支撐體系立桿需要加長，危險(xiǎn)性加大，因此，將高支模的范圍由住建部的8m以上調(diào)整為6m以上更有利于安全。二是懸挑模板支撐體系在施工現(xiàn)場出現(xiàn)的越來越多，危險(xiǎn)性較大，應(yīng)將懸挑模板支撐體系納入高大模板支撐體系范圍進(jìn)行管理。三是線荷載、面荷載較大情形的模板支撐體系，按照單位空間上的力（千牛）來界定，不便于監(jiān)管機(jī)構(gòu)、建設(shè)、施工、監(jiān)理及農(nóng)民工等各方人員的掌握，應(yīng)從尺寸方面提出更便于掌握和操作的數(shù)據(jù)。

（2）重視設(shè)計(jì)單位在高大模板支撐體系方面的作用。由建設(shè)單位提交危險(xiǎn)性較大分部分項(xiàng)工程清單不利于事故預(yù)控，建議由設(shè)計(jì)單位向建設(shè)、施工、監(jiān)理單位提供“危險(xiǎn)性較大分部分項(xiàng)工程清單”。住建部《建筑工程設(shè)計(jì)文件編制深度規(guī)定》（2016版）第四章施工圖設(shè)計(jì)的4.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，第13條要求提出“施工需特別注意的問題”，而危險(xiǎn)性較大分部分項(xiàng)工程無疑是施工中最需要提醒的內(nèi)容之一。同時(shí)，設(shè)計(jì)單位最清楚設(shè)計(jì)圖紙中哪些部位存在高支模、線荷載或者面荷載較大的危險(xiǎn)性較大分部分項(xiàng)工程，因此，由施工圖設(shè)計(jì)單位提出危險(xiǎn)性較大分部分項(xiàng)工程清單比較合適，有利于避免施工單位辨識危險(xiǎn)源不全面、不專業(yè)的問題。

（3）加強(qiáng)高大模板支撐體系設(shè)計(jì)理論、方法的研究。實(shí)際中，高大模板支撐體系多數(shù)采用扣件式鋼管支架結(jié)構(gòu)，以單桿穩(wěn)定理路為基礎(chǔ)，難以滿足高支撐體系的設(shè)計(jì)要求，支撐結(jié)構(gòu)安全性不可靠。因此須對目前應(yīng)用比較廣泛的扣件式模板支架進(jìn)行研究，以剛框架穩(wěn)定理論為基礎(chǔ)，建立半剛性框架體系計(jì)算理論，考慮節(jié)點(diǎn)半剛性和支撐體系高度變化對高支撐體系穩(wěn)定性的影響，提高設(shè)計(jì)的安全性，提出更符合實(shí)際、更安全可靠的設(shè)計(jì)方法。

（4）嚴(yán)格高大模板支撐體系作業(yè)人員和隊(duì)伍的管控。實(shí)際承發(fā)包管理模式造就了法律層面規(guī)定的模板支撐體系施行特種作業(yè)人員持證上崗制度在實(shí)行中沒有到位。高支模體系的搭設(shè)須由專業(yè)架子搭設(shè)隊(duì)伍搭設(shè)，搭設(shè)人員應(yīng)持證上崗。支撐體系搭設(shè)前應(yīng)進(jìn)行書面的安全技術(shù)交底并履行簽字手續(xù)，由項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人向搭設(shè)人員進(jìn)行交底，嚴(yán)格按照方案和交底要求搭設(shè)，不能僅限于向班組長交底。所有的節(jié)點(diǎn)必須都有扣件連接，不得遺漏，每個(gè)扣件的擰緊扭力矩都要控制在45～60N.m之間。

（5）行業(yè)主管部門應(yīng)當(dāng)對模板支撐體系用鋼管扣件材質(zhì)設(shè)置紅線和底線。模板支撐受力大，事故頻發(fā)，鋼管、扣件規(guī)格型號和材質(zhì)要求僅僅參照受力較小的腳手架規(guī)范遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。因此，須對模板支撐體系立桿提出明確的規(guī)格型號要求，淘汰、禁用一批不符合最低要求的鋼管材料。施工、監(jiān)理單位應(yīng)嚴(yán)格控制進(jìn)場的鋼管、扣件質(zhì)量，進(jìn)場的鋼管、扣件應(yīng)具備生產(chǎn)廠家生產(chǎn)許可證、產(chǎn)品質(zhì)量合格證明、檢測證明和產(chǎn)品標(biāo)識，按規(guī)定抽樣檢測，鋼管、扣件的外觀質(zhì)量應(yīng)符合要求，驗(yàn)收合格的構(gòu)配件應(yīng)加強(qiáng)保護(hù)。

（6）施工企業(yè)應(yīng)重視技術(shù)在工程建設(shè)中的地位和作用。加強(qiáng)高大模板工程安全專項(xiàng)施工方案的編制、審核和專家論證管理，由施工單位項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)編寫模板工程安全專項(xiàng)施工方案，施工單位技術(shù)、質(zhì)量、安全部門會(huì)簽把關(guān)后由施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人審批。高支模體系專項(xiàng)施工方案應(yīng)按規(guī)定由施工單位組織專家組進(jìn)行論證審查，并根據(jù)專家論證審查意見完善專項(xiàng)施工方案，監(jiān)理單位應(yīng)當(dāng)認(rèn)真審核安全專項(xiàng)施工方案，并督促施工單位嚴(yán)格按照安全專項(xiàng)方案組織落實(shí)，嚴(yán)把驗(yàn)收關(guān)，未經(jīng)驗(yàn)收合格不得進(jìn)入下道工序。

（7）重視構(gòu)造措施在高大模板支撐體系防坍塌上的作用。高支模體系在構(gòu)造要求方面應(yīng)綜合考慮地基變形、立桿間距與步距、整體穩(wěn)定等問題，確保底部掃地桿、頂部水平聯(lián)系桿雙向設(shè)置單位，核查剪刀撐在這個(gè)空間中設(shè)置到位，保證模板支撐體系為空間幾何不變體系。

（8）加大建筑施工行業(yè)領(lǐng)域的科研突破。推廣應(yīng)用新型模板體系，特別是要推廣應(yīng)用新型可靠立柱在模板支撐體系中的應(yīng)用，提高模板的通用性、體系化、輕型化和工具化，盡量減少人為的因素影響。

上述舉措，可以確保模板支撐體系搭設(shè)符合規(guī)范規(guī)定和相關(guān)要求，有效控制群死群傷事故發(fā)生。還可以通過有效控制工人支模、拆模水平，有效治理混凝土澆筑尺寸偏差、漏漿等質(zhì)量通病，以及提前拆模引起的麻面等質(zhì)量問題和安全隱患。