模板坍塌事故实例分析及防范对策

模板坍塌事故实例分析及防范对策

摘要：近年来，建筑工程模板支撑坍塌事故频发，这不得不引起我们的高度重视。本文结合模板坍塌事故实例，通过对现场勘查和取证，得出了导致问题及模板坍塌事故发生的主要原因，对模板坍塌事故的技术和管理上的原因进行了分析，并提出防范事故发生的对策，对预防和减少今后模板坍塌事故的发生具有一定指导意义。

关键词：模板；坍塌事故；原因；支撑体系验算；防范对策

近年来，随着建筑事业的迅猛发展，模板工程应用日益广泛。但由于建筑施工各方主体安全监管不到位，没有认真执行安全技术标准规范，导致模板支撑系统失稳坍塌的情况时有发生，造成重大的人身伤亡和财产损失。坍塌是建筑施工“四大伤害”之一，而模板支撑又是坍塌事故多发的主要危险源之一，这不得不引起我们的高度重视。本人根据多年的施工现场经验结合模板支撑坍塌事故实例，谈谈防范模板支撑系统坍塌事故的对策。

1 工程简况

某建筑工程，包括地上3层，地下1层，建筑面积3511m2。事故发生区域模板及支撑体系范围为建筑物中部偏南侧大厅内15.7m×15.7m处。梁板结构东西向中部和南北向中部各设一道通长大梁，将屋面分为4格；每格内由井字梁均分为9小格(见图1)。

图1事故区域立面和平面图

混凝土浇筑包括梁、板、柱，总浇筑面积296m2，混凝土量为90m3。浇筑作业于事故发生当日16时开始，21时40分发生事故时已浇筑混凝土约83m3，占此次应浇筑总量的92%，浇筑作业快要完成。

2 现场勘查和取证情况

2.1 整体情况

模板支撑呈扇形坍塌，北侧落地，整体挤向南侧。抢救进行了约11个小时，移动了部分钢管和模板，事故发生后关键部位已无原貌。

2.2 支撑体系结构

用满堂模板支架作为梁板的支撑体系。横杆步距和立杆纵距并未区分梁和板。由于搭设不规范，步距h在1.3～1.6m之间，立杆纵距la在1.3～1.65m之间，偏差较大。立杆垂直度和横杆水平度情况已无法测量。

支撑体系没有设置竖向和水平剪刀撑，也未与已有建筑结构进行拉结。

梁模板与梁下支撑构造如图2所示。

图2 梁下支撑示意图

2.3 搭设用钢管扣件材质

新旧钢管混合使用，旧钢管占大多数。新钢管有合格证；旧钢管管壁厚度为3.1～3.2mm的所占比例较大，无质量验收手续。

未见扣件合格证明，但检查发现很少有损坏的，受力较大处钢管有变形、弯折和个别的断裂的情况，但绝大多数扣件并未损坏。

委托专业检测机构对外观情况较差的钢管和扣件进行检测发现，个别钢管含碳量、抗拉強度、伸长率不符合《碳素结构钢》(GB700-88)中对Q235-A级钢的规定；扣件抗滑、抗破坏、扭转刚度等主要指标均符合《钢管脚手架扣件》(GB15831-2006)的要求。

4.取证发现存在的问题

模板及支撑体系搭设方案过于简单，没有可操作性，甚至没有绘制必要的图纸；从方案审核、批准的角度看，虽然相关人员签名齐全，但无论是施工单位的技术负责人还是监理单位的总监理工程师均没有指出方案存在的问题，可以说没有进行实质性审核。

从搭设前安全技术交底记录看，仅仅是笼统的、一般性的要求。

施工单位和监理单位对搭设不合格的架体验收为合格。

事故发生时项目部管理人员和监理单位的监理人员均不在作业区域。

事故发生前不久，作业人员听到有异常响声并看到现浇梁板北侧中部局部有模板塌陷现象，随后就自行组织人员对模板支撑进行检查。在检查过程中浇筑作业仍在进行，不久便发生了坍塌，作业面上的作业人员随模板坠落，进行检查的工人被砸、埋在坍塌的散落物中。

没有人对异常情况下继续作业和进入模板支撑内部进行检查的危险做法提出异议。

3 技术原因分析及防范对策

3.1 对支撑体系验算

(1)对主梁支撑进行验算

使用PKPM安全计算软件进行验算。在验算中不考虑横杆步距和立杆纵距偏差等不利因素的影响，取值:梁截面宽度0.40m；梁截面高度1.20m；混凝土板厚度100mm；立杆纵距1.50m；步距1.45m；梁支撑架搭设高度12.00m；梁两侧立柱间距1.50m；梁底支撑小横杆间距0.30m；钢管类型!48×3.20；单扣件连接方式，抗滑承载力设计值8.0kN；钢筋混凝土自重25kN/m3；模板自重0.35kN/m2；施工均布荷载标准值1.0kN/m2；倾倒及振捣混凝土荷载标准值2.0kN/m2；钢材弹性模量2.06×105N/mm2；钢材抗弯强度设计值205.0N/mm2。

①不满足要求的项目

a)梁底支撑横向钢管

最大变形14.98mm，大于1500.0/150或10mm。抗弯计算强度357.52N/mm2，大于205.0N/mm2。

b)梁底支撑纵向钢管

最大变形12.52mm，大于1500.0/150或10mm。抗弯计算强度394.09N/mm2，大于205.0N/mm2。

c)扣件抗滑移

最大支座反力计算值14.18kN，大于扣件抗滑承载力设计值8.0kN。

②对立杆稳定性验算结果

立杆抗稳定性计算值为70.60N/mm2，<205.0N/mm2，满足要求。

(2)对井字梁支撑进行验算

梁截面宽度0.30m；梁截面高度0.60m；其他取值同三.1(1)，验算后得出所有项目均满足要求。

(3)对楼板支撑进行验算

由于支撑体系对井子梁是安全的，因此，对楼板来说更是安全的，故不用验算。

3.2 分析

(1)对支撑体系验算结果的分析

主梁下部梁底支撑横向钢管最大变形、计算强度，纵向钢管最大变形、计算强度，扣件抗滑承载力计算值均超过了设计容许值，超过的比例分别为49.80%、74.40%，12.52%、92.24%，77.25%。可见支撑体系存在着较大的隐患。

设计容许值并不是构件破坏或不破坏的临界值，因为《规范》对荷载、钢材強度等的取值上具有一定的安全储备。

(2)调整主梁下横杆步距和立杆间距后的分析

①主梁下横杆步距

在荷载和立杆截面尺寸一定的情况下，立杆的稳定性由长细比决定。图3的情况长细比是由横杆步距决定的。由稳定性计算可以看出，对立杆稳定性验算后安全裕量较大，为了减少钢管和扣件的用量，横杆步距还可以适当加大。

②主梁下立杆间距

在其他参数不变的情况下，我们将主梁下立杆间距调整为0.9m，其他取值同前，重新验算后得出，除最大支座反力为8.46kN，略大于扣件抗滑承载力设计值8.0kN外，其他构件最大变形和计算强度均满足要求。

适当地调整主梁下立杆间距就可以解决前面几项不满足要求的问题，可见主梁下立杆间距偏大是造成构件受力超过设计容许值的根本原因。

(3)关于剪刀撑的设置

支撑体系没有设置剪刀撑，为若干个四方形组成的空间受力结构，仅靠扣件和钢管间的握紧力抵抗横向变形的能力较差。

(4)分析结论

由于主梁下立杆间距过大，支撑体系部分构件变形和受力已在很大程度上超过了设计容许值，在浇筑混凝土的过程中随着荷载逐步增大，支撑体系在某个相对薄弱的部位首先发生破坏，即作业人员听到异响并发现局部有塌陷的情况。

3.3 防范对策

梁板结构中由于梁的高度远远大于板的厚度，因此支撑体系在梁下比板下应得到加強。在支撑体系全部采用钢管扣件搭设时，应经过计算对支撑钢管取适当的间距，而没有必要采用等间距。除受力必须满足要求外，如果能考虑到梁下立杆和板下立杆的间距能便于模板支架的整体布置就更好了。

对支撑体系进行计算，实际上是给定支撑体系的结构参数后进行验算的过程，如果不能满足要求，就应调整结构的参数，进行重新验算直至满足为止。在保证支撑体系的安全和梁板结构质量的前提下，合理地确定立杆间距和横杆步距，尽可能少使用一些设备料是技术人员应当认真关注的问题。按要求设置剪刀撑，并将支撑体系和已有结构连接。

采取从中部均匀向两端或从两端均匀向中部进行浇筑等对称方法对控制混凝土结构的尺寸偏差和减小支撑体系局部立杆受力过大方面都是有利的。

4 管理原因及防范对策

4.1 管理原因

此次事故管理上的原因主要如2.4所述，在方案的编制审查、安全技术交底、模板及支撑体系的搭设、验收、对施工过程的监控、平时对作业人员的安全教育等方面都存在问题。

4.2 防范对策

(1)施工单位

严格履行方案编制、审查、批准手续。对进入施工现场的设备料在投入使用前不仅从数量上进行验收，而且还要把好质量关，严禁不合格的设备料投入使用。

搭设前认真做好安全技术交底。技术交底应详细说明选用的材料、搭设要求、立杆间距、横杆间距、扫地杆、剪刀撑、拉结点等，局部须使用2个扣件的，也应详细说明，要明确每个人的责任。

严格按方案进行施工，如需变更应重新履行编制、审查、批准手续。

要杜绝常见的架体和模板由木工一并承包的做法，属于架体的部分应由架子工完成并做到持证上岗。

模板及支撑体系搭设完成后，项目部应组织有关人员认真进行检查验收，不合格的坚决予以整改。

浇筑过程中现浇顶板沉降超过国家标准，尤其是发生较突然的沉降时，应停止作业，疏散作业面上的人员，并对现场进行隔离，监测沉降情况，待稳定后再按照专家意见进行支撑体系的加固工作。

杜绝以包代管，管理人员要认真履行岗位职责，要对施工全过程予以控制。

专职安全生产管理人员要切实履行岗位职责，尤其对危险性较大工程的施工

要进行现场监督。

要做好对管理人员和作业人员的教育，提高他们的安全意识和责任心。

(2)监理单位

审查施工单位编制的施工方案是否符合有关技术标准的要求。

审查有关人员的相关证件是否合法并在有效内。

对施工过程进行巡视或旁站，及时制止违规施工作业。

监督施工单位按照施工方案组织施工，并核查验收手续。

5 结束语

总之，模板工程的安全，关系到广大建筑工人的生命财产安全，也关系到工程的结构质量安全，必须引起工程建设各方和行业管理部门的高度重视。必须在技术上和管理上采取切实可行的一切措施，减少模板坍塌一般事故的发生，坚决杜绝模板坍塌事故的发生。

参考文献

[1] 刘玉柱.高大模板支撑体系坍塌勘察分析及风险防范对策[J].建筑安全,2012年04期

[2] 徐武钧.高大模板支撑系统坍塌的原因及对策[J].中华建设,2012年11期