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建筑施工模板支架坍塌事故原因分析
一、设计方面原因
(一)荷载计算不科学
框架模板的设计,首先应根据工地的具体条件、材料质量标准、工人技术等情况来决定模板的结构形式,然后再进行必要的设计计算,使之在现实的基础上,力求做到既经济合理,又具有一定的先进性。此外,不同构件在设计时,考虑的重点应该有所不同。定型模板、梁模板、主次楞木等主要考虑抗弯强度及挠度;对于支撑柱,主要考虑受压稳定性;对于桁架式楞梁,还应考虑上弦杆的抗弯、抗压能力。对于木构件,在支座处还应考虑抗剪及承压等问题。
从目前现场编制的施工方案来看,在设计计算方面主要存在以下问题:荷载计算有误;荷载组合未按最不利原则考虑;对泵送混凝土引起的动力荷载在设计计算中估计不足等,均造成模板支撑体系的安全度大幅度下降。
(二)技术规范不执行
模板支撑体系适用的规范和文件主要有:《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)、《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008)、《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)、《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》。特别是《建筑施工模板安全技术规范》和《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》明确了模板支撑体系的荷载计算和构造设施要求及验收管理等有关规定,但施工单位在方案编制及实际施工过程中均未严格贯彻执行。如对高大模板支撑系统的地基承载力、沉降等应能满足方案设计要求,根据具体情况做相应处理:地基土层宜置于原土层上,不宜置放于填土层或软弱地基上;当遇到有松软土层时,~,采用砾砂或三合土填筑夯实,夯平整后作为地基土,若还不满足要求则可采用加宽改浇一条素混凝土地基的方式处理;若条件允许,可先施工地下沟道和地下的全部预埋管道,后按技术要求处理好挖填土,再浇筑地坪混凝土垫层,并待达到一定强度后再开始支模;待按地基土垫层符合要求后,于其上再铺设符合设计要求的垫木。
(三)混凝土浇筑方案未考虑
在编制模板施工专项方案时必须同时考虑混凝土浇筑方案,应包括混凝土浇筑方法、浇筑顺序、浇筑速度等内容,并根据混凝土施工工艺和季节性施工措施等情况,以确定施工时所承受的荷载不超过设计规定。如混凝土梁施工应分层对称的浇筑,由跨中向两端对称分层浇筑,每层厚度不得大于400mm,上、下层应在初凝前相接,对分层浇筑的梁混凝土还应根据实际需要和可能在混凝土中适当加点促凝剂;混凝土平板厚度大于200mm时,同一跨板最好从中间往两边浇筑,严禁一次浇够厚度。
二、材料选用方面原因
(一)材料选用的重要性
造成模板坍塌事故的几大原因中,搭设模板的钢管和扣件质量低劣是重要原因之一,几乎任何一起模板坍塌事故原因分析中都有一条“选用材料不合格”的说辞。
对承重模板结构来说,防止一定条件下出现脆性破坏是十分重要的,因而在选用模板及搭设材料时必须注意材料的特性。《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)对经常选用的5大类模板材料:钢材、冷弯薄
壁型钢、木材、铝合金型材、竹木胶合模板板材作了明确规定和说明。
(二)模板支架钢管存在的不安全因素
目前由于钢管、扣件生产及流通领域存在诸多问题,导致施工现场使用的钢管和扣件多为质量不合格产品,如钢管壁厚达不到规范要求,钢管的平直度较差, 一些钢管已明显弯曲等,致使模板支撑承载能力明显降低。这些问题如不解决将造成一系列安全隐患,譬如:
钢管锈蚀:普碳钢管较易锈蚀,严重的会出现麻坑,将影响其承载力。
钢管壁厚变薄:,而市场采购和租赁的钢管管壁厚度严重不均,-,-%。此外,钢管经多年使用和反复周转,局部壁厚也在变薄。
管端端面不平:管端经多次气割或电焊割,端面严重不平整,当钢管被用作立杆时,在对接扣件部位将出现初弯曲,从而严重影响立柱的承载力,易造成失稳现象。
钢管弯曲:经过多年使用,钢管产生变形和弯曲,而模板系统设计时均按直线钢管来考虑,不考虑其弯曲变形的,弯曲后的钢管承载能力将大为降低。
三、施工方面原因
(一)现场管理不到位
从多起高大模板支撑系统坍塌事故分析,施工现场管理大体存在以下问题:施工企业不按规定编制模板工程安全专项施工方案或不按施工方案搭设模板支撑体系,对高大模板支撑体系施工方案未按要求组织专家论证;监理单位对现场监管不力,对方案编制不审核,对模板支撑体系不验收;建设主管部门对模板工程没有实行有效的监管。
(二)支撑搭设不规范
高支模的模板施工方案除了设计时要满足足够的强度、刚度和稳定性外,还应注意模板的构造要合理,立杆的垂直偏差要控制严格,所用材料选材要把关严格,特别是用作立杆的钢管更应对其规格、尺寸、翘曲、锈蚀等严格要求,对地基土要严格平整、夯实,并满足密实度系数要求,然后在其上再浇筑混凝土垫层,待达到规定的强度后方可支模。严格做到板梁的立柱在横杆相连方向间距相等。
在多次的检查中发现现场施工人员往往不按规范规定的构造要求进行搭设,有的缺少剪刀撑和扫地杆,使得支撑体系的整体稳定性无法保证;有的现场作业人员不重视模板支撑立杆底部的构造处理,造成雨季施工地基产生明显的不均匀沉降,导致模板支撑产生较大的次应力,极易发生垮塌。
(三)系统验收不重视
很多现场的扣件扭紧力矩达不到规范要求的40-65N•m,施工单位和监理单位也疏于检查,造成混凝土浇筑时扣件下滑,支架整体性不够,导致支架坍塌事故。
模板支撑系统施工安全管理对策
一、认真编制模板支撑系统的专项施工方案
施工单位应依据国家现行相关标准规范,由项目技术负责人组织相关专业技术人员,结合工程实际,编制模板支撑系统的专项施工方案。模板工程支架应先设计后施工。模板设计包括支撑系统稳定计算、支撑支模架的楼地面能承受的强度计算、构造措施和材料种类,使模板支撑系统具备足够的强度、刚度和稳定性,并应考虑现场各种不利条件,重视斜向支撑,增加模板支撑系统的整体稳定性。设计时应考虑各种不利因素,如现场钢管已使用多年的实际情况,将
Φ48××,并考虑到扣件的承载能力远低于钢管承载能力的现状,当扣件承载能力不足时,可采用双扣件。模扳设计不仅要有计算书,而且要对细部构造画出大样,包括材料选用、规格尺寸、接头方法、水平横杆布置间距和剪刀撑设置要求等。模板施工技术方案,须包括模板制作、安装、拆卸的安全措施,以及安全交底。
    二、严格按经专家论证并进行修改完善后的专项方案实施
在模板工程实施过程中,操作人员应严格按照模板设计技术方案进行实施,不准随意更改,如存在问题,必须经模板设计人员同意或经上一级技术主管批准后方可进行修改。模板工程在使用过程中,特别是处于大风时期,必须及时进行检查和监视,一旦发现变形超过允许范围,必须停止使用,经检查和修复后方可重新使用。此外模板拆除必须满足混凝土施工规范要求。技术交底必须有书面文字为依据,不能采用向一线操作工人直接口头交底方式,且交底不能局限于班组长。支模架和脚手架的拆除应作好充分准备,对混凝土强度是否达到施工方案提出的要求等方面,应做好详细的技术安全交底工作。
三、做好钢管等搭设材料的进场检测验收工作
钢管在使用前应先进行检查,凡是变形的应进行调直,过度变形和严重磨损的应严禁使用,扣件应经过检查后才能使用,达不到锁扣能力的扣件不能使用,大量实践证明因钢管、扣件质量问题导致事故发生的现象不少,其危害性不容忽视。
四、严格执行《危险性较大工程安全专项施工方案编制及专家论证审查办法》。施工单位应当按规定编制安全专项施工方案,特别是对于高度超过8米,或跨度超过18米的高大模板支撑系统,应当组织专家组进行论证审查。监理单位应当认真审核安全专项施工方案,并督促施工单位严格按照安全专项方案组织落实,严把验收关。
五、充分考虑、精心计算。在设计计算方面要针对目前使用较多的泵送混凝土浇注方法等,按最不利原则确定荷载组合;在构造要求方面要考虑地基变形、整体稳定性等问题,保证模板支撑为空间几何不变体系;在钢管扣件质量方面要严格加以控制,并制定切实可行的质量检测和验收方法。
六、加大对高大模板施工的监管力度。各单位应充分发挥技术、质量、施工、安全等职能人员作用,积极推行网格式管理,明确本单位重点环节和重点部位的监控。尤其是对于高大模板等危险性较大工程,应当加大检查频次,发现隐患及时督促整改,坚决遏制重大事故发生。