高大模板支撑体系坍塌事故预控探讨

文 / 柴 宏

1 引言

2016年，全国建筑施工领域共发生27起较大事故，死亡94人，其中模板支撑体系坍塌事故8起、死亡30人，分别占较大事故总数的29.63%和31.91%，模板支撑体系坍塌事故起数和死亡人数均排在第一位。2015年，全国共发生22起较大事故，死亡85人，其中模板支撑体系坍塌事故6起，死亡32人，分别占较大事故总数的27.27%和37.65%，死亡人数排在第一位，事故起数排在第二位。由此可见，当前模板支撑体系已经成为建筑施工现场第一大危险源。

模板支撑体系由于存在上下至少两个空间层面，直接关系到模板上、下两个作业面层，所以其坍塌一般会造成群死群伤，直接经济损失高，社会影响大。与此同时，因为模板支撑不标准、不规范造成的混凝土浇筑质量病害也时有发生，如：模板支撑不稳定引起的混凝土构件尺寸偏差，模板搭设不当引起的混凝土漏浆、蜂窝缺陷，拆模时机错误引起的混凝土构件掉角、麻面等。因此，如何有效管控模板支撑体系方面的施工安全和质量就显得尤为重要。

2 高大模板支撑体系范围

按照住建部《危险性较大分部分项工程管理办法》（建质［2009］87号），总结全国建筑施工经验，吸取血的事故教训，归纳出模板支撑体系方面超过一定规模的危险性较大分部分项工程包括：支撑系统高度超过8m或跨度超过18m，施工面荷载大于15kN/m2或线荷载大于20kN/m的模板支撑体系，也即是民间简称的高大模板支撑体系。

这种范围确定较有效地解决了高支模等危险性较大分部分项工程问题。但现实中还存在一些现象不容忽视。一是当前模板支架租赁市场上大部分钢管长度为6m，超过6m的模板支撑体系立杆需要加长，危险性加大。如2007年11月银川伊斯兰教协会综合楼模板支撑体系坍塌事故教训，该模板支撑体系高度为6m多。二是悬挑模板支撑体系在施工现场出现的越来越多，危险性较大，但住建部《危险性较大分部分项工程管理办法》（建质［2009］87号）没有专门明确。三是线荷载、面荷载较大情形的模板支撑体系，住建部按照单位空间上的力（千牛）来界定，不便于监管机构、建设、施工、监理及农民工等各方人员的掌握。

3 坍塌原因分析

模板支撑体系之所以成为建筑施工第一大危险源，究其原因，主要存在以下几个方面的原因：

（1）设计计算方面，力学计算模型较实际偏。

高大模板支撑系统是一个空间整体受力系统，从调查的大量事故报告可以看出，大部分模板支撑体系坍塌事故是由于整体失稳破坏。要使一个整体的空间体系稳定，就要把它变成空间几何不变体系，对高大模板的计算就应该从整体空间受力体系去分析计算。

《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2014）仅在5.2.5条第3款第1）小款说明：“扣件式立柱应按单杆轴心受压构件计算”。其计算公式是：

N/（φA）≤f

N—轴心压力设计值；

φ—轴心受压稳定系数；

A—轴心受压杆件毛截面面积；

f—钢材抗压强度设计值。

这种计算有两个问题，一是对立杆稳定的计算公式是针对一种理想的“中心受压直杆”这一力学模型，而在实际的情况中无法抽象出中心受压杆件的力学模型。这就会造成立杆在承载力破坏前先行失稳破坏退出支撑受力体系。二是实际中只是通过对一根立杆计算承载力，忽视整体失稳破坏验算，造成立杆单兵作战，无法形成整体受力的空间几何不变体，这就是模板支撑体系成为第一大安全隐患的根源。

（2）构造方面，模板支撑搭设不规范。

一是施工现场对地基基础的处理不够重视，回填土地基没有进行可靠的夯实，无相应的排水措施，立杆底部未设置垫板或底座。二是立杆间距未严格按专项施工方案要求进行控制。三是扫地杆及水平杆、剪刀撑等防坍塌构造措施设置不到位。有的扫地杆只在一个方向设置，以照顾工人行走方便。有的剪刀撑只在一个平面内设置，忽视了模板支撑体系作为空间整体受力的特点。有的剪刀撑只用扣件与个别立杆连接，没有与每跨的立杆均进行连接，只起到心理安慰作用，没有真正发挥剪刀撑作用。

（3）材质方面，钢管和扣件的质量问题较多。

《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2014）没有对扣件式钢管立杆型号做出要求，仅在5.2.5条第3款第1）小款说明：“扣件式立柱应按单杆轴心受压构件计算”。这就等于是包括不能承重的各种类型钢管用作模板支撑体系的行为得到了规范的默认，施工现场在模板支撑体系立杆选用上缺少了红线和底线，给模板支撑体系埋下了较大隐患。《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）虽然对钢管型号做了要求，3.1.2条明确“脚手架钢管宜采用48.3×3.6钢管”，但毕竟脚手架用钢管和模板支撑体系用作立柱的钢管在使用要求、承载能力、稳定性方面存在巨大的差异，这种规定无法用作模板支撑体系立柱的要求使用，而且“宜采用”也仅仅是商量性的语气，不够严格。

相当部分的工程项目计算书中钢管截面特性是按照Ф48×3.5mm标准钢管取值，而目前市场上流通使用的钢管壁厚基本上达不到这种要求，在市场上采购钢管，名义上是Φ48×3.5钢管，实际测量时，壁厚实为2.8～3.0mm，其轴向抗压力降低18.7%～13.3%。更有甚者钢管使用多年，局部壁厚也减薄，壁厚实测值为2.2～2.6mm，步距偏大的情况下，就会出现失稳坍塌破坏。

（4）管理方面，规定的管理程序有落空现象。

一是《危险性较大分部分项工程安全管理办法》（建质［2009］87号）第四条规定：“建设单位在申请领取施工许可证或办理安全监督手续时，应当提供危险性较大的分部分项工程清单和安全管理措施。施工单位、监理单位应当建立危险性较大的分部分项工程安全管理制度”。由于建设单位自身的角色注定了它即不会自己辨识也不会监督施工单位辨识，这就容易造成危险性较大的分部分项工程辨识出现疏漏。受“多一事不如少一事”思想作崇，部分施工企业不能认真对危险性较大的分部分项工程进行辨识，逃避监管，漠视危险性较大分部分项工程管理程序，致使专项施工方案的编制、审核审批、专家论证、交底、验收等程序落空。

二是有的企业只重视承揽项目，轻视施工技术，不能按要求配备合格的公司技术负责人和质量安全部门技术人员，公司一级的技术把关缺位或流于形式。造成项目部编制出来的专项施工方案无人把关，企业层面的技术水平无从体现。

三是高大模板支撑体系的搭设队伍和搭设人员资格不符要求。住房和城乡建设部“关于印发《建筑施工特种作业人员管理规定》的通知”（建质［2008］75号）明确规定，模板支撑体系的搭设实行特种作业人员持证上岗制度，要由经过专业培训并持有“建筑架子工证”的人员搭设和作业。但遗憾的是，目前，受承包模式和现实制约，模板及其支撑体系基本上由木工班组承包，高支模体系的搭设也基本由木工完成，多数木工搭设人员未经培训无证上岗，未能掌握扣件式钢管脚手架的搭设要求，对高大模板支撑体系防坍塌措施和机理更是不清，给高支模体系埋下不安全因素。

四是模板工程未严格按照规范和专项施工方案要求进行专项验收，部分施工单位和监理单位参加验收仅履行签字手续而已，而有的项目就根本未正式组织验收就进入下道工序施工，验收程序形同虚设。

4 结语

随着大空间、大跨度结构的不断出现，高支撑体系在我国建筑工程中的地位越来越重要，虽然不作为建筑的主体结构，但是如果高支撑体系在施工中失稳倒塌，造成的后果非常严重。我国高支撑体系从设计理论到施工技术尚不成熟，导致在工程建设时难以确保其安全可靠，因此研究高支撑体系是我们刻不容缓的课题。本文结合工程实际，从多个环节剖析了当前高大模板支撑体系群死群伤事故频发的原因，对高支撑体系的整体稳定性和失稳破坏进行了分析，并分析了传统支撑体系计算理论存在的问题。

（1）危险性较大的高大模板支撑体系范围应结合实际做进一步调整和完善。一是考虑租赁市场上大部分钢管长度为6m，超过6m的模板支撑体系立杆需要加长，危险性加大，因此，将高支模的范围由住建部的8m以上调整为6m以上更有利于安全。二是悬挑模板支撑体系在施工现场出现的越来越多，危险性较大，应将悬挑模板支撑体系纳入高大模板支撑体系范围进行管理。三是线荷载、面荷载较大情形的模板支撑体系，按照单位空间上的力（千牛）来界定，不便于监管机构、建设、施工、监理及农民工等各方人员的掌握，应从尺寸方面提出更便于掌握和操作的数据。

（2）重视设计单位在高大模板支撑体系方面的作用。由建设单位提交危险性较大分部分项工程清单不利于事故预控，建议由设计单位向建设、施工、监理单位提供“危险性较大分部分项工程清单”。住建部《建筑工程设计文件编制深度规定》（2016版）第四章施工图设计的4.4结构设计中，第13条要求提出“施工需特别注意的问题”，而危险性较大分部分项工程无疑是施工中最需要提醒的内容之一。同时，设计单位最清楚设计图纸中哪些部位存在高支模、线荷载或者面荷载较大的危险性较大分部分项工程，因此，由施工图设计单位提出危险性较大分部分项工程清单比较合适，有利于避免施工单位辨识危险源不全面、不专业的问题。

（3）加强高大模板支撑体系设计理论、方法的研究。实际中，高大模板支撑体系多数采用扣件式钢管支架结构，以单杆稳定理路为基础，难以满足高支撑体系的设计要求，支撑结构安全性不可靠。因此须对目前应用比较广泛的扣件式模板支架进行研究，以刚框架稳定理论为基础，建立半刚性框架体系计算理论，考虑节点半刚性和支撑体系高度变化对高支撑体系稳定性的影响，提高设计的安全性，提出更符合实际、更安全可靠的设计方法。

（4）严格高大模板支撑体系作业人员和队伍的管控。实际承发包管理模式造就了法律层面规定的模板支撑体系施行特种作业人员持证上岗制度在实行中没有到位。高支模体系的搭设须由专业架子搭设队伍搭设，搭设人员应持证上岗。支撑体系搭设前应进行书面的安全技术交底并履行签字手续，由项目技术负责人向搭设人员进行交底，严格按照方案和交底要求搭设，不能仅限于向班组长交底。所有的节点必须都有扣件连接，不得遗漏，每个扣件的拧紧扭力矩都要控制在45～60N.m之间。

（5）行业主管部门应当对模板支撑体系用钢管扣件材质设置红线和底线。模板支撑受力大，事故频发，钢管、扣件规格型号和材质要求仅仅参照受力较小的脚手架规范远远不够。因此，须对模板支撑体系立杆提出明确的规格型号要求，淘汰、禁用一批不符合最低要求的钢管材料。施工、监理单位应严格控制进场的钢管、扣件质量，进场的钢管、扣件应具备生产厂家生产许可证、产品质量合格证明、检测证明和产品标识，按规定抽样检测，钢管、扣件的外观质量应符合要求，验收合格的构配件应加强保护。

（6）施工企业应重视技术在工程建设中的地位和作用。加强高大模板工程安全专项施工方案的编制、审核和专家论证管理，由施工单位项目技术负责人负责编写模板工程安全专项施工方案，施工单位技术、质量、安全部门会签把关后由施工单位技术负责人审批。高支模体系专项施工方案应按规定由施工单位组织专家组进行论证审查，并根据专家论证审查意见完善专项施工方案，监理单位应当认真审核安全专项施工方案，并督促施工单位严格按照安全专项方案组织落实，严把验收关，未经验收合格不得进入下道工序。

（7）重视构造措施在高大模板支撑体系防坍塌上的作用。高支模体系在构造要求方面应综合考虑地基变形、立杆间距与步距、整体稳定等问题，确保底部扫地杆、顶部水平联系杆双向设置单位，核查剪刀撑在这个空间中设置到位，保证模板支撑体系为空间几何不变体系。

（8）加大建筑施工行业领域的科研突破。推广应用新型模板体系，特别是要推广应用新型可靠立柱在模板支撑体系中的应用，提高模板的通用性、体系化、轻型化和工具化，尽量减少人为的因素影响。

上述举措，可以确保模板支撑体系搭设符合规范规定和相关要求，有效控制群死群伤事故发生。还可以通过有效控制工人支模、拆模水平，有效治理混凝土浇筑尺寸偏差、漏浆等质量通病，以及提前拆模引起的麻面等质量问题和安全隐患。