支撑体系人为性事故原因浅析及对策

■ 王 嵩 Wang Song 任晓崧 Ren Xiaosong

支撑体系人为性事故原因浅析及对策

■ 王 嵩 Wang Song 任晓崧 Ren Xiaosong

近年来，我国建筑工程支撑体系事故频发，给人民的生命和财产造成了严重的损失。文章分析其中人为事故性灾害的成灾原因，提出相应的预防事故和减轻损失的减灾对策，认为应以技术、教育和法制等预防性手段为重点，同时辅以一定的救助措施。

支撑体系；人为性事故灾害；成灾原因；减灾；对策

0 引言

近年来，我国建筑工程施工技术飞速发展，但支撑体系的坍塌事故也越来越多，给人民的生命和财产造成了严重的损失。支撑体系属于临时结构，其安全性较低，质量不稳定，比常规的建筑结构更易发生事故，导致事故发生的直接原因更是多种多样。但根据国内众多事故的调查经验可以发现，人为因素往往是导致事故发生的根本原因。为了避免此类事故重复发生，并减轻事故造成的损失，就必须对这些人为性事故的原因进行分析，采取相应的减灾对策。

1 支撑体系事故的人为原因分析

支撑体系是由施工人员使用各个构配件在施工现场组拼而成的，其力学性能受人为因素影响较大。除设计、审查和监理等间接原因外，在施工过程中直接导致事故发生的人为原因主要可以归纳为材料不合格、支撑搭设不符合规范和施工过程操作违规三种。

1.1 材料不合格

材料不合格主要是施工方为了节约成本而导致支撑体系的构配件质量出现问题。以最常用的扣件式钢管支撑体系为例，现在市场上流通的Φ48钢管壁厚普遍偏薄，大多在2.8～3mm，达不到规范规定的3.5mm，导致钢管抗弯刚度不足；钢管的管端经过焊接和切割等加工后端面不平整，用作立杆时在对接部位易出现初弯曲或者偏心受力；钢管在运输安装过程中发生弯曲，致使杆件在用作立杆时处于压弯状态；钢管和扣件经使用后出现磨损，若回收后的储存保养不到位，造成锈蚀、变形、麻坑和开裂等，将导致钢管和扣件之间的抗滑移能力不足[1]；扣件在不断磨损变薄后，盖板易发生崩裂现象，将导致钢管间连接不可靠，这些原因都有可能导致支撑体系发生破坏。

1.2 支撑搭设不符合规范

支撑搭设不符合规范主要是施工人员出于节省材料和时间的考虑，往往采用偷工减料的构造和施工方法，导致支撑体系的承载力降低。

以扣件式钢管支撑体系为例，有关试验研究表明，纵横向水平杆与立杆之间采用扣件连接的节点属于“半刚性”节点，且整体稳定承载力与扣件的拧紧程度相关[2]，但在施工时无法将其精确地数值化。施工人员若偷懒懈怠，使用缺陷构件或因其它原因导致扣件扭矩小于设计值时，将使原本半刚性节点的力学性能更近似于铰节点，导致纵横向水平杆对立杆的约束减弱，实际的单杆计算长度系数μ增大，支撑的稳定承载力明显下降；采用水平杆直接承担荷载的支撑，可能会因此导致支撑结构局部区域的扣件节点产生滑移，使得模板形成凹陷，尚未凝固的混凝土便会流向凹陷区域，使局部荷载及节点滑移进一步增大，并最终导致支撑体系局部下沉进而坍塌破坏。施工人员若在搭设支撑时采用水平杆单向交错布置而非规范要求的双向正交形式，将使立杆的侧向支撑薄弱，长细比过大，容易发生失稳；若搭设的上部立杆过长或下部的扫地杆位置过高，使悬臂结构的长度超过规范要求时，将显著降低整体结构的稳定承载力，常因此导致模板支撑体系整体坍塌。

支撑体系在施工阶段除了自重和混凝土重量等竖向荷载外，还需要承担风荷载以及混凝土泵送的冲击等水平向荷载。其中，混凝土泵送时产生的水平冲击能使支撑体系产生明显的振动，对其安全性有较大影响，但此冲击荷载并未被规范纳入荷载范畴，在设计时通常未能予以考虑，因此，支撑体系常因抗侧力结构的安全余量不足而发生坍塌事故。设置合理的剪刀撑可以显著提高支撑体系的整体性和对水平荷载的抵抗能力，但在实际施工时常被忽视。

1.3 施工过程操作违规

施工过程操作违规主要是施工队伍素质差，不执行相关的法规、标准，违章指挥，违章作业，安全防护设施不到位等等，从而导致人员伤亡和支撑体系发生破坏的情况。

例如，规范中的荷载计算部分考虑了混凝土未凝固时对模板的侧压力，而并未考虑混凝土浇筑时的动荷载（如混凝土下落时的冲击和混凝土泵送时的冲击等），如果按照操作规程施工，这类未纳入考虑的荷载还是可以被控制在安全范围以内，不会引发事故。但由于现在施工过程中普遍存在赶进度、抢工期的情况，施工速度过快，易出现一次浇筑混凝土过多过快的情况，从而导致荷载过大，容易产生爆模、模板塌陷等问题，进而导致模板支撑变形明显，甚至有发生坍塌的危险。在抢工期施工时，还会出现提前拆除支撑的情况，但由于混凝土的养护时间不足，未能达到设计强度，就有可能发生坍塌事故。此外，随着混凝土逐渐硬化，结构体系逐渐形成，荷载的传递方式也会发生变化，不同位置的支撑承受的荷载也将发生改变。有实测结果显示，采用多层支撑体系的结构，随着先浇层混凝土的逐步硬化，荷载已不再是直接向下传递，而先浇层梁底、柱和剪力墙附近的支撑竖向荷载会在一定时段内出现增大的情况。若进行支撑设计时未能考虑到这种影响，如拆除不当则有可能导致受力不均而发生危险[3]。

出于多方面的原因，以上这些导致了支撑体系明显安全隐患的人为因素在施工过程中往往未能得到足够重视，使得同类事故频繁发生。

1.4 事故案例

（1）2010年1月3日，云南昆明市新机场航站区停车楼及高架桥工程A-3合同段配套引桥在现浇箱梁过程中发生支撑体系局部坍塌（图1），导致7人死亡、8人重伤、26人轻伤，直接经济损失616.75万元。造成事故的直接原因包括钢管扣件存在质量问题、支撑体系构造有缺陷、支撑搭设及混凝土浇筑方式违反规范等。

（2）2011年5月1日，内蒙古乌审旗第二实验小学报告厅的模板支撑体系发生坍塌（图2），导致6死5伤。造成事故的直接原因包括钢管壁厚不足、立杆垫板的强度和支承面积不足、没有设置扫地杆、梁底的承重立杆没有伸至地面、梁底的承重扣件不满足抗滑移承载力要求等，且支撑体系架设在松软砂土上，不满足承载力的要求而发生失稳；间接原因包括监理单位未要求施工单位编制专项施工方案，未阻止施工单位的违规行为，安全生产管理混乱，责任制落实不到位等。

（3）2014年12月29日，北京海淀区清华大学附属中学A栋体育馆工程，在进行地下室底板钢筋施工作业时，上层钢筋突然整体坍塌（图3），造成10死4伤。事故调查组认为，施工现场堆料过多且局部过于集中、未按方案要求制作和布置马凳、马凳与钢筋未形成完整的结构体系、抗侧移能力差等，是导致事故发生的直接原因；施工现场管理缺失、备案项目经理长期不在岗、专职安全员配备不足、经营管理混乱、项目监理不到位等，是导致事故发生的间接原因。

图1 云南昆明新机场引桥工程支撑体系坍塌事故现场

图2 内蒙古乌审旗第二实验小学报告厅模板支撑体系坍塌事故现场

图3 北京清华附中体育馆筏板基础钢筋整体坍塌事故现场

2 支撑体系事故的减灾对策

由于支撑体系的工程建设事故大都属于人为事故灾害，故其减灾对策应着重于事前的预防。在预防阶段，“3E安全对策”，即技术（Engineering）、教育（Education）和法制（Enforcement）对策，是国际上公认的防止灾害的“三根支柱”，缺一不可[4]。然而，工程事故的发生不可能完全避免，故其减灾对策还应包括事后的救助，以减小事故对个人、家庭、企业和社会的影响。

2.1 技术对策

要预防事故的发生，就必须按照相关的规范、规程，科学指导勘测、设计、施工和建筑使用的整个过程，特别应当仔细检测各种施工参数，安全操作，并完善预防措施。

2.1.1 重视施工方案的编制

编制支撑体系的专项施工方案，首先应从全局把握建筑工程的结构特性，然后在此基础上结合结构形式以及施工现场的实际情况综合考虑，规划出具体的结合结构尺寸的支撑体系三维尺寸，并全面验算校核各构件是否符合规范规定的强度和刚度要求。对支撑体系节点等关键部位的传力关系应表达清楚，最终形成清晰明确的关键节点支撑构造图，以便指导现场施工和工程管理。施工前，技术和安全人员应对工人进行安全技术交底。

例如，钢管模板支撑结构的受力形式一般有两种：一是在立杆顶部插入可调托，使立杆轴心受压；二是利用顶部水平杆传力，对于扣件式钢管支撑体系而言，立杆受偏心荷载作用。这两种不同的受力形式，其安全性的控制重点有所不同，立杆轴压受力形式的控制重点为支撑结构的稳定性，立杆偏压受力形式的控制重点为扣件的抗滑移承载力及支撑结构的稳定性，因此需要进行区分。混凝土的浇筑过程也对支撑结构的稳定性有明显影响，故专项施工方案中，应明确混凝土的浇筑程序、浇筑方式、浇筑路径及需要注意的安全问题，控制施工荷载以避免超标，建议采用布料机按对称方式浇筑。

2.1.2 材料质量控制

支撑体系所使用的构配件质量直接关系到整体结构的牢固程度与稳定性，因此，施工单位必须确保构配件的质量合格。首先，应购买或租用具备生产厂家许可证、产品质量合格证明、检测证明和产品标识的产品；其次，在使用前，应按有关技术标准的规定，分批次进行抽样检测，以杜绝存在问题的钢管、扣件和板材等进入支撑搭设环节的情况。

2.1.3 加强构造措施

应严格按照相关规范、规程及施工方案来搭设支撑体系，并加强关键部位的构造措施。例如，钢管模板支撑体系的水平杆应按规范要求的间距双向布置，以确保形成完整的空间受力体系；扫地杆应设置在距地面30cm的高度内并双向布置；需设置剪刀撑来帮助支撑体系抵抗风和混凝土浇筑等产生的水平荷载，并在重点区域（如构件尺寸较大处等）额外布置，高度较高的支撑架（≥20m）还应设置水平剪刀撑以增强支撑结构的抗扭转能力；支撑应搭设在平整夯实的地面上，在雨季还应做好排水措施，以确保支撑体系下方地面的稳固，避免由于地基的不均匀沉降和塌陷造成事故等等。

2.1.4 施工过程控制

必须严格控制施工过程，确保支撑搭设、验收和拆除等工序的质量。施工阶段应坚持按照施工方案实施，杜绝随意搭设的现象。

例如，在搭设支撑体系时，荷载处于变化中，情况复杂，支撑设计时难以考虑周全。因此，在施工中，①应严格按照施工规范操作并控制施工荷载，不得随意更换支撑杆件的材质或减小杆件的规格尺寸等；②应重视支撑体系与周边结构的有效拉结，设置必要的竖向和水平向剪刀撑，并通过扫地杆、连墙杆等有效的构造措施来增强支撑体系的稳定性；③需重点检查连接节点、大尺寸构件等关键部位的支撑搭设情况，未达到设计要求的必须改正；④浇筑混凝土前应全面检查支撑体系并验收，浇筑混凝土的过程中要加强观察，如发现有变形、沉降、松动、局部塌陷或异常响声等情况时，应立即停止浇筑，在进行加固维修等处理确保安全后方可继续施工，以此杜绝事故的发生。

2.2 教育对策

各相关单位的技术人员应熟悉各种规范、规程和安全条例，有必要实施岗位再培训，从源头上防止技术失误的出现。施工企业作为工程建设的主体单位，应当加强其基层建筑工人的文化素质、技术培训和安全教育，使他们清楚地认识到自己所进行的工作性质、危险性程度和避免危险的措施，以切实保证施工过程的安全。

支撑结构自身的特殊性使其性能与普通的钢结构有所差异，而存在独有的安全问题。因此，应当对施工人员进行专门的教育培训，使其能够掌握支撑结构的特性，对施工员、安全员和监理等现场负责人员应重点培训，确保其对方案设计、支撑搭设、钢筋混凝土施工、支撑拆除等全部工序存在的风险都有清晰的认识。

2.3 法制对策

技术与教育对策若要彻底贯彻落实，就必须建立起相应的法制对策作为督促。我国于1997年通过了《中华人民共和国建筑法》，1999年通过了《中华人民共和国招标投标法》，2002年通过了《中华人民共和国安全生产法》，2004年又施行了首部规范建设工程生产安全的行政法规《建设工程安全生产管理条例》等等，这些法律、法规的颁布与实施，以及它们随后所作的一系列修改，都表明了政府对于建筑工程生产安全的关注，从法制角度进一步规范了建筑市场，对建筑工程的安全进行了宏观控制，有利于建筑业的健康发展。

2.4 救助性对策

在事故发生前，还应做好详细的事故处理预案，为人员救助和工程抢险做好准备，同时还应重视其它的辅助性保障措施。

2.4.1 抢救措施

抢救措施是指事故发生后，为抢救遇险工人、消除现场危险所采取的一系列措施，包括组织救援队和现场指挥等。施工企业作为这一阶段的主体，应当未雨绸缪，对工程可能出现的危险进行详细分析，制定出事故处理流程图，随时做好处理各种紧急事件的准备。这不仅有利于减少人员的伤亡和企业的物质、财产损失，还有助于企业维持其声誉。

2.4.2 保障措施

保障措施是指事故发生后，其它机构为了保障所有受事故影响人员的正常生活而采取的措施。其中，事故损失补偿机制的设立，有助于真正减小工程事故对人们生活的影响和对社会生产秩序造成的危害。

主动补偿损失是指受灾人员和单位事先通过适当的财务手段来防范事故带来的损失。如企业参投保险或自设附属保险人等，将不确定的灾害事故损失变为一种可计划的相对较小的成本投入，从而帮助受事故影响的人员和单位顺利度过事故危机。从长远看，施工企业应当强化工程保险意识，主动转移风险，这不仅能为事故发生后遭受损失的人员和单位提供经济保障，解决企业的后顾之忧，对于提高企业水准、保证企业平衡发展、提升企业竞争力也大有裨益。对于每一个工程项目，都建议施工企业办理工程保险[5]。

被动性损失补偿是指受灾人员和单位事后通过某种渠道获得的经济补偿，其事先并没有进行安排或计划。如政府和社会提供的援助，企业给受灾工人的补助，或互助保障等等，通常仅对受灾害影响的个人提供。这类补助措施不需要受灾人员或单位在事故发生前付出代价。

由于中国工程事故保障机制的不完善和相关法律、法规的不健全，加上施工单位风险意识薄弱和对风险管理认识不正确，主动保险目前仍未普及，应通过法律和技术层面上的进步来加强工程保险对于施工过程的保障作用。

3 结语

支撑体系的架设属于一个系统工程，工序复杂且参与人员众多，人为因素往往成为导致其工程建设事故发生的主要原因。若要预防此类事故的发生，就必须认真做好各个环节的工作，尤其需要对人为因素控制的环节加强管理。

（1）应当全面解读建筑工程设计图纸的内容，分析建筑的功能和结构特点、施工的难易程度以及工序的先后关系和施工后的效果等，编制出专项施工方案。

（2）设计应保证留有足够的安全余量，需要杜绝设计失误以及设计人员对施工人员进行交底时内容空洞的现象。

（3）在施工过程中，支撑体系的构配件必须严格按照设计方案及规范进行选用和实施，消除偷工减料、擅自变更以及野蛮施工等情况，并通过严格的管理和法制措施予以监督。

（4）施工前需准备好事故应急预案，加强风险管理，若事故一旦发生，则应立即按照预案处理，做好抢救工作。

（5）还需考虑事故后的补偿保障措施，应做好经济补偿预案并大力推进工程保险。

唯有全面落实各项预防及保障工作，才能保证建筑工程的安全实施。

[1]阙济兴. 高大模板支撑体系坍塌事故成因分析及对策[J]. 建筑安全, 2011, 26(12).

[2]甘志明. 扣件式钢管高大模板支撑体系的施工技术与管理对策研究[D]. 重庆大学硕士学位论文, 2007.

[3]徐佳炜. 高层建筑多层模板支撑体系及其安全性研究[D]. 同济大学硕士学位论文, 2008.

[4]许奇, 任晓崧. 我国工程建设事故频发的主要原因与减灾对策[J]. 安全与环境学报, 2004, 4(B06): 4-7.

[5]俞伟翔. 加强建筑施工项目风险管理的途径[J]. 商品与质量, 2010 (28): 96-97.

On the Analysis and Countermeasures of the Man-made Accident Causes in Supporting System

In recent years, the accidents have occurred frequently in China's construction engineering supporting system, which has caused serious losses to the people's lives and property. The paper analyses the causes of the man-made accidents, and puts forward the corresponding countermeasures to prevent the accidents and strategies to reduce the loss, which are to take such preventive measures as technology, education and legal system as the focus, supplemented by some relief measures.

supporting system, the damage caused by man-made accidents, disaster causes, loss reduction, countermeasures

2016-03-14）

王嵩，同济大学建筑与城市规划学院建筑系博士研究生；任晓崧，同济大学土木工程学院结构工程与防灾研究所研究室主任，教授，研究生导师。