安全使用模板支架魏鐵山

會(huì)計(jì)學(xué)1安全使用模板支架魏鐵山模板支架是建筑施工中用于支撐各種模板的架體，在澆筑混凝土過(guò)程中，為了防止模板變形移動(dòng)，支架的作用十分重要。架體的不穩(wěn)定、不牢靠，不但影響工程質(zhì)量，甚至?xí)l(fā)生模板垮塌安全事故。模板支架在建筑施工尤其是水平（梁板）結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆混凝土施工過(guò)程應(yīng)用廣泛，由于各種原因造成模板垮塌事故時(shí)有發(fā)生。第1頁(yè)/共32頁(yè)雖然近年來(lái)行業(yè)主管部門(mén)以及各地先后頒布實(shí)施了一些針對(duì)性、操作性較強(qiáng)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，使模板支架的安全可靠性有了很大提高。但受各種因素影響導(dǎo)致的模板支架垮塌事故仍時(shí)有發(fā)生，近一段時(shí)間以來(lái)還呈上升趨勢(shì)，個(gè)別事故甚至造成較大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。第2頁(yè)/共32頁(yè)2010年1月3日14時(shí)20分，XXX新機(jī)場(chǎng)航站區(qū)停車樓及高架橋工程A-3合同段配套引橋在澆筑混凝土過(guò)程中發(fā)生支架局部坍塌，事故造成7人死亡、8人重傷、26人輕傷，直接經(jīng)濟(jì)損失616.75萬(wàn)元。第3頁(yè)/共32頁(yè)2010年2月5日凌晨5時(shí)左右，XXX市XXX小區(qū)5號(hào)地塊工地三層商業(yè)用房挑檐模板支架在澆筑混凝土過(guò)程中坍塌，事故雖未造成人員傷亡，但直接經(jīng)濟(jì)損失近1.8萬(wàn)元。第4頁(yè)/共32頁(yè)2010年5月8日晚上22時(shí)35分，XXX區(qū)XXX南路一在建工程三樓樓面澆筑混凝土?xí)r，突然發(fā)生坍塌事故，在場(chǎng)施工的建筑工人中，4人被埋死亡、4人受傷。第5頁(yè)/共32頁(yè)這一系列事故的發(fā)生，應(yīng)該引起建筑從業(yè)人員的普遍重視。盡管事故發(fā)生的原因是多方面的，但總結(jié)來(lái)看，無(wú)一不是和模板支架有關(guān)，因此如何保障建筑施工中模板支架的穩(wěn)定、安全，是建筑施工安全領(lǐng)域應(yīng)面對(duì)的重點(diǎn)問(wèn)題。第6頁(yè)/共32頁(yè)空間整體穩(wěn)定是關(guān)鍵第7頁(yè)/共32頁(yè)傳統(tǒng)理論認(rèn)為，無(wú)論是腳手架還是模板支架，其受力狀態(tài)都是以壓桿形式為主，因此設(shè)計(jì)計(jì)算模型（如圖1所示）都應(yīng)依照這個(gè)理論來(lái)實(shí)現(xiàn)，即：當(dāng)N/φA≤f（式中N為計(jì)算立桿段的軸向力設(shè)計(jì)值；φ為立桿受壓的穩(wěn)定系數(shù)；A為立桿截面面積；f為鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值）時(shí)，可以認(rèn)為是穩(wěn)定的，但事實(shí)上這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。第8頁(yè)/共32頁(yè)大量的事故調(diào)查及實(shí)驗(yàn)證明，架體在澆筑混凝土，承受軸向壓力的同時(shí)，還要承受作用于架體頂端的橫向作用力，這種強(qiáng)大的橫向作用力往往是架體垮塌的致命因素。因?yàn)榧荏w立桿頂端不僅受到壓力的作用，而且立桿還變成了壓彎桿件，在架頂區(qū)域內(nèi)的扣件附近產(chǎn)生剪力（作用于同一物體上的兩個(gè)距離很近，但不為零，大小相等，方向相反的平行力），這就是為什么會(huì)在事故現(xiàn)場(chǎng)看到大量彎曲、折斷的鋼管以及斷裂扣件的原因。（如圖1、2所示）第9頁(yè)/共32頁(yè)圖1斷裂的扣件第10頁(yè)/共32頁(yè)圖2折斷的鋼管第11頁(yè)/共32頁(yè)建立空間整體穩(wěn)定體系，是保證模板支架在澆筑混凝土過(guò)程中不發(fā)生變形破壞的關(guān)鍵。要建立在壓桿穩(wěn)定前提下的空間整體穩(wěn)定體系，應(yīng)從以下兩個(gè)方面入手。第12頁(yè)/共32頁(yè)首先，限制立桿自由端長(zhǎng)度，即a值（如圖3所示），盡管JGJ130—2001《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》中對(duì)a值給予了2倍的放大處理，JGJ162—2008《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》中，還據(jù)此規(guī)定了長(zhǎng)細(xì)比為h+2a／i≤150（式中h為步距，a為自由端，i為回轉(zhuǎn)半徑）的限制值，對(duì)模板支架穩(wěn)定起到了一定的作用，但由于是由步距和自由端相加確定的這個(gè)數(shù)值，作用效果受到一定的影響。事實(shí)上在橫向力作用下，自由端實(shí)際等于懸臂梁，是最薄弱的，應(yīng)該用絕對(duì)數(shù)值來(lái)限制。第13頁(yè)/共32頁(yè)圖3自由端a第14頁(yè)/共32頁(yè)其次，加強(qiáng)架體的側(cè)向約束，這可以從兩個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)，一是加強(qiáng)剪刀撐和水平剪刀撐的構(gòu)造措施，使自身成為空間不變體系（如圖4所示），但個(gè)別情況下由于立桿太密集不便布置，或即使布置了其水平剪刀撐，也會(huì)因躲避密集的立桿必須彎曲而失去作用，因此應(yīng)對(duì)剪刀撐的實(shí)際搭設(shè)效果進(jìn)行專門(mén)的設(shè)計(jì)論證后再實(shí)施；第15頁(yè)/共32頁(yè)二是加強(qiáng)架體的外部側(cè)向約束，即做好對(duì)架體鄰近的結(jié)構(gòu)聯(lián)接（如抱柱、夾墻、兩個(gè)方向頂墻等），這種方法簡(jiǎn)單、易行、效果極佳。對(duì)于一些相對(duì)獨(dú)立的模板支架，也可以采取加設(shè)外部斜撐或搭設(shè)坐車架的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。第16頁(yè)/共32頁(yè)圖4第17頁(yè)/共32頁(yè)主材缺陷是問(wèn)題第18頁(yè)/共32頁(yè)近年來(lái)的多起模板垮塌事故幾乎都有一個(gè)共同的直接原因，就是構(gòu)成模板支架的主要材料不合格，尤其是鋼管管壁過(guò)薄、U型托架螺桿過(guò)細(xì)，以及扣件存在縮松、砂眼、硫磷含量高、缺斤短兩等質(zhì)量缺陷，這種狀況非常嚴(yán)重。根據(jù)建設(shè)部門(mén)、質(zhì)量監(jiān)督部門(mén)的數(shù)據(jù)顯示，目前市場(chǎng)上鋼管、扣件、U型托架的不合格率高得驚人，形勢(shì)十分嚴(yán)峻。第19頁(yè)/共32頁(yè)從技術(shù)角度看，鋼管、扣件、U型托架的缺陷很難彌補(bǔ)，因?yàn)榧荏w計(jì)算模型是以扣件做為節(jié)點(diǎn)設(shè)定的，質(zhì)量差的扣件一旦受到破壞，就將引起連鎖破壞，從而造成垮塌。此外還有管壁太薄的鋼管，在純軸向力的作用下破壞可能不太明顯，但在剪力作用下則極易發(fā)生破壞。U型托架過(guò)細(xì)，則會(huì)使壓桿出現(xiàn)初始偏心距，直接導(dǎo)致按壓桿設(shè)計(jì)的立桿變成壓彎桿件而不堪一擊。（如圖5所示）

第20頁(yè)/共32頁(yè)圖5損壞的鋼管以及過(guò)細(xì)的U型托架第21頁(yè)/共32頁(yè)對(duì)此，建議有關(guān)部門(mén)首先應(yīng)加強(qiáng)對(duì)建筑施工用鋼管扣件生產(chǎn)流通環(huán)節(jié)的監(jiān)管力度，堅(jiān)決不讓存在嚴(yán)重質(zhì)量缺陷的鋼管、扣件、U型托架流入市場(chǎng)，對(duì)不符合要求的生產(chǎn)銷售租賃企業(yè)堅(jiān)決取締。其次，對(duì)現(xiàn)存的、尚有使用價(jià)值的材料，經(jīng)檢測(cè)部門(mén)檢定后，可以采取降載使用逐步淘汰的方法解決。如：鋼管必須按實(shí)際壁厚，在加強(qiáng)側(cè)向約束的前提下進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算；扣件和U型托架凡缺陷明顯、鑄造銘牌缺少不清的，一律強(qiáng)行報(bào)廢，回爐重鑄。第22頁(yè)/共32頁(yè)加強(qiáng)搭設(shè)隊(duì)伍的專業(yè)化第23頁(yè)/共32頁(yè)通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)多起模板支架垮塌事故分析，造成事故的原因都與搭設(shè)缺陷有關(guān)，如：基礎(chǔ)不堅(jiān)實(shí)、桿件間距過(guò)大、缺少構(gòu)造桿件、立桿不垂直、扣件扭力矩不足等現(xiàn)象。桿件間距是建立穩(wěn)定設(shè)計(jì)模型的首要依據(jù)，這是以構(gòu)造措施來(lái)確定的，因此上述任何一個(gè)現(xiàn)象都可以顛覆穩(wěn)定設(shè)計(jì)，從而造成事故發(fā)生。第24頁(yè)/共32頁(yè)操作人員自身技術(shù)能力欠缺，也是事故發(fā)生的原因之一。模板支架和腳手架支搭都需要操作人員的技術(shù)保障，操作人員必須具有一定的力學(xué)常識(shí)和空間構(gòu)造知識(shí)。模板支架支搭過(guò)程又屬于無(wú)可靠立足點(diǎn)的高處作業(yè)，因此建議將登高架設(shè)類中操作人員列入特種作業(yè)范疇。這一方面在國(guó)內(nèi)很多地區(qū)都有明確的規(guī)定，建設(shè)部(建設(shè)工程高大模板支撐系統(tǒng)施工安全監(jiān)督管理導(dǎo)則)建質(zhì)C2009】254號(hào)中也有相關(guān)要求。目前，在許多施工工程中，一些地區(qū)成立了專業(yè)技術(shù)能力較強(qiáng)的專業(yè)模架公司，這為模架（包括腳手架）的安全提供了可靠的保證。第25頁(yè)/共32頁(yè)探索安全替代工藝第26頁(yè)/共32頁(yè)目前，現(xiàn)澆混凝土施工方法與過(guò)去相比有很大不同。過(guò)去基本上是采取人工手推車或塔吊吊運(yùn)的方式，混凝土澆筑速度慢，模板多是采用木方支頂（完全是軸向力作用），混凝土塌落度不大，對(duì)模板支架穩(wěn)定十分有利。而現(xiàn)在基本都是商品混凝土泵送澆筑，塌落度大、澆筑速度快，再加上支架缺陷，因此安全控制與過(guò)去相比難度加大。第27頁(yè)/共32頁(yè)從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，有必要探索新的方法途徑，從根本上降低施工過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。目前，我國(guó)無(wú)論從經(jīng)濟(jì)技術(shù)實(shí)力上，還是鋼產(chǎn)量上都不存在問(wèn)題。為安全起見(jiàn)，國(guó)外大量的鋼結(jié)構(gòu)屋面作法就值得推廣。第28頁(yè)/共32頁(yè)執(zhí)行的規(guī)范應(yīng)加以提升和優(yōu)化。上面提到的加強(qiáng)外部側(cè)向約束，是最簡(jiǎn)單、最有效的構(gòu)造措施。建設(shè)部2008年頒布的《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》中，對(duì)此也有明確的要求。但有些地方規(guī)范中則明確規(guī)定，梁板柱墻必須同時(shí)澆筑，這樣的確可以提高建筑結(jié)構(gòu)的整體性，但卻降低了混凝土澆筑過(guò)程中的施工安全可靠性。近期發(fā)生的事故中，不止一起與此類建筑方法有關(guān)，因此相關(guān)部門(mén)有必要對(duì)此作出明確