模板工程的安全控制探讨

侯西平,孙红阁

(1.河北天昕建设集团有限公司,河北 沧州 061000;2.河北大元建设集团有限公司,河北 沧州 061000)

模板是混凝土构件成型的基础条件。模板工程不但直接决定着钢筋混凝土结构的质量,同时还直接影响着浇注作业施工的安全。随着我国经济的快速增长,建筑事业的迅猛发展,由于种种原因,导致了一个个模板坍塌的事故,这需要我们的深刻反思,并加强管理,做好预防。

1 模板工程安全事故实例

1)2005年9月5日,北京市西城区西单地区西西工程 4号地项目,施工人员浇注混凝土时,模板支撑体系突然坍塌,造成 6人死亡、21人受伤的重大事故。

2)2006年9月1日,广东省佛山市南海区大沥镇中海地产金沙湾会所工程,施工人员浇注混凝土时,因高支模失稳发生坍塌,造成 3人死亡、3人受伤。

3)2007年9月6日,河南省郑州市富田太阳城二期家居广场中心工程,在施工过程中采光井模板支撑系统突然垮塌,造成 7人死亡、17人受伤。

4)2008年10月29日,山东省东营市恒宇橡胶有限公司全钢密炼工业厂房扩建工程发生一起模板支撑系统坍塌事故,造成 4人死亡、13人受伤。

5)2009年10月4日下午 5∶40左右,合肥市庐阳工业园区内一在建工程(六层)在浇筑屋顶挑檐天沟混凝土时发生模板坍塌事故,致 4人死亡、l人重伤。

6)2009年5月18日上午 6∶40,上海市闵行区北青公路华翔路一在建工地,发生了一起高架立柱模板意外倾侧事故,事故造成 1人死亡、1人重伤、1人轻伤。

7)2009年11月8日,唐山海港经济开发区海港医院新址工地病房楼与医技楼之间正在铺设水泥的模板施工中突然坍塌。坍塌事故造成 2名工人死亡、6名工人受伤。

2 模板工程事故原因分析

1)建筑安全管理部门对该建筑工程执法监督和检查指导不力;对监理公司的监督管理不到位。

2)建筑公司领导安全生产意识淡薄,个别领导不深入基层,对各项规章制度执行情况监督管理不力,对重点部位的施工技术管理不严。施工现场用工管理混乱,部分特种作业人员无证上岗作业。

3)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。

4)施工组织管理方面的问题。包括不按规范和专项施工设计方案进行施工,如扣件螺栓拧紧扭力矩值的规范规定,不应小于40 N·m,且不应大于65 N·m,实际施工中大多在 20 N·m,有的只有 10 N·m,必然降低支架承载力,产生安全隐患。施工现场一线作业人员素质较低,存在技术交底和安全培训不到位,特别是新招的民工。安全责任制和检查责任制都不到位。

5)施工器材质量方面的问题。主要指脚手架钢管和扣件的质量与管理问题。在租赁市场,扣件论只和钢管论米计算日租金,导致扣件的自重逐渐降低,如直角扣件从每只 1.15kg降低至 0.9kg,Φ48钢管的壁厚从 3.5 mm降低至 2.5 mm,并继续有下滑趋势。

a)施工现场使用的钢管、扣件,生产许可证、产品质量合格证、检测证明等相关资料不全,一些施工器材的产品标识模糊不清。

b)进场的钢管、扣件使用前,未按有关技术标准规定按次进行抽样送检。

c)钢管材质难以保证。钢管材质应符合现行国家标准《碳素结构钢》(GB/T700)中 Q235-A级钢的规定。但目前市场上 Q235,Q215,Q195带钢经常混杂,钢管难以保证为Q235。

d)钢管、扣件合格率低。如钢管出厂壁厚不足,扣件抗滑和抗破坏能力不合格;钢管、扣件由于经多次周转使用后存在严重磨损,加上维护保养不到位,造成外观质量差,钢管和扣件锈蚀、麻坑、变形、弯曲、开裂等,致使模板支架承载能力明显降低,导致存在安全隐患。还有,钢管的管端经多次气割或电焊割,端面严重不平整,用作立杆时,在对接部位出现初弯曲,严重影响立杆的承载力,易失稳,导致产生模板架坍塌隐患。规范JGJ130-2001表 5.1.7规定,对接扣件抗滑承载力为3.2 kN,直角与回转扣件抗滑承载为为8 kN。从现场检查发现,很难达到此规定。

3 模板安全事故的防治

1)建立健全安全生产管理体系,落实安全生产责任制。脚手架搭设人员必须是经过按现行国家标准《特种作业人员安全技术考核管理规则》(GB5036)考核合格的专业架子工。[1]同时认真进行有针对性的安全教育,做好安全技术交底,在作业中严格按操作规程操作。

2)认真做好模板工程施工方案的设计和审批。对重大工程的施工方案要进行专家论证评审。在模板脚手架方案设计时,要使荷载的传力线路非常明确,优先选用集中荷载直接传递到竖向主支撑杆上,偏心越小越好。关于扣件式钢管模板支撑架的设计计算,在《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)中 5.6条作了一些计算规定,但规定是借鉴了国外近似“几何不可变杆系结构”力学模型的计算方法,由于我国现行相关标准对常用的扣件式钢管模板支撑架的构造要求没有国外标准那样严格,加上扣件钢管的安装质量受人为因素的影响较大,使得按规定传统习惯搭设的扣件式钢管模板支撑架不易达到“几何不可变杆系结构”的力学要求。因此,若按现行规范设计计算支撑架,还必须通过构造手段来提高架的整体刚度,以保证架体的使用安全。

a.必须设置纵横向扫地杆和梁下纵横向水平杆。因为根据有关试验,如不设置这二项杆件,立杆的极限承载能力将下降 11.1%。设置时应注意:纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200 mm处的立杆上,横向扫地杆应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。为保证立杆的整体稳定,还必须在安装立杆的同时设置纵、横向水平杆。

b.支撑架的步距以 0.9～1.5 m为宜,且最大不能超过 1.8 m。因为支撑架步距的大小与立杆的极限承载力之间存在近似反比的线性关系,当施工荷载较大时,适当缩小纵横向水平杆的步距,以减少立杆的长细比,则可充分发挥钢管的强度,使其更为经济合理。根据测算,杆件的计算长度增大一倍则其极限承载力将降低 50%～70%。

c.模板支撑架立杆应优先使用对接接长的方式。立杆接长的方式有对接和搭接两种,根据有关测试,对接的最大承载力是搭接的 3倍多。

此外,值得注意的是当顶部立杆使用搭接接上时,由于模板上的荷载是直接作用在支撑架顶层横杆上,并通过扣件与钢管间接的磨擦力将力传到立杆上的,又因为扣件所能传递的力较小,且有一定的偏心,致使支撑架整体受力性能较差。此时搭接接长的构造要求是:扣件间距应大小 800 mm,且每根立杆的允许荷载以小于12 kN为宜。

在搭设支撑架时还应注意,立杆和水平杆的接长位置应做到相邻杆错开,且不在同一步跨内。

d.立杆的间距不得超过支撑设计规定,且最大不超过 1 m,并应符合现行行业标准《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)的规定。

立杆底部支承结构必须具有支承上层荷载的能力。当用楼板作支承结构时,由于模板支承立杆所承受的施工荷载往往大于楼板的设计荷载,因此要以计算确定保持两层或多层立杆。为合理传递荷载,立杆底部应设置木垫板,并且使上下层立杆处在同一垂直线上。

e.必须合理设置剪刀撑。剪刀撑有利于提高架体的整体稳定,特别是支撑高度大于4.5 m的支撑架,合理设置剪刀撑能有效防止泵送砼对模板支撑的冲击所造成的架体整体失稳。根据相关试验表明,合理设置剪刀撑的支撑体系其极限承载能力可提高 17%。因此,满堂的模板支承架应沿架体四周外立面满设竖向剪刀撑,竖向剪刀撑均由底至顶连续设置。支撑架较高时,或者高宽比≥6时,为提高架体的整体刚度,在架体顶部、底部设扫地杆处、以及中部每隔 4～6 m处必须设置满堂水平剪刀撑,剪刀撑必须与立杆相连接。

f.严格控制支撑架的变形,确保架体的稳定性。除架体承载引起架体变形外,还有地基的不均匀沉降导致立杆受力不均发生局部失稳。模板下部的支撑梁变形过大,也会引起支撑架的变形。

3)支架钢管和扣件在采购、租赁过程中严把质量关。对需要购置的模架材料进行考察和抽查,确定合格供货方,严防假冒伪劣产品进场。

4)加强模板脚手架的验收。将模板支撑工程施工列入危险作业管理范围。在签发“砼浇筑令”前,除对模板体系验收外,还必须对支撑体系实施整体验收,且技术设计人员必须参与验收。模架的架设须做到横平竖直,将不直度、不平度控制在误差范围内。[2]

5)把好模板脚手架的使用关。精心设计砼浇筑方案,确保模板支撑均衡受载,并优先考虑从中部开始向四周扩展的浇筑方法。在砼浇筑过程中,应派专业技术人员观测模板、支撑系统的应力、变形情况,发现异常应立即停工排险。

6)对重点防范部位要制订事故预案。扣件式钢管模板支撑架坍塌重点防范部位一般包括:a.支撑高度大于4.5 m或者高宽比≥6的支撑架;b.社会影响较大工程。如市区中心、市民密集区、重大公共设施项目等;c.特殊结构工程如大跨度、大截面框架梁、大截面悬挑梁板、大跨度大面积浇筑的梁板结构等;d.作业环境恶劣、施工人员集中、施救困难的工程。

[1]JGJ 130-2001,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].

[2]赵玉章.模板与脚手架工程安全事故及预防措施 [J].建筑技术,2003,34(8):596.