高大模板支撐系統(tǒng)坍塌事故分析及處理措施

1、高大模板支撐系統(tǒng)坍塌事故分析及處理措施 摘 要:在建筑工程建設(shè)中，高大模板支撐體系引起的坍塌事故時有發(fā)生，嚴重威脅到了建筑工程的質(zhì)量安全。為此，本文結(jié)合某高支模工程倒塌事故實況，重點就高大模板支撐體系坍塌事故產(chǎn)生的原因進行分析，并闡述了坍塌區(qū)域及相關(guān)影響區(qū)域的清理和拆除工作。 關(guān)鍵詞:高大模板；坍塌事故；腳手架；處理措施 中圖分類號：k826.16 文獻標識碼：a 文章編號： 高大模板支撐體系作為近年來發(fā)展較快的一種施工工藝，具有諸多的優(yōu)點，目前在城市大跨度、重負荷構(gòu)件的建筑工程中得到廣泛的應(yīng)用。但由于高大模板支撐體系施工是一項危險性極大的工程，容易受到操作不當、設(shè)計不合理等因素的影響，在施工

2、過程中時常會發(fā)生模板支撐體系整體倒塌的重大事故。這不僅會影響到建筑工程的質(zhì)量安全，延長工程的建設(shè)周期，而且也會影響到建筑工程的經(jīng)濟效益，造成人員的傷亡和財產(chǎn)的損失。因此，施工企業(yè)應(yīng)重視高大模板支撐體系的施工質(zhì)量，提高對高大模板工程的安全策劃，采取切實有效的措施以避免坍塌事故的發(fā)生，從而確保建筑工程綜合效益的發(fā)揮。 1 某高支模工程倒塌事故介紹 某生產(chǎn)大樓,為框架填充墻結(jié)構(gòu),東西方向?qū)?0m,南北方向長108m,共5層,局部7層,建筑總高度52m。2008年12月21日,該工程在進行4樓夾層樓面混凝土澆筑,該層支模架高度1315m,最大梁截面尺寸為600mm×1500mm(圖1)。凌晨

3、2時左右,樓面區(qū)正在澆筑的混凝土樓面支模架突然倒塌；部分支模架壓靠在區(qū)支模架上,引起區(qū)支模架整體失穩(wěn),造成ñ區(qū)剛澆筑的樓板大幅塌陷；失穩(wěn)的區(qū)支模架又壓靠在區(qū)的外架上,致使區(qū)外架嚴重外凸變形。本次高支模倒塌事故造成4名工人輕傷,1名工人重傷。 圖1 倒塌區(qū)域分布示意 2 事故原因分析 在事故發(fā)生后,對現(xiàn)場進行踏勘,發(fā)現(xiàn)高支模架搭設(shè)時沒有滿足規(guī)范構(gòu)造要求,是本次事故的主要原因。如模架其中最主要的原因是縱向剪刀撐幾乎沒有布設(shè),從而引起支模腳手架整體倒塌。高支模腳手架力學(xué)模型節(jié)點性質(zhì)歷來是研究焦點。節(jié)點性質(zhì)有三種假設(shè):分別是剛性節(jié)點、半剛性節(jié)點和鉸接節(jié)點,其中對半剛性節(jié)點的柔度系

4、數(shù)取值爭議較多。為了分析方便,取極端的兩種情況,節(jié)點分別為剛性和鉸接來分析縱向剪刀撐的重要性。 首先,取節(jié)點為鉸接的情況分析。為了簡單方便,只取支模腳手架的一個基本單元分析(圖2)。圖2a可以看出,在沒有剪刀撐時,基本單元是一個幾何可變體系,給結(jié)構(gòu)施加力時,結(jié)構(gòu)構(gòu)件會發(fā)生剛性位移；但如果加上剪刀撐后(圖2b),基本單元就會變成幾何不變體系,成為一個穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)受力體?？梢妼τ阢q接節(jié)點模型,加上剪刀撐以后結(jié)構(gòu)體系會發(fā)生根本改變,使基本單元從幾何可變體系變?yōu)閹缀尾蛔凅w系。 圖2 鉸接節(jié)點基本單元模型 如圖3所示,當節(jié)點為剛性時,基本單元為一鋼框架結(jié)構(gòu),由于剪刀撐所用的是旋轉(zhuǎn)構(gòu)件,所以剪刀撐與立桿的連

5、接還是鉸接節(jié)點。根據(jù)ansys建模,分析計算兩種模型,發(fā)現(xiàn)在加上剪刀撐后構(gòu)件的軸力要比沒有加剪刀撐時軸力減少25%以上?？梢?加上剪刀撐對結(jié)構(gòu)受力的改善是非常明顯的。 圖3 剛接節(jié)點基本單元模型 3 倒塌區(qū)域及相關(guān)影響區(qū)域的清理和拆除 對倒塌區(qū)域及相關(guān)影響區(qū)域進行清理和拆除是一件需要認真研究的工作,特別是對于ñ區(qū)塌陷部分和×區(qū)外架外凸破壞部分,處于一種不穩(wěn)定的新平衡狀態(tài),在拆除卸載的過程中特別容易再次倒塌引發(fā)次生事故災(zāi)害。所以拆除清理工作必須要有詳細和具體的方案。 首先,確定拆除原則是由簡單到復(fù)雜、由容易到困難、由上到下在保證安全的前提下依次進行。拆除方法初定為

6、機械粉碎和人工鑿除相結(jié)合的方法。拆除過程中有3個難點,分別是:1)在拆除過程中,工人要在塌陷區(qū)域上工作,如何保證操作工人安全是一個難點；2)對于ñ區(qū)塌陷部分,處于一種不穩(wěn)定的新平衡狀態(tài),在拆除卸載的過程中特別容易再次倒塌引發(fā)次生事故災(zāi)害,如何拆除是另一個難點；3)區(qū)外架外凸破壞嚴重,在它旁邊有一臺塔吊,如果外架繼續(xù)向外變形會影響塔吊作業(yè),如何保護外架也是一個難題。 在拆除前為了保證工人的操作安全,在區(qū)兩邊搭設(shè)掛設(shè)生命線的腳手架,工人在操作時必須戴安全帶,把安全帶掛設(shè)在生命線上以保證安全。生命線用鋼絲繩,成交叉網(wǎng)狀,生命線及其腳手架構(gòu)造如圖4所示。 圖4 生命線及其腳手架構(gòu)

7、造 對于區(qū)塌陷部分,在拆除時其澆筑混凝土已經(jīng)具有一定強度,整個體系應(yīng)力重分布,形成了新的平衡狀態(tài)。區(qū)為向下塌陷,在東西方向可以視為一個反拱,東、西兩端大梁(pg,pk軸)處于拱腳方向,這些梁除了承受豎向力外,還要承受水平力。所以倒塌后pk梁已經(jīng)嚴重扭曲變形,其下面的鋼管模架也失穩(wěn)彎曲。在拆除卸載過程中要特別注意拆除的順序,先將梁之間的板鑿碎卸載,在這個過程中必須要留下主梁和板帶,同時鋼筋網(wǎng)不割斷,以維持其平衡狀態(tài)。在拆除混凝土板后,對本區(qū)模架重新搭設(shè)和加固,最后拆除大梁。 對于區(qū)外腳手架已經(jīng)嚴重外凸變形,而且在此區(qū)域有一臺塔吊,如果處理不當外腳手架繼續(xù)變形會威脅塔吊安全,從而引起更大事故。所以

8、在拆除前必須對區(qū)外架進行檢查加固,發(fā)現(xiàn)連墻件損壞的必須進行更換或者加固,同時加密連墻件。在外凸區(qū)拉設(shè)四道水平和豎向鋼絲繩(6×1914mm,承載力101kn),形成一個鋼絲網(wǎng),通過鋼絲網(wǎng)把區(qū)外腳手架固定在p2/pj軸和p4/pj軸標高2618m以下的柱子上,控制ñ區(qū)內(nèi)排架和×區(qū)外腳手架繼續(xù)變形。 經(jīng)過仔細分析,確定了整體的拆除順序為:區(qū)和區(qū)生命線的搭設(shè)區(qū)外腳手架的保護區(qū)兩跨扭曲梁的拆除清除區(qū)塌陷的鋼筋、鋼管、混凝土自西向東拆除區(qū)樓板混凝土(沿梁對稱拆除) 自上而下拆除區(qū)失穩(wěn)的排架重新搭設(shè)區(qū)高支模排架及驗收為拆除區(qū)梁搭設(shè)操作平臺和封閉的架體區(qū)逐根梁拆除清除區(qū)破碎混凝土,按方案完善排架及模板體系；驗收區(qū)高支模排架搭設(shè)及驗收同時拆除區(qū)扭曲的三排外腳手架,并重新搭設(shè)、驗收區(qū)和區(qū)高支模加固整改、驗收區(qū)高支模排架搭設(shè)、加固處理區(qū)結(jié)構(gòu)梁的整改處理。 在現(xiàn)場嚴格按照此方案拆除,至2009年2月初,倒塌相關(guān)區(qū)域已經(jīng)安全拆除。 4 結(jié)論 通過探討高大模板支撐倒塌事產(chǎn)生的原因，可以得出以下幾點建議及結(jié)論：在高大模板支撐體系搭設(shè)時應(yīng)按照相關(guān)規(guī)范進行，以滿足工程的構(gòu)造要求；腳手架豎向剪刀撐能夠使基本單元從幾何可變體系變?yōu)閹缀尾蛔凅w系，也可使工程構(gòu)件的軸力