扣件式钢管模架系统安全性主要影响因素及防控措施

摘要 ：近年来扣件式钢管模架系统坍塌事故频发，占建筑工程安全事故比例居高不下。文章从材料质量缺陷、构造措施、施工管理等方面分析其原因，并提出具体防控措施。

关键词 ：模架系统 坍塌事故 影响因素 防控措施

Fastener type steel pipe formwork system are the main factors that influence the safety and the prevention and control measures

Li Shouyi

（Yinchuan construction bureau construction management office，Yinchuan 750001 ， China）

Abstract ：In recent years， frequent fastener steel pipe formwork system collapse， construction engineering safety accident are high percentage. Articles from the material quality defects， construction measures， construction management， and other aspects to analyze its reasons， and prevention and control measures are put forward.

key words ：Formwork system;collapse;influencing factor;prevention and control measures ;

随着我国经济建设的发展，各类建（构）筑物的造型日趋复杂，功能更加多样，以高度高、跨度大、荷载重、结构新为特点的超常规砼结构越来越多，对模架系统要求也越来越高，而扣件式钢管支模架系统因具有简易、灵活、拆装方便、承载能力大、通用性强、经济性好等特点，成为目前我国建筑市场中混凝土结构工程使用最广泛、应用最普遍的模架系统。但是由于施工管理及材料质量等方面的缺陷，导致扣件式钢管支模架系统坍塌事故频发，因此分析其安全性主要影响因素将对现场模架系统安全管理提供理论基础，十分必要。

1、模架系统安全性主要影响因素

1.1、材质影响

1.1.1、钢管材质、壁厚偏差影响

目前在市场上采购的Φ48×3.5钢管几乎都是非标钢管，其材质、壁厚基本上均不能满足规范要求。实际检查测量时，不少钢管壁厚实为2.7～3.2mm，加上经多年重复使用后，钢管因锈蚀使局部壁厚也变薄，致使其实际的抗弯刚度远小于理论值，其截面惯性矩损失约10%左右，轴向抗压能力降低近1/3。而在实际操作中专项方案的计算仍按照原设计值考虑，未按实际情况折减，所以在设计计算上就埋下了重大隐患。

1.1.2、钢管弯曲影响

钢管经过多年使用或保管使用不当，部分钢管因各种原因产生了变形，而模板支撑系统设计时均按直线钢管来考虑，不考虑其弯曲变形的，实际上钢管弯曲后改变了钢管的受力状态，使其承载能力大为降低，很多事故常常是由于钢管的局部失稳而产生连锁反应从而导致整个系统破坏。

1.1.3、扣件质量影响

受社会生产效率、市场供应及市场竞争等影响，大部分扣件不符合规范要求，不同程度存在重量不足;抗滑性、抗破坏性及抗拉性差;有裂纹、光洁度不够;有沙眼痕、铆钉连接处间隙过大;螺丝螺栓的标准度不合格、螺母的厚度不够，小于14mm;螺栓出现滑丝等缺陷，现场实际检查也发现很难达到规范要求的抗滑承载力。

1.1.4、可调托撑质量影响

由于目前市场可调托撑存在螺杆外径过细、托板变形严重以及其

壁厚太薄等比较严重的质量问题，而设计计算只考虑其悬臂长度，不考虑材料几何参数，存在较大安全隐患。为此，建议采用加肋板的可调托撑，取消管型可调托。

1.2、构造措施影响

1.2.1、剪刀撑影响

大多数模板支撑系统的倒塌事故，并非由钢管承载能力不足造成，而是由钢管支撑系统失稳或杆件局部失稳造成。而钢管支撑系统失稳是由于斜杆（剪刀撑）数量不足或布置不合理造成的。剪刀撑是对模架起着纵向稳定，加强纵向刚性的重要杆件，它使立面呈矩形的非静定的结构变成了具有稳定顶的三角形，成为静定结构。通过研究表明，剪刀撑在提高整架承载能力方面作用很大，无剪刀撑的试验屈曲时每个立杆可承受31.25KN的荷载，设置剪刀撑时每根立杆可承受65.00KN的荷载，承载能力提高两倍多。在支撑结构四周均设置剪刀撑时，垂直剪刀撑将支撑结构变成一个封闭体，极大的提高支撑结构的整体刚度，从而可大大提高支架承载力。

在支模架实际搭设中，为便于搬运，钢管的长度最多为6m。当高度超过6m时，必须利用对接扣件将立杆接长以达到所要求的高度。但是由于钢管的端面偏差将引起对接扣件接长的立杆的初始挠度偏大，导致架体的初始缺陷增加，稳定承载力将随搭设高度增加而降低。因此，为考虑钢管接长的不利影响，需要设置水平剪刀撑。水平剪刀撑的设置能提高整个架体的稳定承载力，提高的幅度可达到25%以上（具体幅值需要根据水平剪刀撑的布置决定），其设置在架体上部对支撑结构稳定承载能力贡献尤为显著。

1.2.2、扫地杆影响

支模架在进行力学计算时以设置扫地杆的支模架为计算模式，立杆底脚的力学计算按固定铰计算。而无扫地杆的立杆接地处只有垂直方向的一个自由度受到约束，在水平面内只有钢管与地面的摩擦约束，因各立杆的摩阻力实际上强弱不一并且不足以约束立杆水平位移，所以容易发生立杆“跑位”，难以形成固定铰的作用，成为可动铰支座，这样支架的实际力学状况就与原来的计算模式不一致了。

设置扫地杆能有效地减少立杆的计算长度，增大模板支架的整体刚度，使立杆受力趋于均匀，增加立杆的稳定性。也就是说使立杆有效地共同工作，提高承载力，同时可以避免因局部支架刚度偏小、变形过大进而影响整个支架稳定性的现象。研究表明：不设置扫地杆支撑结构非线性稳定承载力比设置扫地杆减小约15%左右，因此为了保证扣件式钢管高大模板支撑体系的安全，必须设置扫地杆。

1.2.3、顶托影响

建筑工程中顶托主要作为现浇板底、梁底支设时调节高度使用，可起到快速调节及调整标高的作用，对于全现浇结构的机构洞口等起到固定顶撑的作用。研究表明：顶托高度对支撑承载能力影响大，但当顶托高度在400mm以下时，承载力波动不大。施工过程中顶托高度不应超过500mm，应严格控制顶托高度。

1.2.4、自由端的影响

扣件式钢管满堂支撑架，顶部立杆的长度计算：

l0=kμ1（h+2a）

式中：k――满堂支撑架计算长度附加系数;

h――步距;

a――立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点的长度;应不大于0.5m，当0.2m

μ1――考虑满堂支撑架整体稳定因素的单杆计算长度系数

碗扣式模板支撑架立杆长度计算：

当外侧四周及中间设置了纵、横向剪切撑并满足《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》（JGJ166-2008）第6.2.2条第2款构造要求时，应按

l0=h+2a计算，

a为立杆伸出顶层水平杆长度。

通过以上计算公式，可以得出：自由端的长度对立杆计算长度影响很大，应严格控制。

1.2.5、步距影响

实际施工中，立杆搭设的间距、步距与设计值存在差别，尤其是步距。统计结果发现：立杆间距的实测值与设计值相近，其比值为1.05，而步距实测值与设计值比相差非常大，对支撑结构承载力结构影响非常大，也是发生事故的主要原因之一。

1.2.6、混凝土浇筑顺序影响

混凝土浇筑期间模板支撑结构易发生整体失稳破坏，是最危险期间，特别是混凝土柱与楼层梁板一起浇筑时，其支模架抗侧向变形较差。混凝土浇筑不仅对模板支撑结构产生竖向冲击荷载，还产生较大水平荷载，应尽量增加支模架与刚性主体连接。当混凝土柱先施工，楼板与梁后施工条件下，其混凝土立柱具有较大抗侧变形能力，与主体柱或墙刚性连接，提高支模架抗侧向变形能力。通过监测，支撑结构抱柱时水平杆的轴力为14KN～18KN，表明抱柱体系参与工作，同时说明模板支撑结构承受一定水平力。混凝土浇筑过程中有个别立杆出现退出工作现象，若退出工作，相邻立杆轴力增加50%，成为安全隐患。在浇筑混凝土过程中应对称浇筑。

1.3、施工管理影响

1.3.1、专项施工方案编审不严

专项施工方案存在未按规定编写审批，编写深度不够，流于形式，有的生搬硬套，有的是照本宣科，没有针对性，不能起到有效指导施工等问题。有些施工方案，既没有具体的安全验算结果，也没有详细的搭设图纸，施工中的随意性很大，现场监督检查也无依据，埋下了先天不足的隐患。

1.3.2、交底不清

现场管理人员更换频繁，民工培训和公司安全责任制不能及时落实，安全措施不到位，模架系统搭设前普遍存在技术交底和安全培训不到位现象。专项方案编制人不能认真及时地向所有作业人员做技术交底，明确各项控制要求和处置规定，使每个工作人员了解专项方案中相关规定和控制要点。

1.3.3、作业人员素质较低

由于使用临时工较多，作业人员业务素质不高，对相关规范要求知之甚少，加之思想松懈，搭设习惯不良，不按施工组织设计和施工方案进行作业，简化操作程序，凭经验随意搭设、习惯性违规现象严重。

1.3.4、检查、监管不力

由于施工企业安全意识淡薄，对安全生产不能充分认识，抱有侥幸心理，往往不能配备足够的安全专职管理人员，各种检查很难全面铺开，加之检查责任不到位，未进行严格及时检查或检查不彻底，甚至在施工现场存在监管空白。

现场检查时走马观花，不配备游标卡尺、扭力扳手等相应的专业检查工具，大部分只是目测观察，对材质、壁厚、扣件螺栓拧紧扭力矩等不能进行有效检查。

监理方的监督检查不严格，有些监理单位现场监管不力，对方案编制不审核，对模板支撑体系不验收;建设主管部门对模板工程没有实行有效的监管。

2、模架系统坍塌事故的关键控制环节和主要防控措施

2.1、工程任务发包环节的防控

工程任务的发包时，不违规分包、不以包代管、不推卸管理责任。从思想上高度重视，将模架系统安全管理按重要安全控制项目纳入工程项目的管理之中，特别是对于达到危险性较大的分部分项工程的模架系统，要按资质等级进行发包。

2.2、专项施工方案编审批环节的防控

专项施工方案的编审批不走形式、不粗制应付、不先搭后审。严格按照程序进行编制、论证、审核和执行。搭设前必须由方案编制人认真及时地向所有作业人员做技术交底，明确各项控制要求和处置规定。尤其是方案中有关模架系统施工的构造要求，要让每个工作人员都能清楚了解，杜绝任凭经验随意搭设。

2.3、材料和搭设查验环节的防控

认真把好材料及构配件的“进场关"和“上架关"。不使用不合格、有损伤和有显著变形的材料，严格控制不同架种材料混用。

搭设过程中严格按照规定在重要节点和搭设完成后进行检查验收，及时发现问题并指正。严格落实检查验收责任制，施行自查自验、监理见证验收、三方联合验收制度，未经验收不得使用。

2.4、使用和安全监控环节的防控

砼浇筑工艺必须纳入方案措施并与支架的设计计算情况一致。不得任意调整、改变。必须改变时应复核其是否安全。砼浇筑时严格按施工方案措施进行作业控制和安全监护，不在一处集中过多的作业人员和机具，出现异常情况时及时停止浇筑并采取措施处置，直至异常情况消除再继续浇筑。

3、结语

建筑工程模架系统失稳坍塌事故是施工现场主要防控的危险源之一，特别是超过一定规模危险性较大的模架系统分部分项工程，稍有不慎极易发生群死群伤事故，将严重危害人民生命、财产安全，对社会造成极其恶劣的影响。因此一定要引起高度重视，要从材料进场、精心设计、严格施工、全程监控等方面加强管理，减少或避免此类事故的发生。

参考文献：

[1]JGJ130―2011，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范.

[2]GB15831-2006，钢管脚手架扣件.

作者简介

李寿义，宁夏银川市建设局建筑行业管理处科员，建筑工程师。