高大模板支撑系垮塌原因分析及预防措施

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更是屡见不鲜，本文从以下六个方面分析了高大模板支撑体系垮塌的原因，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 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Φ48.3×3.6钢管，目前建筑市场上常见的钢管规格为Φ48.3×2.75，钢管截面积和抵抗矩大大减小，在施工计算时，往往忽略了钢管规格，按Φ48.3×3.6钢管计算，造成脚手架实际承载能力不足而发生整体破坏。

1.1.2 扣件

扣件一般为可锻铸铁扣件，扣件盖板裂纹或丝杆滑丝将大大减小扣件抗滑移承载力，如果扣件发生破坏，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米计，受压杆件长细比λ= l0/i=kμ2h=1×2.089×2×1500/15.9=394,大大超过受压杆件允许长细比210，则会造成立杆失稳，从而引发脚手架整体失稳。

1.1.3 可调托撑

目前建筑市场上的可调托撑螺杆直径一般在Φ28～Φ36mm不等，规范要求可调螺杆直径不得小于36mm，螺杆直径较小、螺母厚度不足30mm、托板厚度偏小及连接焊缝高度不足等质量缺陷严重影响荷载的有效传递。

1.2 地基承载力或立杆基础承载力不足造成坍塌

地基承载力或立杆承载力不足是造成模板支撑体系坍塌的又一主要原因。在施工中，天然地基承载力不足或回填土未分层夯实，支撑体系受力后，发生局部下陷或不均匀沉降，从而诱发整体性失稳。

1.3 模板支撑体系的构造缺陷 1.3.1 立杆偏心受压

（1）规范要求满堂支撑架顶部施工层荷载应通过可调托撑传递给立杆，即立杆按轴心受压考虑，实际施工中，部分梁、板荷载是通过水平杆传递给立杆，施工验算时，未考虑立杆的偏心受压情况，即在支撑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头必须采用对接扣件对接，在模板设计时立杆同样是按轴心受压考虑。实际施工中，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。

（3）立杆接头弯折或垂直度偏差大对脚手架承载力有较大影响。 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的长度不应大于500mm。以水平杆步距1.5，立杆间距1.2×1.2m计算，顶层立杆的计算长度l0=kμ1（h+2a）=1×1.298×（1500+2×500）=3245，则立杆长细比λ=l0/i=3245/15.9=204，接近规范要求的受压杆件允许长细比210，如果立杆顶板自由端长度a>500mm，则不符合规范要求，会造成顶层步距的脚手架失稳。

1.3.3 单方向设置水平约束杆件

一个步距或多个步距内单方向设置扫地杆或水平杆件，必会形成垂直水平杆方向无约束而造成脚手架失稳。这种情况下设置的水平杆危害性极大，相当于一个步距或多个步距内未设置水平约束杆件。

1.3.4 未按规范要求设置纵向和横向剪刀撑

（1）满堂支撑架整体稳定试验证明，设置剪刀撑比不设置临界荷载提高26%～64%，可增加架体刚度，提高脚手架承载力。施工现场搭设的满堂支撑架，经常不设剪刀撑或只是在支架外围设置竖向剪刀撑，这种结构是不合理的，尤其高大模板支撑体系更是容易引发架体失稳。

（2）虽然设置了竖向和水平剪刀撑，但施工现场剪刀撑杆件接

长、剪刀撑与立杆或水平杆的连接扣件设置不符合要求，使剪刀撑作用不能充分发挥，也是影响脚手架整体稳定性的重要因素。

1.3.5 未设置有效的连墙构件

当高宽比大于2时，应按规范要求设置连墙件，现场施工中，往往因安装连墙件困难或操作空间限制，无法安装连墙件，因高度过高造成稳定性差。

1.4 水平冲击荷载对脚手架稳定性的影响

混凝土输送泵加固架体不应与支撑架体连接，实际施工中，由于支模高度过高，输送泵管加固架体独立搭设困难，搭设时全部或部分与支撑架体连接，或泵管水平段与模板直接接触，泵送时的水平冲击荷载对脚手架稳定性影响极大。

1.5 施工荷载过大

施工荷载过大，未采取有效的卸载措施。 1.6 人的因素

人的因素是最关键的因素，支撑架的搭设质量好坏，关键看操作者的素质和责任心，脚手架的构造要求可以通过观察和尺量进行检查，但扣件的拧紧程度不可能每个检查到位，扣件拧紧力矩达40～65N?m时，扣件抗滑移承载力为8KN，如果有一个或连续几个扣件

未拧紧，则一跨或数跨主节点约束成为薄弱环节，极易引发局部或整体失稳。

2 高大模板支撑体系垮塌的预防措施 2.1 原材料不合格的预防措施

高大模板支撑体系的原材料，施工单位应制定专门的验收制度和验收程序，不合格的钢管、扣件、可调托撑等材料严禁用于工程。

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、扣件予以一定的奖励。

2.2 立杆地基承载力不足预防措施

(1)在模板支撑方案设计时，根据施工荷载和立杆合理布置数量确定地基土承载力，如地基承载力不足，应采取地基加固措施，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混凝土褥垫层。

(2)立杆基础在现浇平台上时，如通过计算，现浇平台承载力不满足施工要求时，可采取该层平台或下一层平台模板支撑不拆除的办法，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，有效减小传递给现浇平台上的施工荷载。

(3)立杆下应设置型钢垫板或厚木垫板，增加荷载受力面积而减小对地基承载力的要求。

2.3 模板支撑架构造缺陷预防措施 2.3.1 立杆偏心受压的预防措施

（1）梁板施工荷载通过可调托撑、或在立杆顶部设置型钢垫板等方式减小偏心量，尽量做到立杆轴心受压，以提高立杆承载能力。

（2）立杆接长必须采用对接构件连接，试验证明立杆对接接头承载能力比搭接的承载能力大2.14倍。施工时，应根据搭设高度合理选择立杆长度，避免出现搭接现象。

（3）立杆接头处是立杆传力的薄弱环节，故接头应交错布置，两根相邻立杆的接头不应在同步内，同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开的距离不应小于500mm，各接头距主节点的距离不宜大于步距的1/3。

（4）脚手架搭设时，随时检查立杆接头质量和立杆搭设垂直度偏差，发现接头弯折严重或垂直度偏差较大情况，立即整改。

2.3.2 立杆顶部自由端过长预防措施

立杆伸出顶层水平杆中心线至可调托撑顶部的距离不得超过500mm，条件许可的情况下，尽量减小立杆悬臂端的长度。

2.3.3 单方向设置水平杆件预防措施

严格按照规范要求施工，主节点处必须设置纵横向水平杆，用直接扣件连接在立杆上，严禁单方向设置水平杆件（包括扫地杆）。

2.3.4 剪刀撑设置缺陷预防措施

（1）整体失稳是满堂支撑架的主要破坏形式，高支模体系脚手架如不按规范要求设置竖向和水平剪刀撑，当支架达到临界荷载时，整个架体会出现大波鼓曲而发生整体失稳破坏。故施工时，除应严格按规范要求设置剪刀撑外，还应根据实际承受施工荷载情况，加密设置竖向和水平剪刀撑。

（2）剪刀撑杆件应与所有相交的立杆或水平杆使用旋转扣件连接，相交点如不设约束扣件，将大大降低剪刀撑的作用。

2.3.5 未设置有效连墙构件的预防措施

满堂支撑架高宽比>2时，应在架体的四周和中部与结构柱或墙进行刚性连接，连墙件水平间距应为6，竖向间距应为2～3m，连墙件与架体连接点离主节点距离不应大于300mm。

架体周围无建筑结构时，满堂支撑架宜超出顶部加载区投影范围向外延伸布置2～3跨，架体高宽比过大时可加大延伸布置跨数，严格控制支撑架高宽比不应大于3。

2.4 水平冲击荷载影响架体稳定的预防措施

(1)加固输送泵竖向立管的架体应单独设置，不得与支持架体连接。

(2)现浇面水平方向泵管与模板接触应设置柔性隔震措施，施工中可在泵管和模板之间垫设废旧轮胎的办法，减小泵管对模板及支撑体系的水平冲击荷载。

2.5 施工荷载过大的预防措施

模板设计时，如脚手架立杆纵横间距小于400×400m时仍不能满足要求，此时缩小立杆间距操作非常困难，应采取以下有效的措施：

(1)按一定间距设置钢结构格构柱或大截面钢管柱，作为脚手架的刚性支撑。

(2)在已有建筑结构上设置卸载装置，实际施工中，可在已有结构上设置吊环斜拉钢丝绳卸载，或采用悬挑钢梁、桁架的办法进行有效卸载。

(3)对大截面梁、板，采取分层浇筑的方法，减小施工荷载。梁、板类构件水平施工缝留置在底部梁板截面的1/3处。

2.6 操作者的素质缺陷预防措施

(1)选择优秀的施工队伍，对操作人员进行专项安全技术教育，

提高操作者的安全意识和操作水平。

(2)制定专项安全施工方案，并向每位操作人员详细交底。过程中严格检查操作质量。

(3)制定专项安全管理制度或与操作者签订专项施工奖惩协议，采取适宜的激励措施。

总结

“十二五”时期，我国处于工业化、城镇化加速发展阶段，大规模的基本建设仍然是国民经济发展的主要特征之一，建筑业迎来了新的发展机遇，安全、优质、快速的完成建造任务，是建筑施工企业追求的永恒目标。本文详细分析了高大模板支撑体系垮塌的原因，并提出了具体的预防措施，望对施工高大模板的同行有所帮助，由于水平有限，难免有谬误之处，望专家、朋友们指正。

参考文献

[1]《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）

[2] 阙济兴：高大模板支撑系统坍塌事故成因分析及对策，《建筑安全》[J]2011年第12期