Ｑ： Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ 工业技术 高大模板支撑系垮塌原 因分析及颓防措施 高常伟 （中煤第六十八工程有限公司山东聊城２７３５００） 摘 要：近年来，现浇结构模板支撑体系坍塌多处出现，其中高大支模体系的垮塌曼是屡见不鲜，该文从以下６个方面分析了高大模板支撑体秉 垮塌的原因，并提出了有针对性的预防措施。 、 ‘ 关键词：高大模板支撑体系 垮塌 原因分析 预防措施 中图分类号：ＴＵ７１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｌ盯４—０９８ｘ（２０１３）ｏ６（ａ）一Ｏ０８２—０２ １高大模板支撑体系垮塌原因分析 １．１钢管，扣件原材料不合格 １．１．１钢管 规范要求脚手架钢管宜采用中４８．３× ３．６钢管，目前建筑市场上常见的钢管规格为 （３）立杆接头弯折或垂直度偏差大对 施。 脚手架承载力有较大影响。 １．６人的因素 人的因素是最关键的因素，支撑架的搭 １．３．２立杆顶部自由端过长 立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点 设质量好坏，关键看操作者的素质和责任 的长度不应大于５００ ｍｍ。以水平杆步距 心，脚手架的构造要求可以通过观察和尺 个检查到位，扣件拧紧力矩达４０～６５ Ｎ・ｍ 中４８．３×２．７５，钢管截面积和抵抗矩大大减 １．５，立杆间距１．２ ｍｘ１．２ ｍ计算，顶层立 量进行检查，但扣件的拧紧程度不可能每 ０＝ｋ ｕ （ｈ＋２ａ）：ｌ×１．２９８ Ｘ 小，在施工计算时，往往忽略了钢管规格，按 杆的计算长度ｌ中４８．３×３．６钢管计算，造成脚手架实际承 载能力不足而发生整体破坏。 （１ ５００＋２×５００）＝３２４５，则立杆长细比 时，扣件抗滑移承载力为８ ｋＮ，如果有一 ：ｌｏ／ｉ＝３２４５／ｌ ５．９：２０４，接近规范要求 个或连续几个扣件未拧紧，则一跨或数跨 的受压杆件允许长细比２１０，如果立杆顶板 主节点约束成为薄弱环节，极易引发局部或 自由端长度ａ＞５００ ＩＴｌｍ，则不符合规范要 整体失稳。 １．３．３单方向设置水平约束杆件 一１．１．２扣件 扣件一般为可锻铸铁扣件，扣件 抗滑移承载力，如果扣件发生破坏， 盖板裂纹或丝杆滑丝将大大减小扣件 求，会造成顶层步距的脚手架失稳。２高大模板支撑体系垮塌的预防措施 高大模板支撑体系的原材料，施工单位 脚手架主节点处约束消失，脚手架立 杆计算长度变成２倍的步距，以水平杆 步距１．５ ｍ计，受压杆件长细比 ＝１。／ ｉ＝ｋ ２ｈ＝ｌ×２．０８９×２×ｌ５００／１５．９＝３９４， 个步距或多个步距内单方向设置扫 ２．１原材料不合格的预防措施 地杆或水平杆件，必会形成垂直水平杆方向 无约束而造成脚手架失稳。这种情况下设 应制定专门的验收制度和验收程序，不合 置的水平杆危害性极大，相当于一个步距 格的钢管、扣件、可调托撑等材料严禁用于 工程。 大超过受压杆件允许长细比２１０，则会造成 或多个步距内未设置水平约束杆件。 立杆失稳，从而引发脚手架整体失稳。 １．１．３可调托撑 １．３．４未按规范要求设置纵向和横向 剪刀撑 对施工人员进行教育，制定奖励与激励 制度，发现不合格的钢管、扣件予以一定的 目前建筑市场上的可调托撑螺杆直径 一（１）满堂支撑架整体稳定试验证 奖励。 般在中２８～中３６ ｍｍ不等，规范要求可 ２立杆地基承载力不足预防措施 明，设置剪刀撑比不设置临界荷载提高 ２．（１）在模板支撑方案设计时，根据施工 调螺杆直径不得小于３６ ｍｍ，螺杆直径较 ２６％～６４％，可增加架体刚度，提高脚手架 小、螺母厚度不足３０ ｍｍ、托板厚度偏小及 承载力。施工现场搭设的满堂支撑架，经常 荷载和立杆合理布置数量确定地基土承载 连接焊缝高度不足等质量缺陷严重影响荷 不设剪刀撑或只是在支架外围设置竖向剪 力，如地基承载力不足，应采取地基加固措 载的有效传递。 成坍塌 刀撑，这种结构是不合理的，尤其高大模板 施，如支撑架基础落在回填土上，则回填土 应严格分层夯填，回填土表面建议做钢筋 （２）立杆基础在现浇平台上时，如通过 （２）虽然设置了竖向和水平剪刀撑，但 混凝土褥垫层。 １．２地基承载力或立杆基础承载力不足造 支撑体系更是容易引发架体失稳。地基承载力或立杆承载力不足是造成 施工现场剪刀撑杆件接长、剪刀撑与立杆 模板支撑体系坍塌的又一主要原因。在施工 或水平杆的连接扣件设置不符合要求，使 计算，现浇平台承载力不满足施工要求时，中，天然地基承载力不足或回填土未分层夯 剪刀撑作用不能充分发挥，也是影响脚手架 可采取该层平台或下一层平台模板支撑不 实，支撑体系受力后，发生局部下陷或不均 整体稳定性的重要因素。 匀沉降，从而诱发整体性失稳。 １．３．５未设置有效的连墙构件 拆除的办法，提高平台承载力。也可采取在 已完结构上设置拉结或悬挑等卸载措施， （３）立杆下应设置型钢垫板或厚木垫 １．３模板支撑体系的构造缺陷 １．３．１立杆偏心受压 当高宽比大于２时，应按规范要求设置 有效减小传递给现浇平台上的施工荷载。 连墙件，现场施工中，往往因安装连墙件困 （１）规范要求满堂支撑架顶部施工层 难或操作空间限制，无法安装连墙件，因高 板，增加荷载受力面积而减小对地基承载 荷载应通过可调托撑传递给立杆，即立杆 度过高造成稳定性差。 力的要求。 按轴心受压考虑，实际施工中，部分粱、板 １．４水平冲击荷载对脚手架稳定性的影响 ２．３模板支撑架构造缺陷预防措施 荷载是通过水平杆传递给立杆，施工验算 混凝土输送泵加固架体不应与支撑架 ２．３．１立杆偏心受压的预防措施 时，未考虑立杆的偏心受压情况，即在支撑 体连接，实际施工中，由于支模高度过高， （１）粱板施工荷载通过可调托撑、或 体系设计阶段形成构造缺陷。 （２）规范要求满堂支撑架立杆接长接 输送泵管加固架体独立搭设困难，搭设时 在立杆顶部设置型钢垫板等方式减小偏心 全部或部分与支撑架体连接，或泵管水平段 量，尽量做到立杆轴心受压，以提高立杆承 头必须采用对接扣件对接，在模板设计时 与模板直接接触，泵送时的水平冲击荷载 载能力。 立杆同样是按轴心受压考虑。实际施工中， 对脚手架稳定性影响极大。 （２）立杆接长必须采用对接构件连 可能存在搭接情况，３个旋转扣件的抗滑移 承载力远低于钢管轴心受压承载力。 １．５施工荷载过大 接，试验证明立杆对接接头承载能力比搭 施工荷载过大，未采取有效的卸载措 接的承载能力大２．１４倍。施工时，应根据搭 ８２ 科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｅｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ Ｑ：！ 工业技术 设高度合理选择立杆长度，避免出现搭接 ２．３．５未设置有效连墙构件的预防措 缝留置在底部梁板截面的１／３处。 现象。 施 ２．６操作者的素质缺陷预防措施 （３）立杆接头处是立杆传力的薄弱环 满堂支撑架高宽比＞２时，应在架体 （１）选择优秀的施工队伍，对操作人员 节，故接头应交错布置，两根相邻立杆的接 的四周和中部与结构柱或墙进行刚性连 进行专项安全技术教育，提高操作者的安 头不应在同步内，同步内隔一根立杆的两个 接，连墙件水平间距应为６，竖向间距应为 全意识和操作水平。 相隔接头在高度方向错开的距离不应小于 ２～３ ｍ，连墙件与架体连接点离主节点距 （２）制定专项安全施工方案，并向每位 ５００ ｍｍ，各接头距主节点的距离不宜大干 离不应大于３００ ｍｍ。 操作人员详细交底。过程中严格检查操作质 步距的１／３。 架体周围无建筑结构时，满堂支撑架 量。 ‘ （４）脚手架搭设时，随时检查立杆接 宜超出顶部加载区投影范围向外延伸布置 （３）制定专项安全管理制度或与操作者 头质量和立杆搭设垂直度偏差，发现接头 ２－３跨，架体高宽比过大时可加大延伸布置 签订专项施工奖惩协议，采取适宜的激励 弯折严重或垂直度偏差较大情况，立即整 跨数，严格控制支撑架高宽比不应大于３。 措施。 改。 ２．４水平冲击荷载影响架体稳定的预防措 ２．３．２立杆顶部自由端过长预防措施 施 ３结语 立杆伸出顶层水平杆中心线至可调托 （１）加固输送泵竖向立管的架体应单独 “十二五”时期，我国处于工业化、城 撑顶部的距离不得超过５００ ｍｍ，条件许可 设置，不得与支持架体连接。 镇化加速发展阶段，大规模的基本建设仍 的情况下，尽量减小立杆悬臂端的长度。 （２）现浇面水平方向泵管与模板接触应 然是国民经济发展的主要特征之一，建筑 ２．３．３单方向设置水平杆件预防措施 设置柔性隔震措施，施工中可在泵管和模 业迎来了新的发展机遇，安全、优质、快速 严格按照规范要求施工，主节点处必须 板之间垫设废旧轮胎的办法，减小泵管对 的完成建造任务，是建筑施工企业追求的 设置纵横向水平杆，用直接扣件连接在立 模板及支撑体系的水平冲击荷载。 永恒目标。该文详细分析了高大模板支撑 杆上，严禁单方向设置水平杆件（包括扫地 ２．５施工荷载过大的预防措施 体系垮塌的原因，并提出了具体的预防措 杆）。 模板设计时，如脚手架立杆纵横间距小 施，望对施工高大模板的同行有所帮助，由 ２．３．４剪刀撑设置缺陷预防措施 于４００ ｍ×４００ ｍ时仍不能满足要求，此时 于水平有限，难免有谬误之处，望专家、朋 （１）整体失稳是满堂支撑架的主要破 缩小立杆间距操作非常困难，应采取以下 友们指正。 坏形式，高支模体系脚手架如不按规范要 有效的措施： 求设置竖向和水平剪刀撑，当支架达到临界 （１）按一定间距设置钢结构格构柱或大 参考文献 荷载时，整个架体会出现大波鼓曲而发生整 截面钢管柱，作为脚手架的刚性支撑。 ［１】建筑施工模板安全技术规范【Ｊ】． 体失稳破坏。故施工时，除应严格按规范要 （２）在已有建筑结构上设置卸载装置， （ＪＧＪ１６２—２００８）． 求设置剪刀撑外，还应根据实际承受施工荷 实际施工中，可在已有结构上设置吊环斜拉 【２】阙济兴．高大模板支撑系统坍塌事故成 载情况，加密设置竖向和水平剪刀撑。 钢丝绳卸载，或采用悬挑钢梁、桁架的办法 因分析及对策［Ｊ】．建筑安全，２０１１（１２）． （２）剪刀撑杆件应与所有相交的立杆 进行有效卸载。 ‘ 或水平杆使用旋转扣件连接，相交点如不 （３）对大截面梁、板，采取分层浇筑的方 设约束扣件，将大大降低剪刀撑的作用。 法，减小施工荷载。梁、板类构件水平施工 （上接８１页） 表１部分救援井连通井眼尺寸统计 地区 ， Ｅｌ期（年份） 救援井最后一层套管尺寸／ｉｎ 交叉点救援井井眼尺寸／ｉｎ Ｎｅｖａｄａ ｌ９８９ ９－５／８ ８—１／２ Ｂａｎｇｌａｄｅｓｈ １９９７ ， １３—３／８ １２一ｌ／４ Ｗｙｏｍｉｎｇ １９９８ ９—５／８ ８一ｌ／２ Ｅａｓｔ Ｔｅｘａｓ ２０Ｏ５ ９－５／８ ８—１／２ Ｓｏｕｔｈ Ｅａｓｔ Ａｓｉａ ２００６ ９－５／８ ８－１／２ Ｇｕｌｆ ｏｆ Ｍｅｘｉｃｏ ２０ｌ０ ９－５／８ ８—１／２ 来实施压井作业。一般有以下５种方法：① 次是摩阻压耗，之后泵入水泥浆弃井；⑤以 科学的误差分析方法及合适的连通方式， 以高泵速的动态压井方式向地层泵入轻密 计算好的排量向事故井眼中泵入２种能够互 一般都能使救援井与事故井连通ｔ连通后 度流体（一般为海水），首先通过大排量循 相发生化学反应的压井液（ＤＯＢＣ油类和 使用动态压井法控制住事故井，最后打水 环产生的环空压力来平衡地层压力，再泵 水，硅酸钠，水泥，聚合物和催化剂），一种 泥浆弃井。 入压井泥浆顶替海水转为静态压井过程， 压井液从环空泵入，另一种通过钻具泵入， 最后打水泥弃井。②以高泵速的动态压井方 之后泵入水泥浆弃井。 参考文献 式向地层泵入轻密度流体（一般为海水）， ［１】Ｊ Ｏｈｎ Ｗ ｒｉｇｈｔ．Ｒ ｅ１ｉ ｅｆ Ｗ ｅｌｌ 直接转为水泥浆弃井；③根据设计好的排 ８结语 ＯＰｅ ｒａｔｉｏｎｓ Ｃａ ｓｅ ＨｉＳｔＯｒ ｙ【Ｒ】． 量泵入加重压井液（重泥浆或者是加重盐 救援井作业是一个系统工程，救援井 Ｕ Ｓ Ａ Ｔｅ ｘ ａ ｓ：Ｊ Ｏ ｈ ｎ Ｗ ｒ ｉ ｇ ｈｔ 水），地层压力首先由加重压井液的液柱压 设计则是高效恢复事故井井控安全的重要 Ｃｏｍｐａｎｙ，１９９９． ・ 力来平衡，其次是摩阻压耗，之后泵入水泥 前提与基础；进行救援井设计时首要考虑 ［２】Ｓｔｅｖｅ Ｐｉｅｒｃｅ．Ｇｅｎｅｒａｌ Ｒｅｌｉｅｆ Ｗｅｌｉ 浆弃井ｌ④根据设计好的排量向事故井中 的是自身的安全（井眼安全、井控安全及不 Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎ Ｓｔｒａｔｅｇｙ【Ｒ】，ＵＳＡ 泵入具有化学活化作用的压井液，地层压力 受事故井的干扰等），磁探测工具资源的落 Ｈ ０ Ｕ Ｓ ｔ ０ ｎ：Ｊ ０ ｈ ｎ Ｗ ｒ ｉ ｇ ｈ ｔ 首先由加重压井液的液柱压力来平衡，其 实，是成功实施救援作业的必要条件，辅以 Ｃｏｍｐａｎｙ，２００３． 科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ ８３