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模板支撑体系的安全性 xxxxxxxxx公司安监科 2013年上半年 全国房屋市政工程安全生产形势总体平稳 但较大事故起数和死亡人数比去年同期上升 建筑安全生产形势不容乐观 有10个地区发生了13起较大事故 其中 模板坍塌和起重机械事故共11起 占较大事故起数的84 62 是房屋市政工程领域发生较大及以上事故的重大危险源 较大事故中有2起是未办理建设工程规划许可 施工许可等手续的非法建筑施工安全事故 打非治违 力度还需进一步加大 安徽省安庆桐城市盛源财富广场一期项目工程 在中厅混凝土浇筑过程中 发生模板支撑体系坍塌事故 造成8人死亡 福建省福清市松益织带有限公司6 车间工程 在混凝土浇筑过程中 发生模板支撑体系坍塌事故 造成4人死亡 江西省上饶德兴市会展及演艺中心工程 在中厅顶部混凝土浇筑过程中 发生模板支撑体系坍塌事故 造成4人死亡 福建省龙海市港尾镇卓岐村原石滩度假区一期工程 在景观桥梁桥面混凝土浇筑过程中 发生坍塌事故 造成3人死亡 江西省萍乡市莲花县新城教育园职高实训楼工程 在施工过程中 发生模板坍塌事故 造成3人死亡 河南省周口市综合客运总站站务楼工程 在混凝土浇筑过程中 发生模板支撑体系坍塌事故 造成3人死亡 一 高大模板支撑的有关规定 1 高大模板支撑系统是指建设工程施工现场混凝土构件模板支撑高度超过8m 或搭设跨度超过18m 或施工总荷载大于15kN 或集中线荷载大于20kN m的模板支撑系统 2 高大模板支撑系统施工应严格遵循安全技术规范和专项方案规定 严密组织 责任落实 确保施工过程的安全 一 高大模板支撑的有关规定 3 方案编制 施工单位应依据国家现行相关标准规范 由项目技术负责人组织相关专业技术人员 结合工程实际 编制高大模板支撑系统的专项施工方案 4 专项施工方案应当包括以下内容 一 编制说明及依据 相关法律 法规 规范性文件 标准 规范及图纸 国标图集 施工组织设计等 二 工程概况 高大模板工程特点 施工平面及立面布置 施工要求和技术保证条件 具体明确支模区域 支模标高 高度 支模范围内的梁截面尺寸 跨度 板厚 支撑的地基情况等 一 高大模板支撑的有关规定 三 施工计划 施工进度计划 材料与设备计划等 四 施工工艺技术 高大模板支撑系统的基础处理 主要搭设方法 工艺要求 材料的力学性能指标 构造设置以及检查 验收要求等 五 施工安全保证措施 模板支撑体系搭设及混凝土浇筑区域管理人员组织机构 施工技术措施 模板安装和拆除的安全技术措施 施工应急救援预案 模板支撑系统在搭设 钢筋安装 混凝土浇捣过程中及混凝土终凝前后模板支撑体系位移的监测监控措施等 六 劳动力计划 包括专职安全生产管理人员 特种作业人员的配置等 一 高大模板支撑的有关规定 七 计算书及相关图纸 验算项目及计算内容包括模板 模板支撑系统的主要结构强度和截面特征及各项荷载设计值及荷载组合 梁 板模板支撑系统的强度和刚度计算 梁板下立杆稳定性计算 立杆基础承载力验算 支撑系统支撑层承载力验算 转换层下支撑层承载力验算等 每项计算列出计算简图和截面构造大样图 注明材料尺寸 规格 纵横支撑间距 附图包括支模区域立杆 纵横水平杆平面布置图 支撑系统立面图 剖面图 水平剪刀撑布置平面图及竖向剪刀撑布置投影图 梁板支模大样图 支撑体系监测平面布置图及连墙件布设位置及节点大样图等 一 高大模板支撑的有关规定 5 高大模板支撑系统专项施工方案 应先由施工单位技术部门组织本单位施工技术 安全 质量等部门的专业技术人员进行审核 经施工单位技术负责人签字后 再按照相关规定组织专家论证 下列人员应参加专家论证会 一 专家组成员 不少于5人 二 建设单位项目负责人或技术负责人 三 监理单位项目总监理工程师及相关人员 四 施工单位分管安全的负责人 技术负责人 项目负责人 项目技术负责人 专项方案编制人员 项目专职安全管理人员 五 勘察 设计单位项目技术负责人及相关人员 一 高大模板支撑的有关规定 6 施工单位根据专家组的论证报告 对专项施工方案进行修改完善 并经施工单位技术负责人 项目总监理工程师 建设单位项目负责人批准签字后 方可组织实施 7 搭设高大模板支撑架体的作业人员必须经过培训 取得建筑施工脚手架特种作业操作资格证书后方可上岗 其他相关施工人员应掌握相应的专业知识和技能 一 高大模板支撑的有关规定 8 高大模板支撑系统搭设前 项目工程技术负责人或方案编制人员应当根据专项施工方案和有关规范 标准的要求 对现场管理人员 操作班组 作业人员进行安全技术交底 并履行签字手续 安全技术交底的内容应包括模板支撑工程工艺 工序 作业要点和搭设安全技术要求等内容 并保留记录 9 高大模板工程搭设的构造要求应当符合相关技术规范要求 支撑系统立柱接长严禁搭接 应设置扫地杆 纵横向支撑及水平垂直剪刀撑 并与主体结构的墙 柱牢固拉接 一 高大模板支撑的有关规定 10 模板支撑系统应为独立的系统 禁止与物料提升机 施工升降机 塔吊等起重设备钢结构架体机身及其附着设施相连接 禁止与施工脚手架 物料周转料平台等架体相连接 11 施工过程中检查项目应符合下列要求 一 立柱底部基础应回填夯实 二 垫木应满足设计要求 三 底座位置应正确 顶托螺杆伸出长度应符合规定 四 立柱的规格尺寸和垂直度应符合要求 不得出现偏心荷载 五 扫地杆 水平拉杆 剪刀撑等设置应符合规定 固定可靠 六 安全网和各种安全防护设施符合要求 一 高大模板支撑的有关规定 12 浇筑过程应有专人对高大模板支撑系统进行观测 发现有松动 变形等情况 必须立即停止浇筑 撤离作业人员 并采取相应的加固措施 13 高大模板支撑系统搭设和拆除过程中 地面应设置围栏和警戒标志 并派专人看守 严禁非操作人员进入作业范围 14 施工单位应严格按照专项施工方案组织施工 高大模板支撑系统搭设 拆除及混凝土浇筑过程中 应有专业技术人员进行现场指导 设专人负责安全检查 15 监理单位对高大模板支撑系统的搭设 拆除及混凝土浇筑实施巡视检查 发现安全隐患应责令整改 对施工单位拒不整改或拒不停止施工的 应当及时向建设单位报告 二 杆件稳定的概念 在模板支撑系统中 模板立柱通常为受压构件 受压构件比较细长 受力达到一定的数值时 杆件会突然发生弯曲 以致引起整个支撑系统的破坏 这种现象称为失稳 因此受压杆件要有稳定的要求 如右图所示 它是一个细长的压杆 承受轴向压力P 当压力P增加到Plj时 压杆的直线平衡状态失去了稳定 Plj具有临界的性质 称为临界力 两端铰接的压杆 临界力的计算公式为 E 弹性模量I 惯性矩 截面形状与大小有关 该公式中 对于钢管来说 常数 常数 起决定性作用 式中可以看出 越大 临界力越小 既压杆越长 承受的力也就越小 另外 压杆两端固定方式 与临界力的关系为 一端固定一端自由时 两端都固定时 一端固定一端铰支时 两端都铰支时 用直角扣件固定的模板支架立柱可以视为两端铰接的情况 临界应力临界力作用下压杆仍处于直线状态时的应力 它等于临界力除以压杆的横截面面积A 而称为回转半径 所以上式又可以写为 式中 称为长细比 由截面形状和尺寸来确定 所以长细比是影响临界应力的综合因素 对于钢管来说 回转半径 1 58cm 因此长度是一个决定性因素 也就是我们所说的模板支架的步距 严格控制模板支架的步距 是保证模板支架安全稳定的重要因素 步距 如图所示 立杆上下两端无固定点 立杆计算长度会成几何倍数增长 承载力也会成几何倍数降低 像这种只有扫地杆的情况 依据上述公式 按一端固定一端自由计算 计算长度增加两倍 那么承载能力降低4倍 只有一个方向拉结杆 是无效的 三 事故案例 杭州文一西路某楼盘工地发生坍塌事故 事故共造成6人受伤 1人死亡 2012年9月5日7时30分许 湖北武汉市硚口区解放大道387号 南国大武汉家装 2期V座地下工程在浇筑顶板结构砼时发生坍塌 坍塌面积约700多平方米 造成至少有1人失踪 8人被送往医院 其中包括两名危重伤者 2012年7月14日晚10时20分许 滨州市邹平县城南新区鹤伴公馆工程 在浇筑主会馆屋面混凝土施工中 模板支撑系统突然坍塌 造成4人死亡 8人受伤 2011年8月 我市某在建车库工程 模板支撑坍塌 2012年3月11日 临沂市河东区一二层工程模板支撑体系坍塌 泉州东海一安置小区模板坍塌1死3伤 随着一声巨响 正在深圳在建大楼12米高处紧张进行混凝土浇灌的20余名工人 与300多平方米的混凝土钢筋一同坠落 而一楼正在施工的两名木工则被重重地砸压在地 2007年二十五日零时四十分 在建的侯马汽车客运站发生坍塌事故 事故共造成三人死亡 六人受伤 重庆一在建工地模板倒塌1死4伤 昆明一在建办公楼坍塌4人受伤 广西医科大学在建图书馆倒塌 事故现场两千吨混凝土坍塌 事故死亡人数升至7人 南京电视台演播中心大演播厅模板支架整体倒塌事故 2000年10月 在南京市电视台新演播大厅双向预应力井式屋盖混凝土的浇筑途中 发生了支撑高度达36m的扣件式钢管梁板模板高支撑架中部突然下沉 倾刻 仅延续4s 倒塌 造成亡6人 重伤11人 轻伤24人的重大事故 成为多年以来发生的此类事故中伤亡人数最多和经济损失最大的一起 引起了人们对解决好梁板模板高支撑架设计和使用安全 事故现场300多吨倒塌的钢管堆积如山 事故发生后 查看残存钢管支架的底部均无扫地杆架子底部步高约1 8m 在地坑处步高达2 6m 且无扫地杆 残存钢管支架的立杆连续4根钢管接头在同一高度 架子底部与周边支架的水平联系杆很少 立杆的横向约束很弱 查看地下室二层残存钢管支架 板下钢管立杆间距为1000 1000mm 梁下立杆间距增加为500 500mm 但水平联系杆未增加 增加的立杆横向约束少 无效 查看地下室二层残存钢管支架 大梁下每一米增加的立杆均未增加横向水平杆 架子每步的水平杆与周边砼墙体未抵触 架子的晃动量大 对比同类预应力框架大梁支模 拆去部分板及此梁下模板支架时 往往抽去大梁下原通常的水平杆 降低了模板支架的承载力 大梁未张拉就出现了裂缝 四 扣件式钢管支模的安全性 一 搭设材料 搭设模板支架钢管的存在问题普碳钢管易锈蚀 严重的出现麻坑 租赁的钢管来路复杂 管壁严重不匀 从2 6 3 6mm不等 一般为3 0mm以下 钢管管端经多次气割或电焊 端面严重不平整 用作立杆时 在对接扣件处有初弯曲 严重影响立柱承载力 搭设支架扣件的存在问题扣件来源杂乱 质量不匀 劣质扣件进入施工现场 旧扣件的螺栓有滑丝 仍勉强使用 扣件钢管支架的基本受力性能 扣件钢管脚手架试验用钢管扣件搭设双排脚手架的加载试验 在脚手架底部 立杆受上部传来的自重及施工荷载 立杆接近为轴心受压 图为脚手架局部失稳破坏 扣件钢管模板支架单扣件抗滑试验底模下水平钢管与立杆常用单扣件扣接 单扣件抗滑试验表明 扣件滑动1 1 1 2t抗滑设计0 8t 扣件钢管支架的双扣件抗滑试验用钢管扣件搭设模板支架 水平杆将荷载通过扣件传给立杆 步高在1 8m以内时 其承载力主要由扣件的抗滑力决定 双扣件抗滑试验表明 扣件滑动 2t扣件抗滑设计 1 2t 五 构造要求 1 模板支架立杆的构造 1 每根立杆底部应设置底座或垫板 垫板厚度不得小于50mm 而不能使用砖等脆性材料 2 顶部应设可调支托 3 U形支托与楞梁两侧间如有间隙 必须楔紧 4 其螺杆伸出钢管顶部不得大于200mm 5 螺杆外径与立柱钢管内径的间隙不得大于3mm 安装时应保证上下同心 6 立柱接长严禁搭接 必须采用对接扣件连接 7 相邻两立柱的对接接头不得在同步内 且对接接头沿竖向错开的距离不宜小于500mm 各接头中心距主节点不宜大于步距的1 3 8 严禁将上段的钢管立柱与下段钢管立柱错开固定在水平拉杆上 9 当支架立柱高度超过5m时 应在立柱周圈外侧和中间有结构柱的部位 按水平间距6 9m 竖向间距2 3m与建筑结构设置一个固结点 2 模板支架水平杆的构造 1 在立柱底距地面200mm高处 沿纵横水平方向应按纵下横上的程序设扫地杆 2 可调支托底部的立柱顶端应沿纵横向设置一道水平拉杆 3 扫地杆与顶部水平拉杆之间的间距 在满足模板设计所确定的水平拉杆步距要求条件下 进行平均分配确定步距后 在每一步距处纵横向应各设一道水平拉杆 4 在立柱底距地面200mm高处 沿纵横水平方向应按纵下横上的程序设扫地杆 5 当层高在8 20m时 在最顶步距两水平拉杆中间应加设一道水平拉杆 6 当层高大于20m时 在最顶两步距水平拉杆中间应分别增加一道水平拉杆 7 所有水平拉杆的端部均应与四周建筑物顶紧顶牢 无处可顶时 应在水平拉杆端部和中部沿竖向设置连续式剪刀撑 8 当立柱底部不在同一高度时 高处的纵向扫地杆应向低处延长不少于2跨 高低差不得大于lm 立柱距边坡上方边缘不得小于0 5m 3 模板支架剪刀撑的构造 1 满堂模板和共享空间模板支架立柱 在外侧周圈应设由下至上的竖向连续式剪刀撑 2 中间在纵横向应每隔10m左右设由下至上的竖向连续式剪刀撑 其宽度宜为4 6m 并在剪刀撑部位的顶部 扫地杆处设置水平剪刀撑 如图 3 剪刀撑杆件的底端应与地面顶紧 夹角宜为45 60 4 当建筑层高在8 20m时 除应满足上述规定外 还应在纵横向相邻的两竖向连续式剪刀撑之间增加之字斜撑 在有水平剪刀撑的部位 应在每个剪刀撑中间处增加一道水平剪刀撑 如图 5 当建筑层高超过20m时 在满足以上规定的基础上 应将所有之字斜撑全部改为连续式剪刀撑 6 钢管立柱的扫地杆 水平拉杆 剪刀撑应采用币48mm 3 5mm钢管 用扣件与钢管立柱扣牢 钢管扫地杆 水平拉杆应采用对接 剪刀撑