[分享]高大模板支撑体系坍塌事故引发的思考 (3)

发表于2016-06-17    523人浏览    0人跟帖    总热度:72  

施工现场对进场的钢管、扣件及碗扣式钢管应按批次,再次把好进场的检查关和验收关,并留存检查和验收记录,按规定程序抽样送检。取得法定检测机构的检测报告,不仅仅是今后模板工程安全计算和取值依据,也是今后施工过程安全管理先决条件,对于不合格的钢管、扣件一律清除出场,坚决不准使用,又为今后的施工安全添加一重保障。
  事故的发生与钢管、扣件及碗扣式钢管等材料进场检查与验收有着必然的联系,对材料进场检查与验收无任何记录,忽视进场检查、验收关,未按规定程序进行验收、取样、送检法定检测机构检测,不符合《关于开展建筑施工用钢管、扣件专项整治通知》中的相关规定,也不符合《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》(建质[2009]254号)第三章,验收管理的规定,以及《建筑工程预防坍塌事故若干规定》(建质[2003]82号)第十五条的规定和《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008、《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ166-2008的相关规定。其中一模板安全事故所用的碗扣式钢管壁厚仅为2.8mm。从上述看,也是此次事故发生的诱因,而加强高大模板工程支撑体系材料选用关和验收关,加强法律、法规、文件的认知程度势在必行。同样,施工企业如何把好高大模板工程支撑体系所用的材料,必须依据国家标准、规范、国家和地方的有效性标准和文件是不可或缺的,也是保证高大模板工程支撑体系稳定性的先决条件和施工过程中安全管理的关键环节。故合格的材料是模板工程支撑系统的保证条件。
  4、脚手架钢管不同壁厚与钢管性能和经济效益的关系的对比
  序号 钢管规格(mm) 截面面积mm2 面积减少率% 截面抗弯惯性矩mm4 惯性矩下降率% 理论重量kg/m 同等重量、不同壁厚钢管的增长量%
  1 Φ48×3.5 489.1 0 121.92×103 0 3.84 0
  2 Φ48×3.0 423.9 -13.3 107.8×103 -11.0 3.33 +15.3
  3 Φ48×2.5 357.2 -27.0 92.75×103 -23.9 2.81 +36.7
  4 Φ48×2.0 288.9 -40.9 76.6×103 -37.2 2.27 +69.7
  由表可知:钢管壁厚越小,钢管承载能力越低,安全隐患越大,而经济效益却越好。比如:钢管壁厚由3.5mm降至2.0mm,其承载力面积下降40.9%,抗弯能力下降37.2%,但钢管增长了69.7%,在同等重下减小壁厚使钢管增长,这就是经济效益。然而,这是用牺牲安全换来的经济效益是不可取的。现代化的企业,它的经济效益不能靠牺牲安全为代价而获取,而应靠科技进步和科学管理去获取。安全经济学的研究成果表明:行业的风险越大,安全生产的经济贡献率越大,高危行业的经济贡献率达到7%,抓安全工作常常会起到立竿见影的效果。企业通过事先的安全投入是获得合法利润最大化和良好社会效益的唯一可行办法。事实上安全和效益本来就存在着函数关系,在一定的条件下,安全生产的投入产出比是1比6,而同期生产投入产出比只有1比3.6,可见安全生产的投入产出比单纯生产的投入产出要高得多,安全是进行施工生产不可替代的资源。
  三、高大模板支撑体系的设计计算应注意的问题
  (一)高大模板支撑体系的设计
  高大模板支撑体系是指搭设高度8米以上(含8米),搭设跨度18米(含18米),施工总荷载超过15KN/m2及以上,集中线荷载20kN/m2及以上的模板工程,《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》(建质[2009]87号)的重点整治对象。由此可知高大模板支撑体系的设计是施工安全的重要保证。
  根据案例一事故情况看,碗扣式模板支撑体系设计和搭设情况存在的主要问题是:(一)高大模板工程支撑体系构架存在缺陷采取分段、分片设置,引桥桥面宽度为13.2m,支撑体系为两个3×6.5m基本单元,基本单元之间无有效结构连接,属独立单元,未形成有效的整体结构;(二)支撑体系四周未设置连续的剪刀撑,支撑体系内部未设置纵、横向竖向剪刀撑及水平剪刀撑,个别剪刀撑角度过小,不符合《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ166-2008第6.2.3条的规定,未形成有效的稳定性结构体系;(三)支撑体系底部纵横向水平扫地杆为600mm《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008)第6.1.4条规定应小于或等于350mm;(四)模板支撑体系上部纵横向水平杆以上立杆自由端长度加U型顶托螺杆外审长度(实际为300~600mm)为1.2~1.4m,远大于规范规定的700mm,;增加了模板支撑体系的不稳定性。(五)模板支撑体系立杆底部垫板厚度厚薄不一致;(六)立杆对接高度在同一水平面上;未错开设置;立杆与U型顶托不再同一垂直线上;(七)碗扣部分破损、部分未锁紧;(八)模板支撑体系构架未与既有结构进行连接;(九)翼缘板斜支撑体系未形有效成几何不变体,导致架体右上角翼板支架局部失稳,牵连架体整体坍塌;(十)采用从箱梁高处向低处浇筑砼的方式违反规范规定,而未考虑水平推力对模板支撑体系稳定性的影响。而对于碗扣式钢管模板支撑体系在实际应用中为充分认识其缺点,由于碗扣式钢管是统一生产,无法布置斜向杆件,如果用于高大模板支撑体系,必须通过扣件设置剪刀撑,以增强支撑体系的抗侧刚度,以保证模板支撑体系的整体稳定。引桥发生坍塌事故的另一原因也就是抗侧刚度的不足。从上述问题不难看出模板支撑体系的构造缺陷极其严重,而且不符合《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008)及相关规范强制性条文的规定和《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》(建质[2009]254号)的文件规定,支架施工设计方案与设计计算方面的问题。包括支架施工设计方案缺乏针对性;荷载计算或有误、或考虑不周;模板支架搭设不规范、构造不全等等。由此而言不发生事故是偶然,发生事故是必然。
  高大模板支撑体系设计及搭设是模板工程施工安全重要环节,是整个工程项目正常施工的重要保证。现行模板施工安全计算软件均按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)和《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)、《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008)偏重于立杆间距计算,而稳定系数计算公式并未充分考虑架体的整体高度――整体线刚度(总回转刚度),实际操作中往往忽视了剪刀撑对增强整体线刚度和构成几何不变体系(图1)的重要作用,力学模型的错误指导下的搭设方法必然导致模板支架倒塌。按照高大模板支撑体系实际力学模型,架体上部1/4~1/3高度处弯矩最大、下部1/3高度处为立杆基础稳定的关键区域,这是支撑体系应重点监控的对象。根据我们实际监管的实践,架体上部1/3高度处因模板封闭后光线较暗,且传统思维习惯上认为重点受力部位是在基础而忽视了上部1/3高度处是传递弯矩的关键部位,所以应考虑偏心力和水平力作用下的立杆稳定性,导致立杆搭设过密仍不能达到力学稳定性能,这就必须采取保证几何不变体系的构造措施来确保施工安全。

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