几起重大工程质量安全事故原因

几起重大工程质量安全事故原因分析及其反思

姚光恒

2004年5月13日第一页，共九十三页。第一起事故：

常山”97.7.12”塌房事故

一、事故的发生1997年7月12日上午9时许，位于常山县城南小区的一五层半的住宅楼（常山县棉纺厂宿舍，面积2714m2），瞬刻间倒塌。当时在该住宅楼内共有三十九人，除三人获救外，其余三十六人全部遇难。（属一级特大事故）

第二页，共九十三页。第三页，共九十三页。

二、工程概况该工程为常山县棉纺织厂住宅楼，一梯两户，共三个单元，30套住房，常住人口105人，砖混结构，五层半。半层为自行车库，钢筋砼条形基础，基底土质为粉质粘土，地耐力190Kpa。第四页，共九十三页。

杂填土（底标高-1.5m）

粉质粘土（地耐力190KP，透水性很差）厚度1.5m~3.4m含砂中砾第五页，共九十三页。开发商：常山县金城房地产开发公司设计单位：常山县建筑安装总公司设计事务所施工单位：常山县金城建筑工程有限公司质监单位：常山县建筑工程质量监督站

一九九六年一月十六日开工，一九九六年八月十日竣工。建筑剖面图见下页。

第六页，共九十三页。第七页，共九十三页。楼面为予应力多孔板，设地圈梁一道，每层均设有圈梁。

第八页，共九十三页。三、调查到的实际情况

1、对当时的气象、地震及爆炸物情况进行了解及周围目击者进行询问，了解事故发生前后的一些情况。

①、1997.7.7~7.12，常山县降雨量399.8mm，其中8日24小时降水159.5mm，为历史有记载以来最高值。

第九页，共九十三页。②、7月9日城南小区发生洪水，洪水高度略高于自行车库地面。③、倒塌前无明显预兆，底层自行车库无破墙开店现象。④、倒塌为瞬间倒塌。⑤、获救三人均从厨房部位救出（现浇板）。

第十页，共九十三页。2、现场状态

①、倒塌形态为原位倒塌，现场的砖块均呈粉碎状。

第十一页，共九十三页。第十二页，共九十三页。②、地圈梁以下架空层无回填土且均浸满水。第十三页，共九十三页。第十四页，共九十三页。③、基础墙两边均未粉刷，未做散水。④、大方墙基础及钢筋砼条基基本在原位，未发生位移现象。

第十五页，共九十三页。第十六页，共九十三页。3、施工现场管理情况及技术资料情况

①、资料严重缺损。

质保单很少，砂浆、砼配合比不清。

②、擅自变更设计，且无联系单。

③、砂浆、砼试块吃“小灶”，钢材、砖试块报告同样弄虚作假。

第十七页，共九十三页。④、施工管理混乱，技术资料不齐全，弄虚作假。分项工程评定严重失实。无施工方案，不能真实反映该工程的实际状况。第十八页，共九十三页。4、对原材料的调查及推测。

①、钢材：劣质钢材。

断口脆裂

钢筋的力学性能抽检：全部不合格，特别是延伸率均太小。第十九页，共九十三页。第二十页，共九十三页。②、砖：现场均为粉碎状，找不到一块完整的砖，酥化，原材料为砂质粘土。（见照片）第二十一页，共九十三页。第二十二页，共九十三页。③、石灰膏均采用石灰钙代替。④、砂：取自常山砂场，现场进行取样检验，均为特细砂，不能用于建筑工程。砂浆无强度，含泥量过高。（见照片）

第二十三页，共九十三页。第二十四页，共九十三页。⑤、砼：从废墟上的砼残块取样，目前强度很低。从隔壁同时建造的13#楼取样检测，C20的强度等级均未达到，大多在C10左右。粗骨料采用超规格鹅卵石，最大粒径达13cm。

（见照片）第二十五页，共九十三页。第二十六页，共九十三页。5、对图纸的审查。

业余设计，设计事务所出卖图签。几个涉及该房屋倒塌的实质性问题：

①、地下基础墙砌筑砂浆问题。

②、地下基础墙墙身粉刷问题。（见照片）

第二十七页，共九十三页。第二十八页，共九十三页。

③、基础隐检、设计签字问题。④、墙体验算、承重墙存在薄弱部位。第二十九页，共九十三页。6、图纸与现场不一的地方

基础：尺寸改变回填土：未按要求进行夯实散水：未做（见照片）地圈梁位置：改变第三十页，共九十三页。第三十一页，共九十三页。7、计划造价情况县计委批准5000m2两幢住宅，总投资140万元（含税），每平方为280元，中标价219元/m2。8、质量监督管理情况前期不到位，后期严重失职。合格评定。

第三十二页，共九十三页。9、开发区建设工程管理情况相对独立，权力过于集中，政府有关主管部门管理职能难以到位。无“一书二证”，无规划，无市政配套及防洪设施。

第三十三页，共九十三页。四、事故原因分析

“7.12”常山塌房事故发生的原因是：“7.12”住宅楼倒塌事故发生在数秒之内，整幢楼成为一堆废墟。经基础全面开挖，不少基础砖墙的砖和砌筑砂浆已成为粉末状，表明其结构是从基础砖墙部位粉碎性破坏开始，上部随之塌落，解体破坏。

第三十四页，共九十三页。（一）直接原因1、主要原因①基础砖墙质量十分低劣；②擅自改变设计。原设计的实地坪改为架空层，无回填。2、重要原因洪水侵入，基础经水浸泡。

第三十五页，共九十三页。第三十六页，共九十三页。3、次要原因①架空层承重墙砌体有薄弱部位。

②施工企业管理失控③建设单位质量管理混乱④质量监督机构工作失职

第三十七页，共九十三页。（二）间接原因设计造价太低，违背客观规律。

第三十八页，共九十三页。结论：该起事故非地质、地震、台风和人力破坏因素所致。造成这起事故的原因是多方面的，既有天灾又有人祸，但人祸因素是主要的，是一起严重的责任事故，事故的主要原因是工程质量低劣，特别是基础砖墙质量低劣和擅自改变设计。重要原因是基础砖墙长时间积水浸泡。

第三十九页，共九十三页。五、处理责任单位与责任人情况

六、善后工作

发现相类似的危房50多幢，爆破一幢，拆除三幢，加固近50多幢。

第四十页，共九十三页。第四十一页，共九十三页。事故过去很多年了，但事故给我们留下了很多教训和思考。

第四十二页，共九十三页。第二起事故浙江大学新校区（紫金港）支模架坍塌事故

1、时间：2002年7月25日上午5时10分

正在施工的“学生活动中心”穹形舞台整体坍塌，上面24个施工人员4人死亡，20人受伤。（三级重大事故）

第四十三页，共九十三页。2、工程概况学生活动中心为一剧院建筑，框架结构，平面是椭圆形，面积14084m2。屋面是双曲椭圆形钢筋混凝土梁板结构。剖面图如下：

第四十四页，共九十三页。第四十五页，共九十三页。设计单位：同济大学施工单位：长城建设集团建设单位：浙江大学监理单位：泛华监理公司

第四十六页，共九十三页。3、事故的发生

7.24上午8时开始连续浇捣舞台屋面混凝土。7.25凌晨5时，施工作业即将结束（最后一车泵送砼），在无任何预兆的情况下，舞台屋面忽然坍塌，24人随屋面砼、钢筋、模板坠落，其中4人经抢救无效死亡，20人受伤。

第四十七页，共九十三页。第三起事故UT—斯达康杭州研发生产中心工地2.18支模架坍塌事故1、事故的发生2003年2月18日晚19时45分，正在浇筑南区III段六层屋面顶板26~28轴混凝土施工过程中。发生支模架和正在浇筑的屋面板坍塌事故。造成13人死亡，16人受伤的重大质量安全事故。

第四十八页，共九十三页。第四十九页，共九十三页。第五十页，共九十三页。2、工程概况该工程为一工业厂房，建筑面积24万平方米，工程分南、北两个独立功能区块，中间用二层人工河分隔。予应力框架及钢框架结构，地下一层，平面呈椭圆形（386X264）。26~28轴为一近正方形屋面。屋面予应力密肋大梁共11根，梁截面为600X1400，屋面板厚120。

第五十一页，共九十三页。第五十二页，共九十三页。设计单位：浙江华东建设发展设计有限公司、北京市建筑设计研究院施工单位：浙江一建建设集团三分公司监理单位：浙江省工程监理公司建设单位：UT—斯达康第五十三页，共九十三页。几个问题：①屋面施工为何采用逆做法

②为什么屋面系统不采用钢结构

第五十四页，共九十三页。3、事故的发生2003年2月18日11时30分开始由南向北泵送浇筑南区25~29轴屋面。晚饭后开始浇筑26~28轴。26~28轴由于是采取先施工钢砼结构，后施工2~6层楼面钢结构，故该屋面砼工程的模板支架是一个大面积、大空间，高度高且承受荷载很重的施工承重结构。

第五十五页，共九十三页。

当砼浇捣至过26轴约8m，在无任何预兆的情况下（现场目击者反映，曾听到扣件的连续几次爆裂声），26~28轴屋面突然朝东南坍塌。第五十六页，共九十三页。进行技术分析及相关调查

分三方面进行：一、施工组织设计（专项施工方案）

施工企业二天后拿出专项施工方案（编制、审核、审批），对施工方案进行复核验算，发现一致命错误。附单元计算简图。

第五十七页，共九十三页。第五十八页，共九十三页。第五十九页，共九十三页。第六十页，共九十三页。分三种计算方法进行复核A、

按连续梁进行计算B、

按框架进行计算C、

按空间结构进行计算第六十一页，共九十三页。第六十二页，共九十三页。第六十三页，共九十三页。第六十四页，共九十三页。二、

现场搭设情况木工班长负责搭设，称没有看到专项施工方案，而是凭经验进行搭设。又称，其搭设情况与地下室相同。

第六十五页，共九十三页。1、立杆横距

方案0.7m，

实际1.38m纵距

方案0.7m，

实际1.2m~1.4m均为单立杆，个别梁下无立杆或立杆不着地。

第六十六页，共九十三页。2、横向水平杆大量缺失3、模板支架立杆与周边结构无连接柱杆拉接。4、无扫地杆，无垫板，无剪刀撑。5、旧钢管、旧扣件，质量观感差。第六十七页，共九十三页。第六十八页，共九十三页。三、材料检测情况

1、扣件：直角扣件、旋转扣件、对接扣件每种抽查24只（3组）共72只

第六十九页，共九十三页。检查内容：关键项目（裂纹、气孔、盖板开启）抗滑性能抗滑性能（P=7KN，Δ1≤7mm;P=10KN,Δ1≤0.5mm）

抗破坏性能（P=25KN）不得断裂检测结果：全部不合格第七十页，共九十三页。2、钢管抽检29根钢管（Φ48×3.5mm）抽检内容：钢管壁厚、抗拉、冷弯、压扁试验壁厚标准±12.5%（3.06~3.94mm）检测结果：50%不合格第七十一页，共九十三页。结论：

（一）主要原因1、模板支架的搭设

2、劣质旧钢管和旧扣件

3、未按施工组织设计的要求编制施工方案

4、没有认真检查，未经验收合格就进行砼浇捣。

第七十二页，共九十三页。（二）间接原因

1、建设单位片面抓进度，边设计边施工；

2、施工单位支模架搭设人员均无特种工种作业人员上岗证；

3、施工单位对原材料把关不严；

4、监理单位监理不力；

5、未吸取同类事故的教训。

第七十三页，共九十三页。事故性质：重大责任事故处理情况：责任单位责任人处理法律责任，取消执业资格、行政处分、经济处罚

第七十四页，共九十三页。缺扫地杆对支模架产生的

不利影响分析

第七十五页，共九十三页。第七十六页，共九十三页。1、压杆稳定基本理论

由材料力学的欧拉理论可推导出压杆稳定公式：

第七十七页，共九十三页。其中压杆有效长度L0=μL，其中μ值取决于压杆的端部条件。令A=，在压杆的长度与材料截面确定的情况下，A为常数，则公式（1）式可写成：

（公式2）第七十八页，共九十三页。

由公式（2）可知，对于施工中应用脚手架的钢管来说，在立杆长度一定的情况下，其承载能力将取决于其端部条件，μ值的大小及其与压杆端部条件的关系见下表。

第七十九页，共九十三页。第八十页，共九十三页。2、脚手架构造及其与设计的关系第八十一页，共九十三页。第八十二页，共九十三页。第八十三页，共九十三页。3、针对脚手架实际工况的设计与讨论

3.1脚手架的计算

从严格意义上讲，扣件式脚手架节点的实际工况是一种半刚半铰接节点，为了计算方便和便于对比分析，假定：除扫地杆连接节点以外的节点具有良好的刚性均为刚节点；扫地杆的连接节点为铰接点。

第八十四页，共九十三页。则：有扫地杆脚手架的力学计算模型与表1（2）类型最为接近，针对其实际工况的计算简图如图2（c）所示；无扫地杆脚手架的底层立杆接地处只有垂直方向的一个自由度受到约束，而在水平平面内只有钢管与地面的摩擦约束，故针对其实际工况的力学模型计算简图见图1（c）,

第八十五页，共九十三页。第八十六页，共九十三页。故μ值的大小是表1（2）和表1（5）类型的之间的一个数值，当地面与钢管的摩擦力足够大使钢管在地面不能移动时，μ=0.7；而当地面足够光滑时，μ=2.0。实际工程中的μ值应在0.7和2.0之间。

第八十七页，共九十三页。假设某工程中脚手架的μ值取0.7与2.0的中间值，即u=1.35，令Pe（1）为无扫地杆的底层立杆有效极限