模板坍塌事故是建筑施工中極易引發(fā)群體傷亡的危險(xiǎn)源之一，尤其隨著城市現(xiàn)代化的發(fā)展，大層高的建筑越來越多，一些高度大于4.5m，且采用扣件式鋼管模板支撐架的模板工程頻頻發(fā)生了坍塌事故，造成重大的人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。 2000年11月16日某紡織公司正在澆筑砼的鍋爐房屋面平臺(tái)突然發(fā)生壩塌事故，造成11人死亡、2人重傷、1人輕傷，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)257.5萬元。該屋面排架支撐采用Φ48×3.5的鋼管搭設(shè)。熱電廠架搭設(shè)基本以主梁軸線為基準(zhǔn)，距梁軸線0.5m左右兩側(cè)設(shè)置兩根立桿，其余部分以間距不超過1.8m為原則平均分配立桿間距，立桿間距實(shí)際最大值為1.7m左右，水平桿的豎向間距為1.8m左右。立桿大部分采用對(duì)接扣件上下搭接，僅在接近屋面板模板部位，為了調(diào)整高度而采用兩個(gè)旋轉(zhuǎn)扣件作搭接。據(jù)勘查，水平桿在縱橫方向每隔一個(gè)步距均缺設(shè)一根，排架支撐中沒有設(shè)置連續(xù)的豎向和水平剪刀撐。排架搭設(shè)沒有設(shè)計(jì)計(jì)算文件及指導(dǎo)施工的書面技術(shù)文件。

　　據(jù)屋面結(jié)構(gòu)平面分析，得出排架支撐最大受載區(qū)域大體為3.25m2（2.5×1.3m），其下部支撐立桿為2根Φ48×3.5的鋼管。下面按《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130—2001）對(duì)架體進(jìn)行力學(xué)分析：

（一）荷載分析

　�。�1）結(jié)構(gòu)靜荷載

　　主梁 0.4×1.5×1.3=0.78m3

　　次梁 0.25×0.9×2.5=0.563m3

　　樓板 [（2.5×1.3）­（0.4×1.3）­（2.1×0.25）]×0.12=0.27m3

　�。�0.78+0.563+0.27）×25000=40325N ……………①

　　（2）木模板荷載

　　3.25×300=975N ……………………………………②

　�。�3）施工活荷載

　　3.25×1000=3250N …………………………………③

　　1.2[①+②]+1.4③=54110N

　　傳遞至單根立桿的荷載為27055N

（二）穩(wěn)定分析

　　有鋼管、扣件作排架的支撐設(shè)計(jì)必須進(jìn)行詳細(xì)的受力分析和計(jì)算，是施工安全管理中的強(qiáng)制性要求，這對(duì)于本安全支撐高度大于4.5m的高支撐架尤為重要。而模板支撐的實(shí)際搭設(shè)處理與理論計(jì)算假定是否相近又是極其重要的計(jì)算依據(jù)。由于采用扣件相互連接，各個(gè)節(jié)點(diǎn)都存在一系列的可變因素，如偏心、位移、堅(jiān)固扭矩不足等，這些因素均影響到計(jì)算中桿件長(zhǎng)細(xì)比的確定。長(zhǎng)細(xì)比的難以確定直接影響桿件的穩(wěn)定分析。因此，實(shí)際工程中的計(jì)算模式的假定必須嚴(yán)格按最有利于安全的角度出發(fā)。

　　由于軸心受壓桿件的長(zhǎng)細(xì)比按規(guī)范要求應(yīng)限制在λ=150之內(nèi)，也就是當(dāng)考慮鋼管的計(jì)算長(zhǎng)度l0≤2370mm時(shí)，才能符合規(guī)范要求。若要滿足此要求，就必須在計(jì)算桿件兩端形成良好的鉸接狀態(tài)（如安裝水平剪刀撐，形成水平剛度較強(qiáng)的狀態(tài)）。本案例支撐水平桿步距雖要求為1800mm，但實(shí)際水平桿“在縱橫方向每隔一個(gè)步距均缺設(shè)一根”，因此按2步高作為“良好的鉸接狀態(tài)”進(jìn)行驗(yàn)算，則λ=（2×1800）/15.78=228，查表， =0.146。

　　穩(wěn)定驗(yàn)算：N/（ ·A）=378.8N/mm2>f=205N/mm2。

　　以上分析不難看出事故的技術(shù)原因主要是：

　　1．本案例屋面設(shè)計(jì)標(biāo)高較大，離地面達(dá)21m，與二層平臺(tái)（標(biāo)高+4.50m）間距達(dá)16.5m。因此，支撐豎向高度較大，采用ø48×3.5鋼管作豎向立桿，水平間距1.0~1.7m明顯過大，水平桿上下間距1.8m，沒有設(shè)置連續(xù)的豎向和水平剪刀撐，導(dǎo)致支撐系統(tǒng)整體性極差，即沒有形成可靠的空間受力結(jié)構(gòu)。 　2．在未計(jì)入施工中泵送砼直接對(duì)模板支撐的沖擊力時(shí)，支撐立桿受力已達(dá)27kN以上。假設(shè)鋼管立桿的計(jì)算長(zhǎng)度為3600mm，則鋼管穩(wěn)定驗(yàn)算中的計(jì)算值已達(dá)378.8N/mm2，此值已大大超過~235鋼的設(shè)計(jì)強(qiáng)度值205N/mm2和屈服強(qiáng)度值235Nmm2。因此支撐立桿已不穩(wěn)定，發(fā)生坍塌事故已是必然。

　　在我國(guó)，扣件式風(fēng)管模板支撐架是建筑施工中常用的支撐方式，但因?yàn)槿鄙傧鄬?duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使現(xiàn)有的設(shè)計(jì)計(jì)算存在著不確定、不安全的因素，尤其是對(duì)于支撐高度大于4.5m的梁板模板支撐架，更是由于安全技術(shù)和事故預(yù)案的不完善，導(dǎo)致模板坍塌事故頻頻發(fā)生。加上施工現(xiàn)場(chǎng)缺乏必要的緊急救援系統(tǒng)，無法在坍塌事故發(fā)生后及時(shí)施救，以至于造成大量的人員傷亡，為預(yù)防模板坍塌事故的發(fā)生，確�？奂�式鋼管模板支撐架的使用安全和施工人員安全，有必要對(duì)同類事故的預(yù)案編制內(nèi)容和緊急救援系統(tǒng)的建立進(jìn)行分析及探討。

第一部分 預(yù)案編制

　　（一）保證架體穩(wěn)定的構(gòu)造措施

　　關(guān)于扣件式鋼管模板支撐架的設(shè)計(jì)計(jì)算，僅在近期頒布實(shí)施的《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130-2001）中5·6條作了一些計(jì)算規(guī)定，但規(guī)定是借鑒了國(guó)外近似“幾何不可變桿系結(jié)構(gòu)”力學(xué)模型的計(jì)算方法，由于我國(guó)現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)常用的扣件式鋼管模板支撐架的構(gòu)造要求沒有國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)那樣嚴(yán)格，加上扣件鋼管的安裝質(zhì)量受人為因素的影響較大，使得按規(guī)定傳統(tǒng)習(xí)慣搭設(shè)的扣件式鋼管模板支撐架不易達(dá)到“幾何不可變桿系結(jié)構(gòu)”的力學(xué)要求。因此，若按現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)計(jì)算支撐架，還必須通過構(gòu)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(shè)置縱橫向掃地桿和梁下縱橫向水平桿。因?yàn)楦鶕?jù)有關(guān)試驗(yàn)，如不設(shè)置這二項(xiàng)桿件，立桿的極限承載能力將下降11.1%。設(shè)置時(shí)應(yīng)注意：縱向掃地桿應(yīng)采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200mm處的立桿上，橫向掃地桿慶采用直角扣件固定在緊靠縱向掃地桿下方的立桿上。

　　為保證立桿的整體穩(wěn)定，還必須在安裝立桿的同時(shí)設(shè)置縱、橫向水平桿。

　�。�2）支撐架的步距以0.9~1.5m為宜，且最大不能超過1.8m。因?yàn)橹�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(guān)系，當(dāng)施工荷載較大時(shí)，適當(dāng)縮小縱橫向水平桿的步距，以減少立桿的長(zhǎng)細(xì)比，則可充分發(fā)揮鋼管的強(qiáng)度，使其更為經(jīng)濟(jì)合理。根據(jù)測(cè)算，桿件的計(jì)算長(zhǎng)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(yīng)優(yōu)先使用對(duì)接接長(zhǎng)的方式。立桿接長(zhǎng)的方式有對(duì)接和搭接兩種，根據(jù)有關(guān)測(cè)試，對(duì)接的最大承載力是搭接的3倍多。

　　此外，值得注意的是當(dāng)頂部立桿使用搭接接上時(shí)，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?yàn)榭奂�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(shí)搭接接長(zhǎng)的構(gòu)造要求是：扣件間距應(yīng)大小800mm，且每根立桿的允許荷載以小于12kN為宜。

　　在搭設(shè)支撐架時(shí)還應(yīng)注意，立桿和水平桿的接長(zhǎng)位置應(yīng)做到相鄰桿錯(cuò)開，且不在同一步跨內(nèi)。

　�。�4）立桿的間距不得超過支撐設(shè)計(jì)規(guī)定，且最大不超過1m，并應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130-2001）的規(guī)定。

　　立桿底部支承結(jié)構(gòu)必須具有支承上層荷載的能力。當(dāng)用樓板作支承結(jié)構(gòu)時(shí)，由于模板支承立桿所承受的施工荷載往往大于樓板的設(shè)計(jì)荷載，因此要以計(jì)算確定保持兩層或多層立桿。為合理傳遞荷載，立桿底部應(yīng)設(shè)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(shè)置剪刀撐。剪刀撐有利于提高架體的整體穩(wěn)定，特別是支撐高度大于4.5m的支撐架，合理設(shè)置剪刀撐能有效防止泵送砼對(duì)模板支撐的沖擊所造成的架體整體失穩(wěn)。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)表明，合理設(shè)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(yīng)沿架體四周外立面滿設(shè)豎向剪刀撐，豎向剪刀撐均由底至頂連續(xù)設(shè)置。支撐架較高時(shí)，或者高寬比≥6時(shí)，為提高架體的整體剛度，在架體頂部、底部設(shè)掃地桿處、以及中部每隔4~6m處必須設(shè)置滿堂水平剪刀撐，剪刀撐必須與立桿相連接。

　　（6）嚴(yán)格控制支撐架的變形，確保架體的穩(wěn)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(dǎo)致立桿受力不均發(fā)生局部失穩(wěn)。模板下部的支撐梁變形過大，也會(huì)引起支撐架的變形。

　　當(dāng)特殊結(jié)構(gòu)施工或支撐荷載較大時(shí)，支撐架要盡可能通過已具備一定強(qiáng)度的相鄰構(gòu)件（墻、柱等）實(shí)施卸載，并盡量與建筑物實(shí)現(xiàn)可靠連接。 �。ǘ�）保證施工安全的管理措施

　�。�1）模板支撐工程必須做到先設(shè)計(jì)后施工。設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)包括：

　　a.支撐系統(tǒng)強(qiáng)度計(jì)算

　　計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮：

　�、倌０寮爸�撐重量

　　②砼及鋼筋自重

　�、凼┕と藛T和設(shè)備荷載

　�、茼艃A倒和振搗產(chǎn)生的荷載

　�、蒿L(fēng)荷載

　　并按荷載的最不利狀態(tài)和組合計(jì)算。

　　還必須以單扣件抗滑力小于8.5kN、雙扣件抗滑力小于12kN，對(duì)扣件連接點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)算。

　　b.支承模板支撐系統(tǒng)的樓、地面等的強(qiáng)度計(jì)算。

　　c.支撐材料的選用、規(guī)格尺寸、接頭方法、水平桿步距和剪刀撐設(shè)置等構(gòu)造措施。

　　d.繪制支撐布置圖、細(xì)部構(gòu)造大樣圖。

　　e.砼澆筑方法及程序、模板支撐的安裝拆除順序以及其他安全技術(shù)措施。

　　f.支撐系統(tǒng)安裝驗(yàn)收方法和標(biāo)準(zhǔn)。

　�。�2）將模板支撐工程施工列入危險(xiǎn)作業(yè)管理范圍。在簽發(fā)“砼澆筑令”前，除對(duì)模板體系驗(yàn)收外，還必須對(duì)支撐體系實(shí)施整體驗(yàn)收，且技術(shù)設(shè)計(jì)人員必須參與驗(yàn)收。

　　（3）精心設(shè)計(jì)砼澆筑方案，確保模板支撐均衡受載，并優(yōu)先考慮從中部開始向四周擴(kuò)展的澆筑方法。在砼澆筑過程中，應(yīng)派專業(yè)技術(shù)人員觀測(cè)模板、支撐系統(tǒng)的應(yīng)力、變形情況，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停工排險(xiǎn)。

　　（4）對(duì)重點(diǎn)防范部位必須制訂事故預(yù)案。

　　扣件式鋼管模板支撐架坍塌重點(diǎn)防范部位一般包括：

　�、僦�撐高度大于4.5m或者高寬比≥6的支撐架

　�、谏鐣�(huì)影響較大工程。如市區(qū)中心、市民密集區(qū)、重大公共設(shè)施項(xiàng)目等。

　　③特殊結(jié)構(gòu)工程如大跨度、大截面框架梁、大截面懸挑梁板、大跨度大面積澆筑的梁板結(jié)構(gòu)等。

　�、茏鳂I(yè)環(huán)境惡劣、施工人員集中、施救困難的工程。

　　（三）扣件式鋼管模板支撐架坍塌事故預(yù)案編制的基本內(nèi)容和要求

　�。�1）預(yù)案的基本內(nèi)容

　　①重點(diǎn)防范部位概況

　　a.重點(diǎn)防范部位所處的區(qū)域位置、周圍環(huán)境、施工通道。

　　b.重點(diǎn)防范部位作業(yè)性質(zhì)、作業(yè)人數(shù)、使用工具、作業(yè)方法等。

　�、谥攸c(diǎn)防范部位施工順序

　　詳細(xì)列出每項(xiàng)作業(yè)操作程序以及所涉及的工種。

　　③重點(diǎn)防范部位施工過程中的隱患

　　a.施工過程中每一行為可能造成的不良后果，以及可能引發(fā)的事故類型。

　　b.事故可能波及的范圍。

　�、芸刂拼胧┘柏�(zé)任人

　　針對(duì)隱患進(jìn)行安全分析，制定出對(duì)應(yīng)的控制措施以確保作業(yè)安全。為保證控制措施的落實(shí)，還須明確相應(yīng)的責(zé)任人。

　　⑤施救措施

　　a.針對(duì)不同的施工行為、人員數(shù)量和事發(fā)類型、部位，制定出相應(yīng)的施救方法。

　　b.對(duì)事發(fā)后可能出現(xiàn)的各種情況制定出預(yù)防事態(tài)擴(kuò)大的措施。

　　c.針對(duì)事故發(fā)生的不同階段可能出現(xiàn)的各種情況制定出預(yù)防事態(tài)惡化的措施。

　　d.確定施救和疏散人員、物資的辦法和路線，以及緊急聯(lián)絡(luò)與通訊的方法。

　　e.施救過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)。

　�。�2）預(yù)案的基本要求

　�、僖�有針對(duì)性和實(shí)用性

　　要針對(duì)不同的工程特點(diǎn)、不同的施工方法、不同的施工機(jī)具、不同的作業(yè)性質(zhì)和不同的施工環(huán)境。預(yù)案要貫穿施工全過程，力求細(xì)致全面、具體。措施要簡(jiǎn)單易行，具有較強(qiáng)的操作性和實(shí)用性。

　�、诖_定最不利狀態(tài)，進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算和分析。

　　在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，確定重點(diǎn)防范部位，以假設(shè)的最不利狀態(tài)對(duì)模板支撐架進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和穩(wěn)定性分析。并對(duì)可能出現(xiàn)的事故危害作出科學(xué)的評(píng)價(jià)，為施救措施的制訂提供準(zhǔn)確的依據(jù)。

　�、劾L制預(yù)案實(shí)施網(wǎng)絡(luò)圖

　　根據(jù)假設(shè)的事故情況，確定所采取的預(yù)防手段，并以此繪制出預(yù)案實(shí)施網(wǎng)絡(luò)圖，以便操作和實(shí)施。預(yù)案制訂后要進(jìn)行審核，合格后才能投入應(yīng)用。

　　④應(yīng)隨施工情況的變化而及時(shí)修訂

　　預(yù)案經(jīng)審定投入應(yīng)用后若施工情況發(fā)生變化，要及時(shí)進(jìn)行修訂，以適應(yīng)新情況下的安全需要。

第二部分 緊急救援系統(tǒng)的建立 　由于模板支撐架坍塌發(fā)生后，施工人員常發(fā)生因異物吸入造成呼吸功能衰竭而死亡，本文案例11個(gè)死亡人員中因異物吸入致死的8人，占73%。從中可知事故發(fā)生后不能有效施救是造成慘案的又一原因，因此緊急救援系統(tǒng)的建立是減小傷亡的有效措施。模板支撐架坍塌事故緊急救援系統(tǒng)應(yīng)包括：

　�。ㄒ唬┚o急設(shè)施

　　（1）事故報(bào)警系統(tǒng)

　　事故發(fā)生時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)用于救助的報(bào)警裝置。事故報(bào)警系統(tǒng)必須與工地的辦公區(qū)、值班室、門衛(wèi)等主要崗位相連。

　�。�2）支撐應(yīng)力監(jiān)測(cè)及自動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)

　　用于自動(dòng)監(jiān)控模板支撐承載后的應(yīng)力、變形，一旦應(yīng)力、變形超出警戒值就予報(bào)警。

　�。�3）緊急救援工具

　　主要是用于清除壩塌物的起重的切割機(jī)具。如千斤頂、起重葫蘆、吊索具和金屬切割機(jī)等。

　�。�4）應(yīng)急照明

　　用于事故現(xiàn)場(chǎng)緊急停電時(shí)以及救援時(shí)的照明。

　�。�5）緊急醫(yī)療救護(hù)的基本器材，如急救藥箱、擔(dān)架等。

　�。ǘ�）緊急聯(lián)絡(luò)與通訊

　　發(fā)生事故需要外部救援時(shí)，除起動(dòng)工地報(bào)警系統(tǒng)外，應(yīng)撥打119報(bào)警和醫(yī)療救護(hù)120。同時(shí)按預(yù)案規(guī)定的通訊方法向有關(guān)部門聯(lián)絡(luò)。

　　（三）緊急撤離方法

　　撤離時(shí)以人員安全為主，不要急于搶救財(cái)物，并針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)具體情況有序地向安全區(qū)域撤離。

　�。ㄋ模┚o急工作組

　　緊急工作組的組成目的是對(duì)工地內(nèi)可能發(fā)生的重大險(xiǎn)情作出響應(yīng)。其工作宗旨是減少人員傷亡，并關(guān)注財(cái)產(chǎn)損失和環(huán)境污染。緊急工作組成員必須經(jīng)過緊急醫(yī)療救護(hù)和事故預(yù)案等緊急救援知識(shí)的培訓(xùn)，并能熟練掌握和運(yùn)用。緊急工作組應(yīng)經(jīng)常組織培訓(xùn)和演習(xí)。

　　緊急工作組的組成和職責(zé)：

　�。�1）救援組：主要負(fù)責(zé)人員和物質(zhì)的搶救、疏散、排除險(xiǎn)情及排除救援障礙。

　�。�2）事故處理組：按事故預(yù)案使用各種安全可靠的手段，迅速控制事故的發(fā)展。并針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，向救援組提供相應(yīng)的救援方法和必要的施救工具及條件。

　�。�3）聯(lián)絡(luò)組：負(fù)責(zé)事故報(bào)警和上報(bào)，以及現(xiàn)場(chǎng)救援聯(lián)絡(luò)、后勤供應(yīng)，接應(yīng)外部專業(yè)救援單位施救。指揮、清點(diǎn)、聯(lián)絡(luò)各類人員。

　�。�4）警戒組：主要負(fù)責(zé)安全警戒任務(wù)，維護(hù)事故現(xiàn)場(chǎng)秩序，勸退或撤離現(xiàn)場(chǎng)圍觀人員，禁止外人闖入現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)區(qū)。