高大模板安全管理及方案编制.ppt

重庆建工第三建设有限责任公司,高大模板支撑系统技术安全管理 及安全专项方案编制 唐 清 20012.09.21,目录 一.高大模板工程定义 二.高大模板支撑架坍塌事故案例 三.模板支架坍塌事故技术原因分析和技术安全责任 1.技术原因 2.直接起因和主要诱发点 3.项目总工（技术负责）的技术安全责任 四.杜绝高支模架坍塌事故的关键环节和安全控制点 五.高大模板支架工程安全专项方案编写纲目及内容要点 六.高大模板支撑系统设计计算实例,一、高大模板的定义 建质200987号 规定： 搭设高度5m及以上；搭设跨度10m及以上；施工总荷载10kN/m2及以上；集中线荷载15kN/m及以上；高度大于支撑水平投影宽度且相对独立无联系构件的混凝土模板支撑工程。编制安全专项施工方案 搭设高度8m及以上；搭设跨度18m及以上；施工总荷载15kN/m2及以上；集中线荷载20kN/m及以上的混凝土模板支撑工程。编制安全专项施工方案并组织专家论证。,二、模板支架坍塌事故案例 1.模板支架是重大伤亡事故的多发领域，一直占有较高的比例。 高大厅堂楼（屋）盖模板支架由于浇筑作业面上的施管人员较多，在发生坍塌时，伤亡人数往往会超过20人。在建筑工程重大安全事故警示录一书收集的2000年到2003年6月发生的100起一次死亡3人以上的重大事故中，脚手架坍塌事故为15起，亡66人和伤137人（平均每起亡4.4人和伤9.1人）。分别占15.45%和43.63%。 2.近年来发生的典型模板支架坍塌事故 2000年10月25日发生的南京某演播厅屋盖模板支架坍塌事故：面积624，支架高36.4m，任由工人凭经验搭设，立杆间距达1.5m以上，步距1.5-2.0m（漏设水平杆处竟达3.9m），且未设置扫地杆。在浇筑作业刚过中部大梁时突然发生坍塌，整个过程仅延续4秒钟，造成6人死亡，25人受伤。 3. 2005年9月5日发生的北京西西工程4#地中庭楼盖模板支架坍塌事故： 面积423，总高21.9m，使用扣件钢管支架，步距1.5m，立杆间距为0.6m（梁下）和1.2-1.5m（板下），立杆顶部伸出长度达1.4-1.7m。支架方案未经审批就进行搭设，在其三面邻跨楼盖未浇筑的情况下，临时改变先浇筑中庭，在浇筑快接近完成时，从楼盖中偏西南部位发生凹陷式坍塌（图1），造成死亡8人，重伤21人的重大事故。,坍塌现场全貌,西西工程相应地下室结构的支架受损与变形情况,各类施工支架在承载和使用中发生坍塌事故时，大多都会造成相当严重的后果。特别是高大的混凝土楼屋盖和桥梁模板支架在浇筑中发生的整体坍塌事故，往往都会造成惨重的人员伤亡、巨大的经济损失和不良的社会影响。不仅会给遇难人员家庭造成难以弥合的创伤，而且严重危及企业的生存与发展。 因此，无论从那个方面来讲，我们都必须高度重视对模板支架坍塌事故，特别是高大模板支撑系统坍塌事故的预防，将引发支架坍塌事故的直接和间接原因、技术和管理原因以及各种可以蕴育和引发坍塌事故的安全隐患表现及其存在情况（严重程度）搞清楚，并相应采取强有力的技术保障和管理监督措施，预防和杜绝模板支架坍塌事故的发生。,三.模板之间发生坍塌事故原因分析和技术安全责任 1.技术原因 单从技术角度来讲，脚手架结构模板支架坍塌之所以会发生，不外出现以下两种情况，或者二者兼而有之：一是架体或其杆件、节点实际受到的荷载作用超过了其实际具有的承载能力、特别是稳定承载能力；二是架体由于受到了不应有的荷载作用（侧力、扯拉、扭转、冲砸等），或者架体发生了不应有的设置与工作状态变化（倾斜、滑移和不均衡沉降等），导致发生非原设计受力状态的破坏。 引起模板支架实际荷载增加和实际抗力降低的主要因素 详下表1 5,架体不应出现的主要设置与工作状态变化 详下表2,2.引发模板支架坍塌的直接起因和主要诱发点： （1）支架因设计和施工缺陷，不具有确保安全的承载能力。这类支架在正常浇筑和荷载增加的过程中，随时都会在任何首先达到临界/极限应力或变形（位移）的部位发生失稳和破坏，从而引起支架瞬间坍塌。 一旦开始进行混凝土浇筑作业，就将面临坍塌破坏的危险境地、且难以监控。除非因已发现异常变形、晃动或声响（杆件、连接件和节点开裂、破坏）而立即停止作业和撤离人员（但往往已来不及做），则事故将不可避免。没有施工方案设计或设计安全度不够的、按一般作业架搭设的、任由工人凭经验搭设的以及在搭设中任意加大构架尺寸和随意减少杆件的支架，如南京事故就属于这一方面。 （2） 支架因设计和施工原因，使其承载能力没有多大富裕，使其难以在支架的实际荷载增加和实际承载能力降低因素影响下确保安全。,当遇有显著的实际荷载增大或实际的承载能力降低时，就会由局部失稳开始、迅即引发模板支架整体坍塌。这种情况多出现在立杆计算应力170N/mm2以及由一侧向另一侧整体推进浇筑工艺、并浇筑至高重大梁和在浇筑的最后阶段、过多集中浇捣设备与作业人员时，所谓“被最后一根稻草压垮”的临界加载，是其主要特征。不少事故就属于这种情况； （3）因承载构造和支架的设计或施工原因，使其存在较为危险的起因物或薄弱部位。 即使在较为正常的荷载下，也极易在此部位出现局部垮塌，产生很大的冲击和扯拉作用，连带架体整齐垮塌。属于这种情况的有模板和木格栅裂断、顶横杆和连接点破坏、立杆顶部伸出段失稳扭转等。北京西西事故就是由立杆伸出段失稳扭转引起的典型案例。 以上三个方面直接起因中的主要诱发点列于表3中。,模板支架坍塌事故直接起因的主要诱发点 表3 注：该表所列主要针对扣件支架，其他支架情况纳入不够,模板支架坍塌破坏的常见模式 表4,3.项目总工（技术负责）的技术安全责任 项目总工是项目技术安全工作的总管，肩负着工程项目施工方案决策和技术安全掌管责任，应当把主要精力放在掌管好工程施工的技术安全和努力推动技术进步的工作上；并且应当有职有权，确保达到各项工作要求。当受到施工安排和经济考虑的冲击时，也能坚守住起码的安全保证要求、确保不出技术安全事故的底线！ 凡是一切工程安全事故，项目总工都是事故责任的被追究者之一。因为任何一起模板支架坍塌事故的发生，都有其技术原因和相关施管人员的技术安全工作责任，而目前对施管人员的技术安全责任尚无明确的界定，当事故主要由技术安全责任引起时，就会被定为技术责任事故。北京西西工程事故的类型界定为：“由各种明显的设计和施工存在的技术安全缺陷、特别是立杆伸出长度过大引发支架上部失稳造成的模板支架整体坍塌事故”。是一起“技术责任事故”，土建总工被认定为第一责任人 。,四.杜绝高支模架坍塌事故的关键环节和安全控制点 1.关键环节: 1)落实安全责任制。把高支模按重要安全项目纳入项目统一管理。 2）方案措施的制定； 3）材料检查验收； 4）技术交底和搭设过程检查； 5）浇筑工艺和施工安排； 6）浇筑施工的安全监控； 2、安全控制点38（交底明确技术安全控制点提供15项）： 设计安全保证度、立杆顶端外伸长度、扫地杆设置、可调底座和托座、扣件拧紧力矩、横杆直接承载、架体结构横杆贯通、水平斜杆加强、杆件长细比、混凝土浇筑分层厚度、同时作业振捣棒数、高支架附着拉结措施、支架底部基础要求、其他控制事项、其他禁止事项。,3、搭设验收和使用安全监控36 1）分阶段验收34次； 2）浇筑过程中观测和加固工作： 必须确保支架在浇筑时绝对安全，而不是寄望于出问题时加固处理。 正确做法：一是确保支架在浇筑时绝对安全的保证与加固措施（前面提到的关键环节和安全控制点），将检查提前，先行发现和处理；二是严格控制浇筑工艺，确保均衡加载；三是控制施工活荷载。 4.构造要求(综合130和162,偏向遵守162强条) 1）满堂脚手架搭设高度36m，高宽比3。满堂支撑架搭设高度30m，高宽比3 。 2）架体底、顶部横杆：立柱底部离地200高设按纵下横上设扫地杆；可调支托底部的立杆顶端纵横设水平拉杆。 3）外侧周边：外侧周边由下至上竖向连续剪刀撑；中部10m设宽度46m竖向连续剪刀撑，且底、顶设水平剪刀撑，形成格构式钢管骨架柱。,4）剪刀撑： 水平向：顶部设置连续剪刀撑（通用）， H8m时，在底、顶、中间8m设置， q面 15kN/m2 、q线20kN/m时底部设； 竖向：H=820m时，用斜撑将中部剪刀骨柱连通； H20m时，用竖向连续剪刀撑替代中部斜撑； 5）与周边拉结： H5m 时，在架体外侧和中间结构柱按水平间距69m，竖向间距23m与建筑结构刚性拉结。 6）立柱：纵横间距相等或成倍数。梁下立杆为主干分模数； 在满足设计要求下，并900。,7）顶部支托螺杆外伸长度200，丝杆直径36，支托板厚度5，承载力设计值40KN; 8)长杆接长问题：扫地杆、水平杆应对接（在130中可搭接，适用于脚手架），剪刀撑应搭接长度500，立杆应对接。区别于130中：水平杆、剪刀撑可搭接（1m）或对接，立杆除顶层顶部可搭接外，其余对接，若是用于砼结构施工架体显然受力不合理。因此，130中规定主要针对防护用脚手架，模板支撑承重架建议按162规定。 9）材料质量问题：Q235钢管48.3(0.5)3.6 (0.36)现状市场基本无，实测2.283.34，平均2.62，最低2.3，S削弱33%，几何特性参数影响很大。扣件：直角和旋转占标重（13.2N、14.6N）7075%,对接占标重（18.4N）5055%，显著降低扣件刚度和节点力学性能，降低稳定承载能力，出现节点先于杆件破坏的薄弱部位，在立杆节点呈“”破坏。,扣件拧紧力矩：标准4060N.m,实际2530N.m，有些工程半数以上扣件达10N.m。要求抽检合格率90%，梁下全检。 三项因素使得架体稳定承载力降低幅度达2040%。 标准中唯一材料强条：扣件进入施工现场应检查产品合格证，并应进行抽样复试，技术性能应符合现行国家标准钢管脚手架扣件GB15831的规定。扣件在使用前应逐个挑选，有裂缝、变形、螺栓出现滑丝的严禁使用。,五.高大模板支架工程安全专项方案编写纲目及内容要点,（一）编制说明及依据：方案的名称和编制单位，方案的选择研讨、编制、审核、论证和修改情况；编制依据不泛泛列出，只列确实涉及的，用表列出依据和参考资料。 （二 ）工程概况 1.所在工程项目概况 ： 1）名称、位置、环境和建筑面积、层数、高度等情况； 2）建设、设计、施工（总分包）和工程监理单位； 2.高大模板支架工程情况及施工安排 ： 1）所在位置； 2）所在工程结构或构件情况（外形和高度、跨度、厚度等设计参数）； 3）支架形式、面积、长度、高度（H36m,h/a 3）、架型及地基和支承结构情况； 4）施工安排（所处季节、工期、相关项目施工的配合等）。,（三）方案设计和施工工艺技术 1.工程特点和方案选择 ： 1）工程特点、技术难点和关键环节； 2）方案的比较和选择； 3）选用方案的要点。 2.支架设计的基本情况 ： 1）支架选用的架种和材料及规格、质量和性能要求； 2）支架的平面布置设计； 3）支架及其承传载措施的结构和构造设计； 4）支架的平面图、立面（各个具有代表性侧面）图、承传载部位和节点的大样图； 5）支架不利（即验算）部位的荷载情况和验算项目； 6）基础、多层连支和附着拉结设计及验算项目； 7）专项试验和工程监测安排。,3.设计安全的控制与效果： 1）材料的力学性能指标； 2）一般的设计指标； 3）设计安全度； 4）支架搭设质量和偏差控制； 5）各个控制项目 4.施工的程序与工艺要求： 1）支架施工的程序与安排； 2）混凝土浇筑的程序和工艺； 3）支架搭设方法与安全要求； 4）多层连支的工艺要求； 5）支架的拆除规定与工艺要求； 注：“设计安全度”,设计安全的保证度，支架的设计安全度应高于正规钢结构工程的要求，以符合脚手架结构复杂、多变和难控的实际情况。 R G =1.35(JGJ162-2008 4.2.3条),（四）施工安全保证措施 1.施工安全的组织和制度保证 ： 1）安全管理组织机构； 2）安全管理岗位责任制度的相应规定 ； 2.施工检查验收和安全监控、监护措施 ： 1）确保支架工作安全的限控规定和保证措施； 2）材料模板和架体质量的检查和验收控制； 3）支架搭设和拆除安全监护措施； 4）混凝土浇筑施工阶段的安全监控和监护施； 3.隐患整改和应急预案： 1）安全隐患检查和整改制度； 2）异常情况处置规定； 3）突发事态应急处置和救援预案 ； （五）施工组织和计划： 1.施工人员配备（劳动力计划和特殊作业人员； 2.施工进度计划； 3.材料和设备供应计划(含检测仪器),专项方案应汇总列出的支架工作安全的限控规定和保证措施项目,注：入表的保证措施应简明列出。,（六）计算书： 1）计算部位和验算项目； 2）荷载计算和内力分析； 3）杆件强度验算； 4）立杆稳定验算； 5）基地和基础验算； 6）其他工程安全控制项目验算 (七)附图： 1）支架部位工程结构平面、立面和剖面； 2）工程监测布置图； 3）支架的施工详图 “其他工程安全控制项目验算”包括扣件抗滑验算、重型和多层承传载构造、转换层支撑结构承载力验算，水平力作用验算等。,专项方案编制工作的其他注意事项 1）避免将参考资料列入 “依据资料”。获得批准的工法和专门为该工程设计进行的检验和试验成果应列入“依据资料”。 2）不要将与方案设计无关的或者方案并未涉及的标准规定纳入方案。 3）当遇到相关标准的相应规定不一致时，应有说明。一般可取较为保守的采用。 4）方案编制人在使用市场软件进行计算时，一定要认真核对其计算的条件和结果是否符合工程的实际情况，并与方案的相关阐述达到一致。 5）对方案各部分的相关内容做好协调，避免出现不一致或者矛盾问题。,六.高大模板支撑系统设计计算 (一).模板支撑架设计计算内容： 1.根据梁板结构平面图，绘制模板支撑架立杆平面布置图 2.绘制架体顶部梁板结构及顶杆剖面图； 3.面板、次楞和主楞等受弯构件计算； 4.计算最不利单肢立杆轴向力和承载力； 5.斜杆扣件连接强度验算； 6.地基承载力强度验算。,参与计算模板及其支架荷载效应组合的各项荷载的标准值组合符合JGJ162-2008表4.3.2的规定。,根据模板安全技术规程，按极限承载力设计状态： 结构抗力公式： r0.SR (r0取0.9，S:荷载组合设计值，R:结构抗力设计值) 高支模荷载组合（由永久荷载效应控制为主导）： （JGJ162-2008 P18页第4.3.1条说明） S=rG.Gik+rQi.ciQik,(4.3.1-4)式中：rG取1.35，rQi一般取1.4，ci可变荷载组合值系数0.7,为简化计算， 采用控制的组合：S=rG.Gik+rQi.Qik=1.35Gik+1.4Qik 特别强调：高支模、重荷载、大跨度支撑架计算时，荷载组合按JGJ162-2008 4.3.2表规定,但荷载组合应增加为： 板：G1k+ G2k+ G3k + Q1k+ Q2k 梁底板及支架：G1k+ G2k+ G3k + Q1k+ Q2k 注：在JGJ130-2011 4.3.2条强调，增加施工人员及设备Q1k 、混凝土施工时荷载Q2k两项，更为严格。,（二）.模板支撑架设计计算实例 4001200梁(腹板高1000)模板及支架计算书 一）主要参数 1）层高H=10m，立杆（所有钢管规格483.5）步距h =1.5m，立杆纵距la=0.6m，梁两侧立杆横距lb=0.6m(梁底中部用1根立杆顶撑，详示意图)。横杆中心线至立杆顶部距离a=150mm，底部采用500400木枋垫板，fgk按回填土取值160KPa(详建筑地基基础设计规范GBJ7-89附表5-7)。 2）梁模板均采用t=18厚复合木纤维板，用b1h1=50100木枋直接支撑,模板 弹性模量E=6000N/2 抗弯强度fm=14.0N/2 (详建筑施工模板安全技术规范JGJ162-2008表A.5.3) 木枋 弹性模量E=9500N/2 抗弯强度fm=13.0N/2 抗剪强度fv=1.4N/2 （JGJ162-2008表A.3.1-3) 木枋间距s1：梁侧250、梁底200 梁侧主楞采用双钢管，间距S=la=600；用两根14C级螺杆拉结（净截面积An=1052 JGJ162-2008表5.2.3) ，,螺杆间距按L0H0=600500考虑，对拉螺杆抗拉强度设计值fbt =170N/2（JGJ162-2008表A.1.1-4) 梁底主楞（小横杆）采用单钢管，间距S=lb=600；中间钢管以顶托支撑，两侧钢管以单扣件支撑Rc=6.8KN （因扣件节点性能随扣件质量、安装质量的不同而存在较大差异，JGJ130-2011表5.1.7取直角（旋转）扣件抗滑Rc=8KN乘以折减系数0.85) 二）荷载参数 模板自重标准值 G1k=0.5 kN/m2 混凝土自重标准值 G2k=24 kN/m3 钢筋自重标准值 G3k=1.5 kN/m3 新浇砼侧压力标准值 MinG4k=28.8 kN/m2,支撑系统立面图,振捣标准值 底模Q2k=2 KN/m2 侧模Q2k=4 KN/m2 以上荷载取值详（JGJ162-2008 4.1条） 砼侧压力：F=cH =241.2 =28.8 kN/m2 （JGJ162-2008公式4.1.1-2） F=0.22Ct012V1/2=0.222451.11.151.21/2 =36.6 kN/m2 （JGJ162-2008公式4.1.1-1） 梁浇注速度V取1.2；浇注温度T取25（t0=200/(T+15)=5 JGJ162-2008 4.1.4条） 模板允许挠度 =l/400；木枋、钢管支架体系取允许挠度=l/1000(详JGJ 162-2008 4.4.1条 )。,三）侧模及支架计算 1.面板 按3跨连续梁计算，跨度为木枋间距250；截面宽度600。 G4k=28.8 kN/m2，Q2k=4 KN/m2 线荷载设计设计值：g1.35G4ks +1.4Q2ks =（1.3528.81.44）0.6 = 26.69 (kN/m)N/mm ；（JGJ162-2008 4.2条） 线荷载标准值：gkG4ks = 28.80.6= 17.28 N/mm,弯 矩M=KMql2=0.125gs12 =0.12526.692502=208515.6 Nmm 抵抗矩W=bh2/6=1/6st2=1/6600182=324003 惯性矩I=bh3/12=1/12st3=1/12600183 =2916004 =M/W=208515.632400=6.44 N/2fm=14.0N/2 模板抗弯强度满足要求。 =0.677 gks14 /（100EI） =0.67717.282504(1006000291600) =0.261 =250/400=0.625 模板变形验算满足要求。,2. 次楞木枋 按3跨连续梁计算，跨度为主楞间距600，荷载计算宽度为木枋间距250。 线荷载：g1.35G4ks11.4Q2ks1 =（1.3528.81.44）0.25 = 11.12 kN/m(N/mm) ； gkG4ks1 = 28.80.25= 7.2 N/mm 弯 矩M=KMql2=0.125gs2 =0.12511.126002 =500400 Nmm 抵抗矩W=b1h12/6=1/6501002=83333.33 惯性矩I=b1h13/12=1/12501003=4166666.74,=M/W=50040083333.3=6.0 N/2 fm=13.0N/2 木枋抗弯强度满足要求。 =0.677gks4 /（100EI） =0.6777.26004(10095004166666.7)=0.16 =600/1000=0.6 木枋变形验算满足要求。 V=0.625gs =0.62511.12600=4170 N =3V/（2b1h1）=34170(250100) =1.25N/2 fv=1.4N/2 木枋抗剪强度满足要求。,3. 主楞扣件抗滑 R1=0.733F=0.733（1.35G4k1.4Q2k）s1s=0.733（1.3528.81.44）0.250.6=4.89kN Rc=6.8kN 扣件抗滑验算满足要求。 4. 对拉螺杆 F(1.35G4k +1.4Q2k)LoHo =（1.3528.81.44）0.50.6=13.34kN =F/An=13340/105=127 N/2 fbt =170 N/2 对拉螺杆设置满足要求。,查结构静力学手册易知，25跨等跨连续梁在集中荷载作用下边支座的剪力系数KV1（亦即支座反力系数RV1）为 每跨单荷载图A 0.312 0.350 0.339 0.342 每跨双荷载图B 0.667 0.733 0.714 0.719,四）底模及支架计算 1.面板 按2跨连续梁计算，跨度为木枋间距200；截面宽度取主楞间距600。 恒载：模板(G1k) +混凝土(G2k)+ 钢筋(G3k) 活载： 施工人员和设备Q1k、振捣混凝土时产生的荷载(Q2k) 计算单元：计算跨度取木枋间距s1、计算的截面宽度取主楞间距s 模板的线荷载标准值：G1k （2ht+b）/bs 混凝土的线荷载标准值：G2khs,钢筋的线荷载标准值：G3khs 施工人员和设备荷载: Q1ks 振捣混凝土时产生的线荷载标准值：Q2ks 线荷载设计值： g1.35G1k（2ht+b）/b + G2kh + G3khs + 1.4(Q1k+ Q2k)s1.350.5（21.0+0.4）/0.4 + 241.2+1.51.20.6 + 1.4(2+2.5)0.6=31 kN/m 按集中荷载2.5kn考虑：g=27.2kN/m F=1.42.5=3.5KN 线荷载标准值： gkG1k（2ht+b）/b + G2kh + G3khs0.5（21.0+0.4）/0.4 + 241.2+1.51.20.6 =20.16 kN/m,弯 矩M=KMql2=0.125gs12 =0.12531 =155000Nmm（KM详JGJ162-2008表C.1-1） 抵抗矩W=bh2/6=1/6600182=324003 惯性矩I=bh3/12=1/12600183=2916004 =M/W4.78/2fm=14.0N/2 =(0.125gl2+0.188Fl)/W=(0.12527.22002+0.188 3.5200）/32400=4.2N/mm2 fm (按集中荷载考虑) 模板抗弯强度满足要求。 =0.521 gks14 /（100EI）=0.52120.162004(1006000291600) =0.096 =200/400=0.5 模板变形验算满足要求。,2.次楞木枋 按3跨连续梁计算，跨度为主楞间距600，荷载计算宽度为木枋间距200。 线荷载设计值：g1.35G1k（2ht+b）/b + G2kh + G3khs1 + 1.4(Q1k+ Q2k)s11.350.5（21.0+0.4）/0.4 + 241.2+1.51.20.2 + 1.4(2.5+2)0.2=10.33kN/m 按集中荷载2.5kn考虑：g=9.1kN/m F=1.42.5=3.5KN 线性荷载标准值：gkG1k（2ht+b）/b + G2kh + G3khs10.5（21.0+0.4）/0.4 + 241.2+1.51.20.2=6.72kN/m 抵抗矩W=83333.33 惯性矩I=4166666.74(JGJ162-2008 表5.2.2),弯 矩M=KMql2=0.125gs2 =0.12510.336002=464850N.mm =M/W=46485083333.3=5.57 N/2 fm=13.0N/2 =(0.125gl2+0.188Fl)/W=(0.1259.16002+0.1883.5600)/W=4.9 N/2 fm=13.0N/2 （按集中荷载考虑） 木枋抗弯强度满足要求。 =0.677gks4 /（100EI）=0.6776.726004(10095004166666.7) =0.149=600/1000=0.6 木枋变形验算满足要求。 V=0.625gs =0.62510.33600=3873N =3V/(2b1h1)=33873(250100) =1