从力学角度分析施工现场事故及缺陷原因

袁玥

摘  要：以前人对施工现场的安全和质量事故原因的研究为基础，通过监理过程中总结的经验，阐述了力学在工程中的应用及力学计算的重要性，同时对各种事故和缺陷从力学方面进行了分析、总结和汇总。为施工单位和监理单位在現场管理过程中提供了参考依据，有较强的借鉴作用，也可以作为培训的材料使用。

关键词：施工现场;力学;安全;计算

引言

在施工现场，建筑施工各工种、各工序都有十分丰富的力学知识[1]。绝大部分的质量和安全事故总结出来的经验、教训发现，大部分都可以用力学来解释。诚然，如果不重视力学方面知识的普及，就无法解释施工现场的部分现象，也就无法采取有效的预防措施进行控制。近几年，施工现场安全事故和严重质量缺陷时有发生，施工单位在进行施工前将本单位技术总工审核通过的专项施工方案作为指导操作的规范指令性文件，操作人员应严格按照执行[2]。然而，在现场施工过程中，施工单位人员往往不能够按照相关要求规范施工。监理人员审核方案及现场巡视的过程中，对涉及到力学方面的控制和管理比较薄弱，对存在的隐患不能够及时发现。结构力学、工程力学、材料力学等在工程上的应用也就显得颇为重要。例如，临时设施安全方案的力学计算形同虚设，导致结构的临时设施的失稳，材料的配伍改变，导致建筑材料的强度不足等问题出现。

1 安全方面

基坑工程：边坡土承载力不足，基坑底土因卸载而隆起，造成基坑或边坡土体滑动，某医院项目，地下水涌水导致边坡失稳造成一人被埋，故地表及地下水渗流的作用不容小觑。支护结构的强度、刚度或者稳定性不足，引起支护结构破坏，都可以导致边坡失稳，基坑坍塌。

脚手架和模板工程：施工单位利用软件进行的设计计算一部分缺少针对性，编制内容抄袭、引用规程规范不当、计算模型与实际搭设不符、稳定性设计计算错误等。在受力验算过程中，参数取值有误，按错误的参数计算出来的方案不符合现场实际情况，重量、界面惯性矩、截面最小抵抗距均不同，造成验算结果有较大误差，所以应该将现场实际的参数代入，进行验算其是否满足强度、刚度、稳定性的要求。在某住宅项目检查过程中发现，脚手架剪刀撑搭接长度严重不足、斜杆未与立杆相连、剪刀撑未与主体同步搭设、连墙杆件设置不足、卸料平台与外脚手架相连、架体堆放建筑材料较多等问题都会造成严重的安全事故隐患。模板支设过程中，上部集中堆放材料过多，施工荷载不均匀，造成集中荷载超过规定值，容易坍塌。[3]施工作业人员对施工方案和技术交底的要求不认真落实，随心所欲的使用和搭设，杆件的设置不满足要求，造成稳定性及承载力等不满足要求。

起重吊装工程：在吊运建筑材料时，吊物下降速度快造成脱钩。吊运过程中起重物体放置不稳，造成摇晃，钩头由于离心惯性力甩出而引起脱钩。未及时对已断丝的钢丝绳进行更换或吊运时超载都会造成钢丝绳的断裂。起重机动臂幅度过大，超负荷造成倾覆力矩大于稳定力矩，导致倾覆。

塔式起重机：大风天气起吊、斜拉起吊、超力矩起吊等都会破坏平衡，造成倾翻力矩大于平衡力矩，而且易引起结构件破坏。平衡力矩主要来自平衡重、底架压重和地基的支反力，故基础不牢，地基下沉等都会造成平衡重或压重偏小，进而引起倒塌。起升超过额定起重力矩，力矩限制器损坏、拆除、没有调整或没有定期校核造成力矩限位失灵会引发事故。未按说明书要求进行地耐力测试，因地基承载能力不够造成塔机倾覆。因其附着装置受力情况复杂，多个附着时，每个附着的大小和方向均随荷载的变化而变化，塔机最上一道附着处附着装置受力最大，因此，附着杆、附着间距不经计算、设计随意加大，很容易引起最上一道附着受力增大造成倾覆。

施工升降机：以武汉升降机坠落事件为例，主要原因就是超载，超过额定人数，就会造成超负荷工作，这是十分危险的。

物料提升机：大风天气，风载荷对封闭架（网）侧面的推力对封闭架侧面产生的倾覆力矩较大，会造成提升机倒塌。擅自拆除部分附墙架，而未采取任何加固措施，致使提升机机架处于一种极不稳定的状态导致倒塌。

吊篮：钢丝绳是吊篮承受力的主要部件，所以如果未及时对破损的钢丝绳进行检修，则很容易造成钢丝绳断掉。安装不当或配重数量不足，造成悬挂机构稳定性不够，会引起吊篮坠落。其次未严格控制施工荷载，利用吊篮作为垂直运输工具运载建筑材料和施工人员，过多的材料会增加吊篮的内部荷载，内部荷载和风荷载如果超过了额定荷载，就会造成吊篮倾覆。

悬挑卸料平台：超载，单位时间内局部集中荷载过大，限定使用荷载而未限制使用荷载面积，导致倾覆。平台结构设计失误，如荷载漏项、不利状况考虑不周全、构造设计不合理，搭设过程不符合设计要求，相关支撑构件和预埋件连接不牢，材料强度达不到设计要求等都会影响悬挑卸料平台的稳定性。[4]在某项目检查过程中发现，卸料平台缺少固定杆件、缺少限重标识，无法保证稳定性，也容易超载。

2 质量方面

在现场监理过程中，多次发现施工现场出现这样的情况，砼浇注采用现场搅拌混凝土，配合比通知单设计的70mm-90mm的坍落度不能泵送要求，而现场实际采用了泵送，为了能够满足泵送的条件，没有任何外加剂的情况下进行加水，加水的危害就是改变了混凝土原有的配合比，导致水灰比变大，混凝土强度降低，合理的水灰比基础上每增加0.05，强度就会降低10MPa。

近期的清华附中体育馆事故原因就是将整捆钢筋物料直接堆放在上层钢筋网上，施工现场堆料过多，且局部过于集中，导致马凳立筋的失稳，产生过大水平位移，进而引起立筋上、下焊接处断裂，致使基础钢筋整体坍塌。

3 结束语

综上所述，力学在工程中的应用是很广泛的，如果不能够意识到力学在工程中的应用，则会有很多问题出现。很多安全事故和质量缺陷都是由于对力学的认知有缺陷，施工单位疏于管理，监理单位对力学计算这个方面也是薄弱项，这就造成了管理上的失误，严重的将会导致事故发生，因此要加强工程人员的力学素养，从而避免安全事故隐患，提高工程质量。

参考文献

[1]焦振强，焦阳.谈建筑工程高大模板支撑系统施工安全管理[J].山西建筑，2013，39（28）：241.

[2]邓学才.建筑施工现场力学知识100例[M].北京：中国建筑工业出版社，2015：1.

[3]袁  .模板支架设计计算和搭设的常见问题[J].科技创新与应用，2015，13：242.

[4]赵挺生，王欣，唐菁菁，等.卸料平台施工事故成因统计分析[J].施工技术，2011，40（4）：65.