腳手架、模板倒塌事故的原因和防治

曹衛平

摘要：建筑工程中的腳手架及模板系統常發生倒塌事故。文章從腳手架的材料質量、設計計算方法、現場施工管理等多方面探討了發生倒塌事故的原因，提出了防治的方案。

關鍵詞：腳手架；模板；支撐架；施工單位

中圖分類號：TV714 文獻標識碼：A

文章編號：1674-1145（2009）12-0113-02

根據建設部統計資料，2007年，在洞口和臨邊作業發生事故的死亡人數占總數的15.51%；在各類腳手架上作業發生事故的死亡人數占總數的11.86%；安裝、拆卸塔吊事故死亡人數占總數的11.86%；模板事故死亡人數占總數的6.82%。近一年來，發生的外腳手架倒塌事故和多起模板坍塌事故表明，分析腳手架及模板系統倒塌事故原因，探討其防治措施，對保證建筑施工安全具有積極的現實意義。

一、事故原因分析

（一）材料上原因

1．鋼管壁厚變薄。在市場上采購鋼管，名義上是Φ48×3.5鋼管，實際測量時，不少鋼管壁厚實為2.8～3.0mm，其軸向抗壓能力降低18.7%～13.3％，其截面慣性矩損失約10%左右。鋼管使用多年，局部壁厚也變薄，實際的抗彎剛度遠小于理論值，致使鋼管的軸向抗壓承載力降低近1f3，成為腳手架安全的重大隱患。

2．鋼管彎曲。鋼管經過多年使用后，鋼管將產生變形和彎曲，而模板支撐系統設計時均按直線鋼管來考慮，不考慮其彎曲變形的，實際上鋼管彎曲后的承載能力大為降低。

3．扣件合格率低。規范JGJl30—2001表5.1.7規定對接扣件抗滑承載力為3.2kN，直角與回轉扣件抗滑承載力為8kN，從現場檢查發現，很難達到此規定，某工地發生重大事故后，對扣件進行檢查，其合格率為0％。建設部、國家質檢總局、國家工商總局最近赴有關省市進行的檢查也表明：近年來，一些地方生產和銷售建筑施工用的劣質鋼管、扣件行為突出，建筑設施租賃市場混亂，大量不合格的鋼管、扣件流入施工工地，施工單位不嚴格按標準規范使用鋼管、扣件，嚴重危及建筑施工安全生產。

（二）設計原因

1．數學模型與實際受力情況有出入。對于鋼管搭設的模板支撐系統、內外腳手架，在設計計算時，桿件的計算模型和簡圖，計算時一般假設各桿件交于一點，實際搭設產生的偏心問題，計算未必考慮到。扣件連接時，對回轉扣件規范JGJ130—2001定鎖扣件為8kN，十字扣件為6kN，一字扣件為2.5kN，這與鋼管本身強度相差較大，不相匹配。模板支撐系統與腳手架和主體進行必要的連接，規范一般要求做到剛性連接，但施工時很難做到剛性連接的要求。

2．支模架斜桿不足或布置不合理。大多數腳手架和模板支撐系統的倒塌事故，并非由鋼管承載能力不足造成，是由于斜桿（剪刀撐）數量不足或布置不合理造成的。規范JGJ130—2001雖對鋼管支撐系統中斜桿（剪刀撐）一般只提出構造上要求，未列入設計計算要求，因此，支撐系統設計時，大多忽略了對斜桿進行驗算，對于搭設高大的支撐系統往往存在抗側能力不足的問題。當拆除腳手架或腳手架受意外荷載作用時，常因斜撐設置問題或拆除順序不當導致整體失穩而倒塌。特別是混凝土柱與樓層梁板一起澆筑時，其支撐系統的抗側向變形較差，很容易發生變形、失穩甚至倒塌事故。尤其是砼泵送的水平沖擊力、混凝土局部堆載過高產生較大變形也會產生較大水平推力，這些是計算無法定量的，應進行構造加強。2007年，某工地模板發生坍塌事故（見圖1）。

3．隨意加大立桿節間長度。支撐系統設計時，一般不可能按框架或排架進行計算，施工時剪刀撐也常不按規范構造要求進行布置，大多僅憑施工經驗進行布置。現行規范第5.1.4條規定支撐系統中的立桿通常都按軸心受壓桿件進行設計。而在實際施工中，為了減少桿件、加快施工速度，立桿的節間長度一般比設計的長度要大，因此施工過程中當某處出現較大局部荷載時極有可能導致立桿失穩引發支撐系統倒塌事故。

4．節點嵌固能力不足。立桿與水平連桿采用回轉扣件連接，因此節點的嵌固能力較小。由于鋼管的長細比大，支撐系統的變形協調能力較差，不具備超靜定結構的優點，當某一根立桿失穩時，鄰近立桿也會發生失穩，形成連鎖反應導致整個鋼管支撐體系倒塌。

（三）施工管理原因

1．施工安全觀念薄弱。不少施工現場項目部對模板支撐系統技術要求觀念不強，作業人員思想松懈，未按施工組織設計和施工方案進行作業，簡化操作程序，且又未進行嚴格檢查或檢查不徹底，檢查責任不到位，致使薄弱環節未能及時發現。在外腳手架發生坍塌的事故中，相當大的比例就在于作業人員思想松懈，隨意拆卸小橫桿和連墻桿，又沒有及時檢查處理而導致的事故。

2．作業人員素質較低。現場管理人員更換頻繁，建筑現場一線作業人員素質較低，技術交底和安全培訓不到位。

3．安全措施、費用不到位。各種檢查不到位，安全責任制得不到落實，甚至流于形式，人員培訓不到位，安全措施不到位。低價競標，安全意識淡薄，安全生產投入費用不到位。

二、防治措施

（一）保證架體穩定的構造措施

關于扣件式鋼管模板支撐架的設計計算，僅在近期頒布實施的《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》（JGJ130-2001）中5.6條作了一些計算規定，但規定是借鑒了國外近似“幾何不可變桿系結構”力學模型的計算方法，由于我國現行相關標準對常用的扣件式鋼管模板支撐架的構造要求沒有國外標準那樣嚴格，加上扣件鋼管的安裝質量受人為因素的影響較大，使得按規定傳統習慣搭設的扣件式鋼管模板支撐架不易達到“幾何不可變桿系結構”的力學要求。因此，若按現行規范設計計算支撐架，還必須通過構造手段來提高架的整體剛度，以保證架體的使用安全。

1．必須設置縱橫向掃地桿和梁下縱橫向水平桿。因為根據有關試驗，如不設置這兩項桿件，立桿的極限承載能力將下降11.1%。為保證立桿的整體穩定，還必須在安裝立桿的同時設置縱、橫向水平桿。

2．支撐架的步距以0.9m~1.5m為宜，且最大不能超過1.8m。因為支撐架步距的大小與立桿的極限承載力之間存在近似反比的線性關系，當施工荷載較大時，適當縮小縱橫向水平桿的步距，以減少立桿的長細比，則可充分發揮鋼管的強度，使其更為經濟合理。根據測算，桿件的計算長度增大一倍則其極限承載力將降低50%~70%。

3．模板支撐架立桿應優先使用對接接長的方式。立桿接長的方式有對接和搭接兩種，根據有關測試，對接的最大承載力是搭接的3倍多。

此外，值得注意的是當頂部立桿使用搭接接上時，由于模板上的荷載是直接作用在支撐架頂層橫桿上，并通過扣件與鋼管間接的磨擦力將力傳到立桿上的，又因為扣件所能傳遞的力較小，且有一定的偏心，致使支撐架整體受力性能較差。此時搭接接長的構造要求是：扣件間距應大于800mm，且每根立桿的允許荷載以小于12kN為宜。

4．立桿的間距不得超過支撐設計規定，且最大不超過1m，并應符合現行行業標準《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》（JGJ130-2001）的規定。

立桿底部支承結構必須具有支承上層荷載的能力。當用樓板作支承結構時，由于模板支承立桿所承受的施工荷載往往大于樓板的設計荷載，因此要以計算確定保持兩層或多層立桿。為合理傳遞荷載，立桿底部應設置木墊板，并且使上下層立桿處在同一垂直線上。

5．必須合理設置剪刀撐。剪刀撐有利于提高架體的整體穩定，特別是支撐高度大于4.5m的支撐架，合理設置剪刀撐能有效防止泵送砼對模板支撐的沖擊所造成的架體整體失穩。根據相關試驗表明，合理設置剪刀撐的支撐體系其極限承載能力可提高17%。因此，滿堂的模板支承架應沿架體四周外立面滿設豎向剪刀撐，豎向剪刀撐均由底至頂連續設置。支撐架較高時，或者高寬比≥6時，為提高架體的整體剛度，在架體頂部、底部設掃地桿處、以及中部每隔4~6m處必須設置滿堂水平剪刀撐，剪刀撐必須與立桿相連接。

6．嚴格控制支撐架的變形，確保架體的穩定性。除架體承載引起架體變形外，還有地基的不均勻沉降導致立桿受力不均發生局部失穩。模板下部的支撐梁變形過大，也會引起支撐架的變形。當特殊結構施工或支撐荷載較大時，支撐架要盡可能通過已具備一定強度的相鄰構件（墻、柱等）實施卸載，并盡量與建筑物實現可靠連接。

（二）模板支撐系統設計改進意見

1．設計時應考慮各種不利因素，如現場鋼管已使用多年的實際情況，應考慮到扣件的承載能力遠低于鋼管承載能力，當扣件承載能力不足時，可采用雙扣件。

2．立桿穩定計算時應綜合考慮各種偏心的存在，按偏心受壓構件來進行設計計算。

3．規范JGJ130—2001中第5.1.7條規定回轉扣件抗滑力設計值為8kN，而通過對工地現場使用的扣件進行檢測發現，其實際抗滑力遠達不到8kN。據統計結果分析，可靠的抗滑力只能達到5kN。山東省通過試點在腳手架操作規程中規定其值為5kN，在實踐中應用較好地解決了回轉扣件的抗滑能力不足的問題，因此在模板支架設計時，建議回轉扣件抗滑力設計值定為5kN比較合適。

（三）加強施工管理

1．模板工程支架應先設計后施工。模板設計不僅要有計算書，而且要對細部構造畫出大樣，包括材料選用、規格尺寸、接頭方法、水平橫桿布置間距和剪刀撐設置要求等。模板施工技術方案，須包括模板制作、安裝、拆卸的安全措施，以及安全交底。

2．在模板工程實施過程中，操作人員應嚴格按照模板設計技術方案進行操作，不準隨意更改，如存在問題，必須經模板設計人員同意或經上一級技術主管批準后方可進行修改。模板工程在使用過程中，特別是處于大風時期，必須及時進行檢查和監視，一旦發現變形超過允許范圍，必須停止使用，經檢查和修復后方可重新使用。此外，模板拆除必須滿足混凝土施工規范要求。

3．鋼管在使用前應先進行檢查，凡是變形的鋼管應調直，過度變形和嚴重磨損的鋼管不得使用。扣件應經過檢查后才能使用，達不到鎖扣能力的扣件不能使用。

4．技術交底必須有書面文字為依據，必須向一線操作工人直接口頭交底，交底不能僅僅為班組長；嚴禁在模板支模上集中堆放建筑材料。

（四）各主體對鋼管、扣件進行全過程監管

1．政府部門必須加大監管力度，嚴格市場準入制度，加強對鋼管、扣件的生產、租賃和使用全過程的管理。在嚴管重罰的同時，還要廣泛發動社會各方面的力量參與專項整治，廣泛發動群眾舉報生產、銷售和施工工地使用劣質鋼管、扣件的違法活動。

2．扣件生產單位必須持有生產許可證，并按核準的經營范圍從事生產銷售活動；生產單位必須生產符合國家有關標準規范的產品，并對其質量負責；在產品上必須標明生產廠家和生產日期；鋼管、扣件出廠時，應當附有產品質量合格證明。

3．鋼管、扣件租賃單位對材料的采購，出租和回收三階段的質量保證，對材料的質量負責，杜絕不合格的產品入庫，并應及時報廢。

4．施工單位要嚴格按國家標準規范搭建施工腳手架，必須購買、租用合格的鋼管、扣件；使用前應按有關技術標準的規定，按批次進行抽樣，送法定檢測單位檢測，經檢測不合格的鋼管、扣件一律不得使用；已搭設的腳手架，要認真做好檢測加固工作。

三、結語

腳手架、模板倒塌事故嚴重危害著施工人員的生命，對超高、超重、大跨度工程及特殊、復雜、技術含量高的大型公共建筑，如果發生事故將帶來不可估量的損失。但只要我們首先從桿件、扣件材料進場把關，切實執行腳手架、模板支撐專項設計與架設方案的編制、審批及檢查驗收等系列保證措施，同時加強對施工人員的培訓，政府部門加大監管力度，并且發動社會力量齊抓共管，此類事故一定會減少或避免發生。

參考文獻

[1]建筑施工安全檢查標準（JGJ59—99）．

[2]落地雙排腳手架技術規程（DBJ13—34—2000）．

[3]建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范（JGJ130—2001）.

[4]建設部．全國2007年建筑施工安全生產形勢分析報告．