摘 要 建筑施工中，高大模板支架坍塌的事故时有发生。这不得不引起我们的高度重视。本文深入分析 高大模板支架坍塌的原因，并从设计，施工和安全管理上提出了预防高大模板支架坍塌的措施。
关键词 高大模板支架 坍塌 原因 预防措施
在建筑施工中，常遇到一些大跨度、大截面梁高大模板工程的支模问题。对高大模板工程，《建设工程安全生产管理条例》明确规定，要编制专项施工方案，并应组织专家进行论证。但高大模板工程的坍塌事故，还时有发生。这不得不引起我们的高度重视，对高大模板工程必须在设计和施工中加强管理，防止类似的事故发生。
一、 两起血的教训
１、2003年2月18日晚上20：00左右，浙江省杭州市某研发中心工程在门厅混凝土工程（结构高度为28.1m，净跨24m）施工中，发生模架坍塌事故，造成13人死亡，17人受伤的重大伤亡事故。
2、2007年2月12日15时20分左右，广西某大学图书馆二期工程演讲厅舞台，在浇筑屋面混凝土时，屋面模板支架突然坍塌，坍塌高度约24m，面积约450m2。14名工人从顶层坠落，造成7死7伤。
上述只列举了两个案例，其实模架的坍塌事故各地都有发生。不时出现的模架坍塌事故，究竟是什么原因？我们又应采取什么措施加以预防？下面读读我的一些看法。
二、 模架坍塌的原因
模架坍塌的原因是多方面的，但归纳起来，主要在设计、施工和安全管理三个方面。
1、 设计方面
（1）模架设计中，执行的规范主要是《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。但该规范没有给出支模架的荷 载取值及其组合的条款。设计人员对荷载的取值随意性较大，对设计方案的审核也无依据可循；规范对模架立杆的计算长度l0的取值规定为l0=h+2a（h为立杆步距，a为立杆伸出顶层水平杆的长度），对于采用顶层水平杆支承梁底方木的模架，a值是很小的，即立杆的计算长度l0几近与h值相等。但在脚手架设计中，对立杆的计算长度l0的取值规定为l0=kμh（k为计算长度附加系数，k=1.155；μ为考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，按《规范》表5.3.3采用)。若立杆步距h=1.8m，立杆横距lb =1.3m，连墙件按三步三跨设置，则对脚手架来说，立杆的计算长度为l0= kμh =1.155×1.75×1.8=3.64m；而对模板支架，当a=0时，l0=h=1.8m。由此可以看出，对非顶托支承的模架，其安全度比脚手架要低得多。这显然是不合理的。
另外，规范在立杆的稳定性计算时，没有考虑高支模架的不利影响。即只要模架的h与a值相同，则高支模架与低支模架立杆的承载力相同，这显然也是不合理的。
还有，目前泵送混凝土在施工中应用相当广泛。在泵送过程中，会对模架产生一些附加荷载，其影响不可忽视。对此，现行规范却没有给予考虑。
（2）专项施工方案流于形式
调查一些倒塌的高支模架，不是没有专项施工方案，而是专项施工方案流于形式，有的生搬硬套，有的是照本宣科，没有针对性，不能起到有效指导施工的作用。这些施工方案，既没有具体的安全验算结果，也没有详细的搭设图纸，施工中的随意性很大，现场监督检查也无依据，埋下了先天不足的隐患。
（3）设计人员对构造要求不够重视
模架的设计是在一定的假设条件下进行的。这些条件就是要满足构造要求。这是保证立杆稳定性的重要条件。因此，必须特别重视连墙件、剪刀撑、斜撑、扫地杆、水平加强层等的构造措施，否则，虽有设计计算，也不能保证模架的安全。
2、 施工方面
（1） 材料质量不符合要求
1） 钢管壁厚变薄
在市场上采购钢管，名义上是φ48×3.5mm钢管，实际测量时，不少钢管壁厚实为2.8~3.0mm，其轴向抗压能力降低18.7~13.3%。钢管使用多年，普碳钢管易锈蚀，局部壁厚也变薄，严重的出现麻坑，影响其承载力。
2） 钢管弯曲
钢管经过多年使用后，钢管将产生变形和弯曲，而模板支撑系统设计时均按直线钢管来考虑，不考虑其弯曲变形的，实际上钢管弯曲后的承载能力大为降低。某工程发生重大事故后对钢管进行检查，其合格率仅为50%。
3） 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，在对接扣件部位出现初弯曲，严重影响立柱的承载力，易失稳。
4） 钢管材质
铜管应采用现行国家标准《直缝电焊钢管》（GB/T13793）或《低压流体输送用焊接钢管》（GB/T3092）中规定的3号普通钢管，其质量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钢管经常混杂，难以保证为Q235。
5） 扣件合格率低
扣件有可锻铸铁、钢板冲压和锻造三种。我国大多用可锻铸铁，价格最便宜，日本和香港地区用钢板冲压的较多，欧美国家则多用锻造扣件。
规范JGJI30-2001表5.1.7规定对接扣件抗滑承载力为3.2KN，直角与回转扣件抗滑承载力为8KN，从现场检查发现，很难达到此规定，某工地发生重大事故后，对扣件进行检查，其合格率为0%。
（2） 不按规范和专项施工方案进行施工
不少施工现场项目部对模板支撑系统执行规范规定技术要求观念不强，作业人员思想松懈，由于使用临时工较多，未按施工组织设计和施工方案进行作业，检查中常发现立杆间距变大现象，简化操作程序，未按规定进行搭设。
1） 部分现场施工人员不按支撑体系的构造要求进行搭 设。缺少连墙件、剪刀撑和扫地杆，使得支撑体系的整体稳定性无法保证；还有一些施工现场作业人员不重视模板支撑立杆底部的构造处理，雨季施工地基产生明显的不均匀沉降，导致模板支撑产生较大的次应力，极易发生垮塌。
2） 扣件拧紧力矩不符合要求。规范JGJI30-2001中表5.1.7注中规定“扣件螺栓拧紧扭力矩值不应小于40N.m，且不应大于65N.m”，实际施工中很多达不到要求，大多在20N.m，有的只有10N.m，节点刚度达不到设计要求，承载力会降低。
3） 杆件的接头不符合要求。检查时常发现一些工地模架立杆的接头均在同一水平面上。
4） 斜撑与地面连接处没有防滑措施。多数工地在斜撑与地面的接触外不加处理，没有构造措施，大大影响斜撑的受力性能。
5） 立杆伸出顶层水平杆的长度过大。采用顶托支承的模架，检查时，常发现立杆伸出顶部水平杆的长度过大，有的达500~600mm，严重影响立杆的受力性能。
3、 安全管理方面
（1） 施工方的安全管理不到位
1） 专项施工方案未按规定进行专家论证及审批。
2） 现场管理人员更换频繁，建筑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现象。特别对于新招民工，民工培训和公司安全责任制不能及时落实，安全措施不到位。
3） 有些施工企业由于项目部多，地点分散，各种检查很难全面铺开，未进行严格检查或检查不彻底，致使薄弱环节未能及时发现，检查责任又不到位。
4） 规范第8.2.5条对扣件螺栓拧紧扭力矩检查作出规定，但很多施工现场无扭力扳手，有些安全员甚至没见过，更谈不上去抽检了。
（2） 监理方的监督检查不严格
有些监理单位现场监管不力，对方案编制不审核，对模板支撑体系不验收；建设主管部门对模板工程没有实行有效的监管。
三、 预防模架坍塌的措施
1、 要精心进行设计
（1） 设计荷载要计算全面、准确，不要漏项，结构变化等特殊部位要具体设计，各种构造节点图要详细。
（2） 设计时要考虑混凝土的浇筑顺序。这是保证模架均匀受力的重要措施。
（3） 要重视构造措施
1） 尽量增加支模架与刚性主体连接。当混凝土柱先施工，楼板与梁后施工条件下，其混凝土立柱具有较大抗侧变形能力，与主体柱或墙刚性连接，提高支模架抗侧向变形能力。
2） 支模架高度高于8m时，应布置水平剪刀撑，并设法采用型钢支模方法。
3） ф48钢管作承受竖向荷载时，由于钢管抗弯能力差，而立杆钢管抗压能力较富余，故立杆间距主要由钢管抗弯能力和扣件抗滑能力控制，可采用双横杆和双扣件处理。
4） 控制好立杆间距和水平杆的步距；高支模架的步距h以0.9至1.5m为宜，不宜超过1.5m。
5） 必须按规范的要求设置扫地杆。扫地杆能有效减少立杆的计算长度，增加立杆的稳定性。有资料说，“对于无扫地杆支架的杆端约束情况，我们假定是一端固定一端自由及一端固定一端铰支之间的一种约束，则长度系数μ在0.7~2.0之间。根据有关资料，μ取1.35，相当长度为1.35l；有扫地杆支模架的杆端约束情况为一端固定一端铰支，μ取0.7，相当长度为0.7l”。据此得出：无扫地杆的杆件临界力仅是有扫地杆的杆件临界力的0.27倍。
6） 加强剪刀撑的设置
大多数模板倒塌事故中，并不是钢管承载能力不足造成的，而是钢管支撑系统失稳或杆件局部失稳造成的。然而钢管支撑系统失稳是该系统侧向变形能力不足造成的，也就是说该系统的斜杆（剪刀撑）数量不足或布置不合理。但规范JGJl30-2001中对钢管支撑系统中斜杆（剪刀撑）只提出构造上要求，未列入设计计算要求，因此模板钢管支撑系统设计时，不对斜杆进行力学计算，对于搭设高度较高的支模架往往存在抗侧向位移的能力不足，特别是混凝土柱与楼层梁板一起浇筑时，其支模架抗侧向变形较差。剪刀撑能和立杆、水平横杆组成一个个三角形，这些三角形在结构力学中称为“几何不变体系”，一定要重视剪刀撑的设置。对高支模架四周边应满设剪刀撑，中部每隔4排支架立杆设一道，并由底到顶连续设置。
7） 对于重要的高支模架，当立杆高度≥20m，或横向高宽比≥5时，需要设置 增强支撑架整体性的措施，如扩大底部架体宽度、增加水平剪刀撑等。
8） 对于荷载较大（如转换层大梁）的支模架，必须采用对接扣件连接立杆，且立杆顶部应采用可调顶托，使荷载通过底模方木直接传递给立杆，使立杆爱力均匀。采用顶托支承的模架，支托底板至支架顶层横杆的高度不宜大于0.3m；采用顶层横杆支承时，支点应尽量靠近立杆，且不宜大于0.2m。
2、 要严格组织施工
（1） 要提高施工作业人员的素质
高支模架的搭设专业性强、技术要求高，要加强作业队伍的培训教育，认真学习有关技术规范，组织一支训练有素的专业队伍进行施工，以确保模架的搭设质量。
（2） 要事前组织专家论证
按规定，模板施工前应编制专项施工方案，有设计计算，并按规定组织专家论证，经审批后，方可进行施工。
（3） 要重视技术交底工作
班组施工之前，应由施工管理人员对所有施工人员进行交底，包括搭设要求及间距，扣件紧固程度及连墙措施等。使施工人员了解设计意图，明确“应该怎样做”，“为什么要这样做”。
（4） 要严格按规范和专项施工方案进行施工
1） 材料员要把好进场材料的质量关，不合格的材料严禁进入施工现场。
2） 按规范进行搭设：①掌握好立杆间距，水平杆的步距；②水平杆和立杆接头要按规范6.2.1和6.3.5条错开在不同的框格中；③立杆的垂直度和横杆的水平度符合规范的要求；④斜杆与立杆的连接、扫地杆的设置、连墙件的埋设等有关节点构造要符合规范和专项施工方案的规定；⑤控制好螺栓拧紧扭矩在40~65N.m；⑥立杆的底座地基或支承的楼面要能满足承载力要求。
3） 浇筑混凝土时要派专人进行监控。不要超负荷施工，发现支架沉陷、松动、变形等情况，及时采取有效的解决措施。
3、 监理单位要切实履行职责
对专项施工方案，监理单位要认真进行审核，并经总监和技术负责人签字后，方可交付施工；在施工过程中，监理单位要认真进行检查，发现问题及时督促施工单位进行改正；在浇筑混凝土前，施工单位和监理单位要按方案进行验收，并经各方签字，确认合格后才可交付使用。
参考文献
中华人民共和国行业标准 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范
中国建筑工业出版社 2001.3 第一版