模板支撐體系坍塌事故規(guī)律

何芳東， 張 瀟， 張 偉， 趙挺生

(1. 華中科技大學(xué) 土木工程與力學(xué)學(xué)院， 湖北 武漢 430074； 2. 武漢工程科技學(xué)院 工程學(xué)院， 湖北 武漢 430200)

根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部房屋市政工程生產(chǎn)安全事故情況通報(bào)[1]，對(duì)2011—2016年全國(guó)房屋市政工程生產(chǎn)安全較大及以上事故類(lèi)型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，模板支撐體系坍塌事故發(fā)生的數(shù)量和導(dǎo)致的死亡人數(shù)合計(jì)分別占比為30.38%和33.55%，且歷年占比均較高，詳細(xì)數(shù)據(jù)如表1所示。

對(duì)比1992年的數(shù)據(jù)，當(dāng)年全國(guó)建筑施工3人及以上死亡的事故中，由模板支撐體系倒塌導(dǎo)致的事故數(shù)量和死亡人數(shù)分別占38%和59%[2]，這表明25年以來(lái)，我國(guó)較大及以上建筑施工安全事故中，模板支撐體系坍塌所引起的事故數(shù)量和死亡人數(shù)占比雖略有下降，但仍占近三分之一的比重，位居各類(lèi)事故前列。因此深入收集和研究歷年模板支撐體系坍塌事故的數(shù)據(jù)和資料，并對(duì)發(fā)生事故的單位、類(lèi)型、時(shí)間段、作業(yè)狀況等進(jìn)行系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)和研究，總結(jié)此類(lèi)坍塌事故發(fā)生的基本規(guī)律，采取有效措施預(yù)防，對(duì)減少事故發(fā)生，降低我國(guó)房屋市政工程生產(chǎn)安全事故的發(fā)生率和保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重大意義。

表1 2011—2016年模板支撐體系坍塌較大及以上事故情況統(tǒng)計(jì)

1 文獻(xiàn)綜述

GB 6441-86《企業(yè)職工傷亡事故分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》將企業(yè)職工傷亡事故分為20個(gè)類(lèi)別，“坍塌”是其中之一，規(guī)范中的“坍塌”一般是指物體在外力或重力作用下，超過(guò)自身強(qiáng)度或因結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性破壞而造成的事故[3]，這一分類(lèi)和定義施行至今，為安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門(mén)、行業(yè)主管部門(mén)和企業(yè)職工所接受并應(yīng)用。2015年5月1日實(shí)施的CECS 392-2014《建筑結(jié)構(gòu)抗倒塌設(shè)計(jì)規(guī)范》中將建筑結(jié)構(gòu)傾倒和坍塌破壞統(tǒng)稱(chēng)為倒塌，并分別給出了傾倒和坍塌的定義：傾倒，建筑結(jié)構(gòu)從某一高度或整體向一側(cè)倒伏的破壞形式；坍塌，建筑結(jié)構(gòu)局部或整體從其原有位置向下塌落的破壞形式[4]。在英文中，倒塌和坍塌同為Collapse。為了便于接受和理解，本文中的“坍塌”仍然沿用GB 6441-86的內(nèi)涵，包含了CECS 392-2014中“傾倒”和“坍塌”兩種破壞形式。此外，本文所稱(chēng)的模板支撐體系，是指由桿件、連接件和拉結(jié)件等構(gòu)件組成，用于混凝土現(xiàn)澆施工的模板支撐結(jié)構(gòu)體系(不含外腳手架和施工作業(yè)平臺(tái))。

近年，國(guó)內(nèi)學(xué)者和從業(yè)人員結(jié)合事故實(shí)例和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，對(duì)模板支撐體系事故進(jìn)行了較多研究和分析，主要集中在事故致因分析上。吳遠(yuǎn)東等[5]結(jié)合部分高支模架坍塌事故實(shí)例，對(duì)模板支撐結(jié)構(gòu)坍塌事故模式進(jìn)行了歸類(lèi)，研究模板支撐結(jié)構(gòu)的坍塌失效機(jī)理，總結(jié)導(dǎo)致高大模板支撐結(jié)構(gòu)整體坍塌的原因，并提出防止高大模板支撐架整體坍塌的應(yīng)對(duì)技術(shù)措施。陳秀峰[6]結(jié)合多年來(lái)從事建筑施工安全監(jiān)督管理工作和實(shí)地檢查大量建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)當(dāng)前建筑施工模板工程存在的主要問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)、歸納，分析了模板坍塌事故發(fā)生的主要原因。周繼忠等[7]通過(guò)對(duì)坍塌事故的調(diào)研和施工現(xiàn)場(chǎng)支撐架的檢測(cè)，找出造成安全事故的原因，強(qiáng)調(diào)了編制專(zhuān)項(xiàng)方案和施工前，充分了解腳手架支撐特點(diǎn)的重要性。

上述學(xué)者的研究對(duì)深入了解事故的發(fā)生機(jī)理、影響因素和應(yīng)對(duì)措施起到了積極作用，但對(duì)我國(guó)近年來(lái)模板支撐體系事故防控現(xiàn)狀以及事故規(guī)律的宏觀綜合分析相對(duì)缺乏。國(guó)外學(xué)者Hadipriono等[8,9]曾經(jīng)對(duì)發(fā)生在美國(guó)的85起腳手架倒塌事故進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)分析，總結(jié)了事故發(fā)生的規(guī)律和成因。國(guó)內(nèi)武乾等[10]結(jié)合2010—2012年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部事故快報(bào)，根據(jù)安全事故發(fā)生的類(lèi)型和時(shí)間分布對(duì)事故發(fā)生起數(shù)和死亡數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，總結(jié)出坍塌事故發(fā)生的高頻時(shí)段有兩個(gè)：上午9∶00～11∶00時(shí)段和下午15∶00～17∶00時(shí)段，其中10∶00和16∶00為高峰時(shí)間點(diǎn)。馮鵬等[11]統(tǒng)計(jì)了2009—2013年我國(guó)建筑業(yè)的安全事故數(shù)據(jù)并加以分析，總結(jié)出事故時(shí)間規(guī)律，事故類(lèi)型和發(fā)生部位以及與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相關(guān)性，提出了相應(yīng)的建筑企業(yè)安全生產(chǎn)發(fā)展對(duì)策。常文廣[12]結(jié)合2010—2012年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部事故快報(bào)，根據(jù)安全事故發(fā)生的類(lèi)型和時(shí)間分布對(duì)事故發(fā)生起數(shù)和死亡數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，總結(jié)了建筑施工安全事故類(lèi)型分布規(guī)律、安全事故逐月分布規(guī)律和安全事故逐時(shí)分布規(guī)律。

本文擬在上述研究的基礎(chǔ)上，對(duì)模板支撐體系坍塌事故規(guī)律作進(jìn)一步的專(zhuān)題研究。

2 研究目標(biāo)與方法

2.1 研究目標(biāo)

本文以防范模板支撐體系坍塌事故為根本出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)事故資料分析，研究以下內(nèi)容：(1)該類(lèi)坍塌事故發(fā)生單位的基本情況及其行為表現(xiàn)是否有較顯著特征；(2)模板支撐體系坍塌事故有哪些基本形態(tài)和后果；(3)該類(lèi)坍塌事故發(fā)生的時(shí)間段、作業(yè)狀況有哪些基本規(guī)律；(4)分析并總結(jié)此類(lèi)事故的發(fā)生征兆，并從中找出有足夠響應(yīng)時(shí)間的征兆；(5)根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，有針對(duì)性地探討和研究相應(yīng)的解決措施。

2.2 研究方法

模板支撐體系坍塌是一種典型的連續(xù)性倒塌。架體部分構(gòu)件喪失承載力失效后，荷載就需在剩余構(gòu)件中重新分配，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剩余構(gòu)件的邊界條件或承載模式發(fā)生變化，引發(fā)其他構(gòu)件的失效破壞，這個(gè)惡性循環(huán)過(guò)程將一直持續(xù)到結(jié)構(gòu)找到新的穩(wěn)定的荷載傳遞路徑而達(dá)到平衡為止[13]?；谙嚓P(guān)學(xué)者的研究成果[14]，上述過(guò)程可以用圖1所示的流程圖表示。

圖1 模板支撐體系坍塌流程

因此，防止此類(lèi)坍塌事故的發(fā)生可以從以下幾個(gè)方面采取措施：(1)發(fā)現(xiàn)并消除相關(guān)的不安全因素；(2)采取措施防止構(gòu)件失效；(3)采取措施加強(qiáng)架體結(jié)構(gòu)的整體性，防止局部構(gòu)件失效后出現(xiàn)整體失效坍塌；(4)對(duì)已發(fā)生的事故進(jìn)行多方面的統(tǒng)計(jì)分析，認(rèn)識(shí)事故發(fā)生規(guī)律，預(yù)先發(fā)現(xiàn)事故征兆和判斷事故形態(tài)，制定應(yīng)急措施減少事故損失。

針對(duì)上述第4條措施，筆者根據(jù)“國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局政府網(wǎng)站事故查詢(xún)系統(tǒng)”“住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部事故快報(bào)”和相關(guān)新聞報(bào)道，整理了2011—2016年期間全國(guó)發(fā)生的161起模板支撐體系坍塌事故信息，通過(guò)各地政府信息公開(kāi)平臺(tái)查詢(xún)得到了95起事故的事故調(diào)查報(bào)告(其中政府信息依申請(qǐng)公開(kāi)33起)，通過(guò)“中國(guó)裁判文書(shū)網(wǎng)”檢索得到了50起事故的裁判文書(shū)。本文在相關(guān)數(shù)據(jù)資料收集的基礎(chǔ)上，通過(guò)文獻(xiàn)理論研究，應(yīng)用比較分析法，基于建筑結(jié)構(gòu)抗連續(xù)性倒塌理論和規(guī)范，提出了模板支撐體系防坍塌的理論機(jī)理。同時(shí)采用統(tǒng)計(jì)分析法，對(duì)161起模板支撐體系坍塌情況進(jìn)行綜合分析，從而揭示該類(lèi)坍塌事故中各要素對(duì)事故發(fā)生產(chǎn)生的影響及其作用規(guī)律。

3 模板支撐體系坍塌事故調(diào)查分析

3.1 模板支撐體系坍塌事故基本特征

對(duì)2011—2016年期間全國(guó)發(fā)生的模板支撐體系坍塌事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2。由表2數(shù)據(jù)可知，期間我國(guó)發(fā)生的161起模板支撐體系坍塌事故共造成461人死亡，789人受傷，平均死亡2.86人/起，受傷4.90人/起，直接經(jīng)濟(jì)損失364.78萬(wàn)元/起，說(shuō)明此類(lèi)事故危害巨大，極易導(dǎo)致群死群傷，并造成較大經(jīng)濟(jì)損失。

2013年，國(guó)務(wù)院、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部先后發(fā)布了安委[2013]5號(hào)《國(guó)務(wù)院安委會(huì)關(guān)于深化工程建設(shè)領(lǐng)域預(yù)防施工起重機(jī)械腳手架等坍塌事故專(zhuān)項(xiàng)整治工作的通知》、建安辦函[2013]10號(hào)《關(guān)于印發(fā)<預(yù)防建筑施工起重機(jī)械腳手架等坍塌事故專(zhuān)項(xiàng)整治工作方案>的通知》，對(duì)預(yù)防模板支撐體系坍塌事故進(jìn)行了重點(diǎn)整治。圖2數(shù)據(jù)顯示，模板支撐體系坍塌事故數(shù)量和傷亡人數(shù)自2013年達(dá)到頂峰后，近三年已呈明顯下降趨勢(shì)，這也說(shuō)明2013年以來(lái)部署的相關(guān)整治工作取得了初步成效。由圖2還可發(fā)現(xiàn)，模板支撐體系坍塌事故以一般和較大等級(jí)事故為主，且發(fā)生數(shù)量相當(dāng)，偶發(fā)重大事故(2011，2013年各發(fā)生一起重大事故)，無(wú)特別重大事故發(fā)生。

表2 2011—2016年模板支撐體系坍塌事故情況

圖2 年度事故分布

雖然模板支撐體系坍塌事故中一般事故和較大事故數(shù)量相當(dāng)，但較大事故死亡人數(shù)占總死亡人數(shù)比例高達(dá)74%，大大高于一般事故(圖3a)。模板支撐體系坍塌事故中，事故等級(jí)越高致死率(同等級(jí)事故所造成的死亡人數(shù)與傷亡總數(shù)的比值)越高(圖3b)，一般事故、較大事故、重大事故的致死率之比為1∶2.8∶4.4。

圖3 各等級(jí)事故傷亡人數(shù)分布/%

綜合圖2，3可知，2011—2016年期間發(fā)生的模板支撐體系坍塌事故中一般事故和較大事故占比最高且數(shù)量相當(dāng)，但較大事故致死率是一般事故的2.8倍，模板支撐體系坍塌事故的預(yù)防應(yīng)以防控較大事故發(fā)生為重點(diǎn)，并采取措施降低事故致死率。

3.2 事故發(fā)生模板支撐體系類(lèi)型分析

如圖4所示，以組成架體的材料為分類(lèi)依據(jù)，扣件式鋼管模板支撐體系坍塌事故占比極高，達(dá)到事故數(shù)量的84%和死亡人數(shù)的84%，這一方面是因?yàn)榭奂戒摴苣_手架在我國(guó)模板支撐體系中普遍使用，另一方面也說(shuō)明扣件式鋼管腳手架體系的安全性差，是最主要的事故危險(xiǎn)源，在設(shè)計(jì)、施工、使用的各個(gè)環(huán)節(jié)必須密切關(guān)注，加強(qiáng)管理。事實(shí)上，扣件式鋼管腳手架事故頻發(fā)的現(xiàn)象在日本腳手架發(fā)展過(guò)程中也曾出現(xiàn)，為此日本從二十世紀(jì)60年代就開(kāi)始使用門(mén)式腳手架替代扣件式鋼管腳手架[15]。我國(guó)的行業(yè)組織中國(guó)模板協(xié)會(huì)和糜嘉平等相關(guān)專(zhuān)家也在近年呼吁大力推廣應(yīng)用新型腳手架[16]，但目前在建筑工程施工中，施工企業(yè)仍然普遍采用技術(shù)落后、安全性差和費(fèi)工費(fèi)料的扣件式鋼管腳手架[17]。

圖4 各類(lèi)型模板支撐體系坍塌事故占比/%

除扣件式鋼管腳手架外，木支撐模板支撐體系坍塌事故也占一定比例(占事故數(shù)量的9%和死亡人數(shù)的9%)。由于竹、木支撐體系材質(zhì)差異大，質(zhì)量無(wú)法滿足要求，整體連接性差，我國(guó)大部分省份已在2000年以后陸續(xù)出臺(tái)文件將其淘汰出建筑市場(chǎng)。但在鄉(xiāng)鎮(zhèn)及以下監(jiān)管困難的工程項(xiàng)目建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)(56%)和部分工程的附屬構(gòu)筑物(31%)施工中，還存在著使用竹、木支撐模板支撐體系的現(xiàn)象，56%的竹木支撐體系坍塌事故發(fā)生在無(wú)資質(zhì)企業(yè)中，如圖5所示。這是由于竹木支撐體系相較鋼制支撐體系一次投入成本小，無(wú)資質(zhì)小型建筑企業(yè)和個(gè)人為經(jīng)濟(jì)目的還在違規(guī)使用。為落實(shí)相關(guān)的淘汰政策，提高模板支撐體系的安全性能，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鄉(xiāng)鎮(zhèn)施工現(xiàn)場(chǎng)和相應(yīng)企業(yè)的附屬構(gòu)筑物施工中使用竹木支撐腳手架情況的檢查。

圖5 竹木支撐模板支撐體系坍塌事故分布/%

根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部建質(zhì)[2009]87號(hào)《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理辦法》，模板支撐體系屬于危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程管理范疇。高大模板支撐體系屬于其中“超過(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的”，具體定義為“高度≥8 m，或搭設(shè)跨度≥18 m，或受到15 kN/m2以上的施工總荷載或超過(guò)20 kN/m集中線荷載的混凝土構(gòu)件模板支撐系統(tǒng)”[18]。對(duì)高大模板支撐體系的事故發(fā)生情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖6所示。

圖6 高大模板支撐體系事故發(fā)生情況/%

根據(jù)圖6，高大模板支撐體系事故占事故總數(shù)的69%(其中在一般事故中占比70%，較大事故中占比67%)，導(dǎo)致的死亡人數(shù)占64%，受傷人數(shù)占74%。這說(shuō)明高大模板支撐體系事故在事故數(shù)量中的占比和由此引發(fā)的傷亡遠(yuǎn)高于普通模板支撐體系，仍然是防控重點(diǎn)。但在每起事故導(dǎo)致的死亡和受傷人數(shù)上，高大模板支撐體系與普通模板支撐體系無(wú)顯著差異，甚至事故起均死亡人數(shù)上還低于普通模板支撐體系(2.76<2.86)，這說(shuō)明普通模板支撐體系的事故后果并不比高大模板支撐體系事故后果輕。

3.3 事故發(fā)生單位情況分析

我國(guó)對(duì)建設(shè)行業(yè)實(shí)行執(zhí)業(yè)資格制度，只有事先依法取得相應(yīng)資質(zhì)的單位才能在資質(zhì)等級(jí)許可的范圍內(nèi)從事建筑活動(dòng)。建筑業(yè)企業(yè)資質(zhì)分為施工總承包資質(zhì)、專(zhuān)業(yè)承包資質(zhì)、施工勞務(wù)資質(zhì)三個(gè)序列，施工總承包各資質(zhì)類(lèi)別按照規(guī)定的條件劃分為3～4個(gè)資質(zhì)等級(jí)[19]，即特級(jí)、一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)，資質(zhì)等級(jí)越高，企業(yè)的綜合實(shí)力越強(qiáng)。將2011—2016年期間事故發(fā)生情況與企業(yè)資質(zhì)等級(jí)進(jìn)行耦合分析如圖7所示。

圖7 模板支撐體系坍塌事故數(shù)量、傷亡情況與企業(yè)資質(zhì)等級(jí)耦合分析/%

圖7a顯示模板支撐體系坍塌一般事故、較大事故和事故總數(shù)中，一級(jí)資質(zhì)和二級(jí)資質(zhì)所占比例最高，分別達(dá)到事故總數(shù)的35%和24%；而重大事故僅發(fā)生在特級(jí)資質(zhì)企業(yè)和無(wú)資質(zhì)企業(yè)施工的工程中，因其占比極少(1.24%，共2起)，應(yīng)認(rèn)為其發(fā)生具有一定的偶發(fā)性和隨機(jī)性，無(wú)法確定其與企業(yè)資質(zhì)的相關(guān)性。圖7b顯示，一級(jí)資質(zhì)、二級(jí)資質(zhì)企業(yè)發(fā)生的事故致人死亡和受傷占比最大，分別占傷亡總數(shù)的36%和24%。以年度為序列，將各資質(zhì)等級(jí)企業(yè)按占發(fā)生事故起數(shù)及傷亡人數(shù)的比例進(jìn)行歸類(lèi)統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖8所示。

圖8 各年度模板支撐體系坍塌事故數(shù)量、傷亡情況與企業(yè)資質(zhì)等級(jí)耦合分析

圖8顯示，在每年模板支撐體系坍塌事故數(shù)量和事故死傷人數(shù)占比中，一級(jí)資質(zhì)企業(yè)最高，二級(jí)資質(zhì)企業(yè)次之，遠(yuǎn)高于其他資質(zhì)等級(jí)企業(yè)，且有波動(dòng)上升的趨勢(shì)，2016年，二級(jí)資質(zhì)企業(yè)的事故數(shù)量、受傷人數(shù)、傷亡總?cè)藬?shù)占比首次超過(guò)了一級(jí)資質(zhì)企業(yè)。無(wú)資質(zhì)企業(yè)在事故數(shù)量和事故死傷人數(shù)中的占比較為平穩(wěn)，且總體呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，說(shuō)明在國(guó)家加強(qiáng)建筑業(yè)資質(zhì)管理的背景下，無(wú)資質(zhì)承攬工程的現(xiàn)象正在逐步得到遏制。2016年，三級(jí)資質(zhì)企業(yè)在事故數(shù)量和事故死傷人數(shù)中的占比在經(jīng)歷了4年的波動(dòng)上升后迎來(lái)了較大幅度的下降，說(shuō)明低資質(zhì)等級(jí)企業(yè)的預(yù)防模板支撐體系坍塌事故整治工作取得了較好成效。主觀上認(rèn)為，資質(zhì)等級(jí)較低或無(wú)資質(zhì)企業(yè)發(fā)生事故比例較高，但在模板支撐體系坍塌事故中，高資質(zhì)等級(jí)企業(yè)發(fā)生的事故占比卻高于低資質(zhì)企業(yè)，提示我們?cè)谶M(jìn)行模板支撐體系自控和監(jiān)管過(guò)程中，不能因企業(yè)資質(zhì)等級(jí)高就放松事故防控。

雖然我國(guó)已建立了比較完善的資質(zhì)管理制度體系和建筑市場(chǎng)監(jiān)管體系，但建筑市場(chǎng)違法行為的發(fā)生比例仍然較高。2014年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)建市[2014]118號(hào)《建筑工程施工轉(zhuǎn)包違法分包等違法行為認(rèn)定查處管理辦法(試行)》，將建筑市場(chǎng)違法行為認(rèn)定為違法發(fā)包、轉(zhuǎn)包、違法分包及掛靠4種表現(xiàn)形式。對(duì)模板支撐體系坍塌事故中的建筑市場(chǎng)違法行為發(fā)生情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖9所示。

圖9 模板支撐系統(tǒng)坍塌事故中建筑市場(chǎng)違法行為發(fā)生情況分析/%

圖9a數(shù)據(jù)顯示，模板支撐體系坍塌事故中，建筑市場(chǎng)違法行為的發(fā)生比例高達(dá)51%，其中最突出的形式是違法發(fā)包，其次是違法分包。由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈等多種原因[20]，一部分自身能力有限的企業(yè)只有通過(guò)建筑市場(chǎng)違法行為才能承攬到更多的業(yè)務(wù)。因此需要將遏制違法發(fā)包、違法分包等為代表的建筑市場(chǎng)違法行為作為預(yù)防模板支撐體系坍塌事故的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，以維護(hù)建筑市場(chǎng)秩序和建設(shè)工程主要參與方的合法權(quán)益。

圖9b顯示在模板支撐體系坍塌事故事發(fā)企業(yè)中，總體上資質(zhì)等級(jí)越低，市場(chǎng)違法行為的發(fā)生比例越高。圖9b還顯示，在發(fā)生事故的特級(jí)、一級(jí)、二級(jí)資質(zhì)企業(yè)中，無(wú)市場(chǎng)違法行為的企業(yè)占比都高于有市場(chǎng)違法行為的企業(yè)，尤其是事故發(fā)生數(shù)量最多的一級(jí)資質(zhì)企業(yè)中，建筑市場(chǎng)違法行為發(fā)生的比例只有28%。結(jié)合前面的分析可以認(rèn)為，建筑市場(chǎng)違法行為導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)了企業(yè)管理能力與工程規(guī)模不相適應(yīng)的局面，但由于目前各個(gè)資質(zhì)等級(jí)企業(yè)的模板支撐體系的安全管理能力普遍較低，所以即便是嚴(yán)格按照資質(zhì)管理規(guī)定承攬業(yè)務(wù)的企業(yè)，也未能有效減少事故的發(fā)生。這一分析提示我們，僅僅遏制建筑市場(chǎng)違法行為無(wú)法有效降低模板坍塌事故數(shù)量，當(dāng)務(wù)之急還是要提高整個(gè)行業(yè)的的模板支撐體系安全管理能力。

3.4 事故發(fā)生時(shí)刻作業(yè)狀況分析

對(duì)模板支撐體系坍塌事故發(fā)生時(shí)刻作業(yè)狀況進(jìn)行分析，顯示97.52%(157起)的發(fā)生在混凝土澆筑階段，另有3起事故發(fā)生在預(yù)壓階段，1起為其他作業(yè)階段。將混凝土澆筑分初期、中期、后期和澆筑完成四個(gè)階段，并對(duì)每個(gè)階段發(fā)生坍塌數(shù)占事故總數(shù)比例進(jìn)行分析，結(jié)果如圖10所示。在混凝土澆筑中期(51%)和澆筑后期(35%)坍塌事故比例遠(yuǎn)高于澆筑初期和澆筑完成后(均為7%)。馬利[21]研究后發(fā)現(xiàn)，動(dòng)力作用是模板支撐體系失穩(wěn)坍塌的重要原因之一，模板支撐架動(dòng)力穩(wěn)定承載力遠(yuǎn)小于靜力穩(wěn)定承載力(約為其75.4%)。這一研究一定程度上解釋了為何大部分坍塌事故發(fā)生在動(dòng)力作用集中的澆筑中后期，而非承受靜荷載最大的澆筑完成后。Peng等[22]的研究也表明，模板支撐體系會(huì)在澆筑過(guò)程中(而非澆筑完成后)于某一部分承受最大支撐力。潘德恩等[23]對(duì)20個(gè)不同工地實(shí)際調(diào)查和研究后，將施工現(xiàn)場(chǎng)五種常見(jiàn)的混凝土澆筑路徑下承受最大支撐力位置作了歸納標(biāo)記(圖11)，這些點(diǎn)都出現(xiàn)在混凝土澆筑的中后期。

圖10 事發(fā)時(shí)刻混凝土澆筑進(jìn)展階段分析/%

圖11 不同混凝土澆筑路徑下最大支撐力點(diǎn)位

模板支撐體系承受最大支撐力的位置也是最易發(fā)生坍塌破壞的部位，為防止坍塌事故發(fā)生，一方面要在混凝土澆筑前根據(jù)不同的澆筑方案，對(duì)預(yù)計(jì)承受最大支撐力部位的支撐體系采取加強(qiáng)構(gòu)造，另一方面在混凝土澆筑施工過(guò)程中要密切注意這些位置的變形情況。

3.5 事故發(fā)生時(shí)間分布規(guī)律分析

從事故發(fā)生月份和時(shí)間段兩個(gè)變量對(duì)模板支撐體系坍塌事故進(jìn)行分析，繪制事故頻數(shù)與時(shí)間變量的關(guān)系如圖12，13所示。并提出假設(shè)： H1：月份與模板支撐體系坍塌事故發(fā)生相關(guān)性不明顯；H2：時(shí)間段與模板支撐體系坍塌事故發(fā)生相關(guān)性不明顯。

圖12 模板支撐體系坍塌事故頻數(shù)逐月分布直方圖

運(yùn)用SPASS軟件對(duì)圖12數(shù)據(jù)進(jìn)行卡方檢驗(yàn)，期望值為17.9，卡方值為19.391，自由度為8，得到模板支撐體系坍塌事故頻數(shù)與月份的漸進(jìn)概率為0.013<0.05，故拒絕假設(shè)H1，即每個(gè)月份發(fā)生的事故頻數(shù)明顯不同。由圖12，春節(jié)前的4個(gè)月(10，11，12，1)模板支撐體系坍塌事故數(shù)量明顯高于其他月份，11月最高；春節(jié)后3個(gè)月(2，3，4)模板支撐體系坍塌事故數(shù)量低于其他月份，2月最低；剩余月份事故數(shù)量較為平穩(wěn)。分析上述規(guī)律產(chǎn)生的原因：每年的四季度是完成年度建設(shè)任務(wù)的集中施工階段，易發(fā)生搶工期現(xiàn)象而忽略相關(guān)的安全要求(如為防止春節(jié)期間混凝土無(wú)法供應(yīng)，搶澆混凝土)，疊加春節(jié)前施工人員的思?xì)w情緒波動(dòng)因素，導(dǎo)致10，11，12，1月事故多發(fā)。而2月份為春節(jié)期間，大部分工地停止安排施工任務(wù)，故事故發(fā)生最少。3，4月份施工生產(chǎn)尚在恢復(fù)中，事故總數(shù)也相對(duì)較少。

運(yùn)用SPASS軟件對(duì)圖13數(shù)據(jù)進(jìn)行卡方檢驗(yàn)，期望值為12.4，卡方值為95.205，自由度為12，得到事故頻數(shù)與月份的漸進(jìn)概率為0.000<0.05，故拒絕假設(shè)H2，即每個(gè)時(shí)間段發(fā)生的事故頻數(shù)明顯不同。圖12顯示14∶00～16∶00期間模板支撐體系坍塌事故發(fā)生最多，逐時(shí)分布中還形成四個(gè)較為明顯的臺(tái)階，即下午時(shí)段(12∶00～18∶00)事故最多(42%)，夜間時(shí)段(18∶00～24∶00)次之(34%)，其后是上午時(shí)段(7∶00～12∶00)，而凌晨(0∶00～7∶00)期間較少發(fā)生此類(lèi)事故，這一結(jié)果在一定程度上與3.4的分析結(jié)果相呼應(yīng)。從施工組織角度分析，混凝土的澆筑一般從上午開(kāi)始，安排在午夜前結(jié)束。下午時(shí)段是作業(yè)高峰，且通常進(jìn)入澆筑中后期，到達(dá)圖11所示的最大支撐力點(diǎn)位置，易發(fā)生坍塌。夜間時(shí)段作業(yè)環(huán)境差，模板支撐體系承受較大的動(dòng)力作用和支撐力，也易發(fā)生坍塌。上午時(shí)段剛進(jìn)行混凝土澆筑，承受荷載較小，相對(duì)不易發(fā)生坍塌事故，而凌晨階段混凝土澆筑作業(yè)較少，坍塌事故發(fā)生數(shù)量也最少。

圖13 模板支撐體系坍塌事故頻數(shù)逐時(shí)分布直方圖

3.6 事故征兆分析

GB 50666-2011《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》、JGJ 162-2008《建筑施工模板安全技術(shù)范規(guī)》、JGJ 130-2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》等規(guī)范和其他相應(yīng)的管理規(guī)定均要求在模板支撐體系施工完成后進(jìn)行檢查驗(yàn)收，對(duì)161起模板支撐體系坍塌事故的檢查驗(yàn)收情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)如圖14。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，有67%的事故在發(fā)生前沒(méi)有對(duì)模板支撐體系進(jìn)行檢查驗(yàn)收，24%的模板支撐體系檢查后沒(méi)有徹底消除隱患就進(jìn)行下一步施工，兩者比例合計(jì)高達(dá)91%，這說(shuō)明沒(méi)有嚴(yán)格貫徹有關(guān)檢查驗(yàn)收規(guī)定是該類(lèi)事故的重要特征。

圖14 事前檢查驗(yàn)收情況統(tǒng)計(jì)/%

對(duì)模板支撐體系坍塌事故發(fā)生征兆進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析如圖15所示。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)模板支撐體系坍塌類(lèi)似于脆性破壞，82%的事故發(fā)生時(shí)無(wú)顯著征兆，18%的事故發(fā)生時(shí)出現(xiàn)了一定的事故征兆，具體表現(xiàn)有桿件變形(6%)、體系晃動(dòng)/抖動(dòng)(5%)、突發(fā)異響(4%)、模板下沉(2%)和體系傾斜(1%)。根據(jù)這一規(guī)律，為盡早判斷和預(yù)防模板支撐體系坍塌事故發(fā)生，可以采取相應(yīng)措施，利用儀器對(duì)變形和位移進(jìn)行跟蹤觀測(cè)。

圖15 事發(fā)時(shí)刻征兆統(tǒng)計(jì)/%

雖然部分模板支撐體系坍塌時(shí)出現(xiàn)了一定征兆，但據(jù)圖16統(tǒng)計(jì)，其中只有41%的事故(12起)具有足夠的響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行糾偏加固，其余59%的事故從征兆出現(xiàn)到坍塌發(fā)生時(shí)間在十幾秒到幾十秒之間。圖16還顯示，在進(jìn)行糾偏加固過(guò)程中發(fā)生的12起坍塌事故，一般事故2起，較大事故9起，重大事故1起，傷亡極大。2011年10月8日，大連市旅順口區(qū)藍(lán)灣三期住宅樓工程，在修復(fù)模板及支撐體系過(guò)程中未停止混凝土澆筑作業(yè)，引發(fā)13人死亡、4人重傷的重大安全事故發(fā)生[24]。2013年12月26日，河北省辛集市鋼信水泥有限公司鋼渣微粉及輸送車(chē)間在澆筑過(guò)程中，對(duì)發(fā)現(xiàn)存在隱患的支撐體進(jìn)行加固，導(dǎo)致5死1重傷[25]。上述案例分析表明，在腳手架及模板支撐體系出現(xiàn)可響應(yīng)的事故征兆后，應(yīng)果斷采取措施暫停作業(yè)，撤離人員，對(duì)加固方案進(jìn)行系統(tǒng)論證后再予執(zhí)行，嚴(yán)禁加固處理和施工作業(yè)同時(shí)進(jìn)行。

圖16 出現(xiàn)征兆事故響應(yīng)時(shí)間分析/%

4 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)2011—2016年期間發(fā)生的模板支撐體系坍塌事故進(jìn)行多方面交叉耦合綜合分析，獲得如下結(jié)論，并提出相應(yīng)解決措施：

(1) 2011—2016年期間發(fā)生的模板支撐體系坍塌事故造成了很大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，事故數(shù)量和傷亡人數(shù)均在2013年達(dá)到頂峰，近三年已呈明顯下降趨勢(shì)。在模板支撐體系坍塌事故中，一般事故和較大事故均占比較高且數(shù)量相當(dāng)，但較大事故致死率為一般事故的2.8倍，死亡人數(shù)占總死亡人數(shù)比例高達(dá)74%。由此可見(jiàn)，模板支撐體系坍塌事故的預(yù)防應(yīng)以防控較大事故發(fā)生為重點(diǎn)，并采取相應(yīng)措施降低事故致死率。

(2)扣件式鋼管模板支撐體系坍塌是事故主要形式，其事故起數(shù)和造成的死亡人數(shù)均占總數(shù)的84%。此外，已淘汰使用的竹、木支撐模板支撐體系坍塌事故也占一定比例，竹、木支撐體系的使用主要集中在無(wú)資質(zhì)企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)及以下施工現(xiàn)場(chǎng)和部分輔助構(gòu)筑物中。因此，應(yīng)當(dāng)充分借鑒日本及其他西方國(guó)家模板支撐體系的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，加快模板支撐體系升級(jí)換代，采用結(jié)構(gòu)更合理、安全系數(shù)更高的新型腳手架代替扣件式鋼管腳手架。同時(shí)在無(wú)資質(zhì)企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)及以下施工現(xiàn)場(chǎng)和部分輔助構(gòu)筑物中加強(qiáng)對(duì)使用竹、木支撐情況的檢查。

另一方面，高大模板支撐體系坍塌事故在事故總數(shù)中的占比和導(dǎo)致的人員傷亡數(shù)均遠(yuǎn)高于普通模板，但在每起事故導(dǎo)致的死亡和受傷人數(shù)上，兩者之間無(wú)顯著差異。因此應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家有關(guān)模板支撐體系方案編制論證和施工檢查驗(yàn)收的規(guī)定，在重點(diǎn)加強(qiáng)高大模板支撐體系管理的同時(shí)，也不能放松對(duì)非高大模板支撐體系的監(jiān)管。

(3)在模板支撐體系坍塌事故數(shù)量和死亡人數(shù)占比中，一級(jí)資質(zhì)、二級(jí)資質(zhì)企業(yè)占比較高，且有波動(dòng)上升趨勢(shì)；無(wú)資質(zhì)企業(yè)占比平穩(wěn)下降，三級(jí)資質(zhì)企業(yè)占比在經(jīng)歷了4年的波動(dòng)上升后迎來(lái)了較大幅度的下降。因此，有關(guān)責(zé)任主體在進(jìn)行模板支撐體系自控和監(jiān)管過(guò)程中，仍然不能放松對(duì)高資質(zhì)等級(jí)企業(yè)的監(jiān)管。

在模板支撐體系坍塌事故中，違法發(fā)承包行為的發(fā)生比例高達(dá)51%，其中違法發(fā)包最為突出，其次是違法分包?？傮w上低資質(zhì)等級(jí)企業(yè)建筑市場(chǎng)違法行為的發(fā)生比例較高，但各個(gè)資質(zhì)等級(jí)發(fā)生比例偏差不大。因而要高度重視模板支撐體系的安全管理，在2013年開(kāi)展的腳手架等坍塌事故專(zhuān)項(xiàng)整治基礎(chǔ)上，對(duì)以違法發(fā)包、違法分包為代表的建筑市場(chǎng)違法行為進(jìn)行打擊。

(4)97.52%的模板支撐體系坍塌事故發(fā)生在混凝土澆筑階段，且主要集中在混凝土澆筑中期(51%)和澆筑后期(35%)。故混凝土澆筑的中、后期是預(yù)防模板支撐體系坍塌所應(yīng)關(guān)注的重點(diǎn)階段，尤其要重點(diǎn)關(guān)注混凝土澆筑作業(yè)進(jìn)行到最大支撐力點(diǎn)位時(shí)模板支撐體系的安全狀況，事先對(duì)預(yù)計(jì)承受最大支撐力部位的支撐體系加強(qiáng)構(gòu)造措施，在混凝土澆筑施工過(guò)程中利用儀器對(duì)變形和位移進(jìn)行跟蹤觀測(cè)，盡早判斷和預(yù)防模板支撐體系坍塌事故發(fā)生。

(5)模板支撐體系坍塌事故的發(fā)生與月份的相關(guān)性較為明顯，每年春節(jié)前的10，11，12，1月事故多發(fā)，春節(jié)期間事故相對(duì)最少；與時(shí)間相關(guān)性明顯，14∶00～16∶00期間發(fā)生最多，且事故數(shù)量形成四個(gè)較為明顯的臺(tái)階，下午時(shí)段>夜間時(shí)段>上午時(shí)段>凌晨時(shí)段。因此在進(jìn)行模板支撐體系安全管理過(guò)程中，對(duì)重點(diǎn)月份(春節(jié)前4個(gè)月)、重點(diǎn)時(shí)段(下午、夜間)應(yīng)加大監(jiān)管力度。

(6)91%的事發(fā)單位沒(méi)有在進(jìn)入下道工序施工前嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范要求對(duì)模板支撐體系進(jìn)行驗(yàn)收檢查并消除事故隱患。模板支撐體系坍塌類(lèi)似于脆性破壞，82%的事故發(fā)生時(shí)無(wú)顯著征兆，18%的事故發(fā)生時(shí)出現(xiàn)了桿件變形、體系晃動(dòng)/抖動(dòng)、突發(fā)異響等事故征兆，但響應(yīng)時(shí)間極短。糾偏加固過(guò)程中發(fā)生的坍塌事故傷亡極大，這警示我們?cè)谀０逯误w系出現(xiàn)坍塌事故征兆后，應(yīng)果斷中止作業(yè)、撤離人員，科學(xué)應(yīng)對(duì)和處置坍塌事故征兆，切忌盲目組織人員進(jìn)行模板支撐體系加固，防止事故的擴(kuò)大和發(fā)展。