論文概要： 《建設工程安全生產管理條例》已于 2004 年 2 月 1 日開始實施，條例規定（第四十九條）：施工單位應當制定本單位生產安全事故應急救援預案 ..... ；本文從一起模板坍塌事故分析入手，闡述了扣件式鋼管模板支撐體系坍塌事故發生的原因，以及預防措施，同時對模板坍塌事故應急預案的編制作了簡要的分析。

第一部分 案例技術分析

模板坍塌事故是建筑施工中極易引發群體傷亡的危險源之一，尤其隨著城市現代化的發展，大層高的建筑越來越多，一些高度大于 4.5 米，且采用扣件式鋼管模板支撐架的模板工程頻頻發生了坍塌事故，造成重大的人身傷亡和財產損失。

2000 年某月，上海某正在澆筑砼的鍋爐房工程屋面平臺突然發生坍塌事故，造成 11 人死亡、 2 人重傷、 1 人輕傷 , 直接經濟損失達 257.5 萬元。坍塌部位位于整個鍋爐房北側，平面尺寸約為 18m × 34.6m ，標高＋ 20.00m （＋ 21.00m ）。屋面為梁板結構， 18m 跨度主梁尺寸為 400mm × 1500mm ，主要次梁的尺寸為 250mm × 900mm ，板厚 120mm �？蚣苤�＋ 16.50m ～＋ 20.00 （＋ 21.00m ）范圍與梁板一起澆筑。屋面排架支撐采用φ 48 × 3.5 的鋼管搭設，傳力至＋ 4.50m 的二層平臺。

排架搭設基本以主梁軸線為基準，距梁軸線 0.5m 左右兩側設置兩根立桿，其余部分以間距不超過 1.8m 為原則平均分配立桿間距，立桿間距實際最大值為 1.7m 左右，水平桿的豎向間距為 1.8m 左右。立桿上下搭接大部分采用對接扣件，僅在接近屋面板模板部位，為了調整高度而采用兩個旋轉扣件作搭接。據勘查，水平桿在縱橫方向每隔一個步距均缺設一根，排架支撐中沒有設置連續的豎向和水平剪刀撐。在二層平臺中有三個 4.0m × 8.6m × 1.5m 集料坑區域，立桿直接落于坑底。排架搭設沒有設計計算文件及指導施工的書面技術文件。施工時，平臺東端砼采用泵車送達后人工駁運，西端為直接布料。

從標高＋ 20.00m （＋ 21.00m ）屋面結構平面布置圖分析，得出排架支撐最大受載區域大體為 3.25 m 2 （ 2.5m × 1.3m ），其下部支撐立桿為 2 根φ 48 × 3.5 的鋼管。下面按《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》（ JGJ130 － 2002 ）對架體進行力學分析：

㈠荷載分析

⑴結構靜荷載

主梁 0.4 × 1.5 × 1.3 ＝ 0.78m 3

次梁 0.25 × 0.9 × 2.5 ＝ 0.563m 3

樓板 ［（ 2.5 × 1.3 ）－（ 0.4 × 1.3 ）－（ 2.1 × 0.25 ）］× 0.12 ＝ 0.27m 3

（ 0.78 ＋ 0.563 ＋ 0.27 ）× 25000 ＝ 40325N

⑵木模板荷載

3.25 × 300 ＝ 975N

⑶施工活荷載

3.25 × 1000 ＝ 3250N

1.2 ［⑴＋⑵］＋ 1.4 ⑶＝ 54110N

傳遞至單根立桿的荷載為 27055N

㈡穩定分析

用鋼管、扣件作排架的支撐設計必須進行詳細的受力分析和計算，是施工安全管理中的強制性要求，這對于本案例支撐高度大于 4.5 米的高支撐架尤為重要。而模板支撐的實際搭設處理與理論計算假定是否相近又是極其重要的計算依據。由于采用扣件相互連接，各個節點都存在一系列的可變因素，如偏心、位移、緊固扭矩不足等，這些因素均影響到計算中桿件長細比的確定。長細比的難以確定直接影響桿件的穩定分析。因此，實際工程中的計算模式的假定必須嚴格按最有利于安全的角度出發。

由于軸心受壓桿件的長細比按規范要求應限制在λ＝ 150 之內，也就是當考慮鋼管的計算長度 L0 ≤ 2370mm 時，才能符合規范要求。若要滿足此要求，就必須在計算桿件兩端形成良好的鉸接狀態（如安裝水平剪刀撐，形成水平剛度較強的狀態）。本案例支撐水平桿步距雖要求為 1800mm ，但實際水平桿“在縱橫方向每隔一個步距均缺設一根”，因此按 2 步高作為“良好的鉸接狀態”進行驗算，則λ＝ 3600 ／ 15.78 ＝ 228 ，此時的φ＝ 0.146 。

穩定驗算：σ＝ N ／（φ× A ）＝ 378.8Mpa

以上分析不難看出事故的技術原因主要是：

⒈本案例屋面設計標高較大，離地面達 21m ，與二層平臺（標高＋ 4.50m ）間距達 16.5m 。因此，支撐豎向高度較大，采用φ 48 × 3.5 鋼管作豎向立桿，水平間距 1.0m~1.7m 明顯過大，水平桿上下間距 1.8m ，沒有設置連續的豎向和水平剪刀撐，導致支撐系統整體性極差，即沒有形成可靠的空間受力結構。

⒉在未計入施工中泵送砼直接對模板支撐的沖擊力時，支撐立桿受力已達 27kN 以上。假設鋼管立桿的計算長度為 3600mm ，則鋼管穩定驗算中的計算應力已達 378.8Mpa ，此值已大大超過 Q235 鋼的設計強度值 205Mpa 和屈服強度值 235Mpa 。因此支撐立桿已不穩定，發生坍塌事故已是必然。

在我國，扣件式鋼管模板支撐架是建筑施工中常用的支模方式，但因為缺少相對應的設計計算專業標準，使現有的設計計算存在著不確定、不安全的因素，尤其是對于支撐高度大于 4.5m 的梁板模板支撐架，更是由于安全技術和事故預案的不完善，導致模板坍塌事故頻頻發生。加上施工現場缺乏必要的緊急救援系統，無法在坍塌事故發生后及時施救，以至于造成大量的人員傷亡，為預防模板坍塌事故的發生，確保扣件式鋼管模板支撐架的使用安全和施工人員安全，有必要對同類事故的預防措施和應急預案進行分析及探討。

第二部分 扣件式鋼管模板支撐架坍塌事故的預防措施

㈠保證架體穩定的構造措施

關于扣件式鋼管模板支撐架的設計計算，僅在近期頒布實施的《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》（ JGJ130 － 2002 ）中 5 · 6 條作了一些計算規定，但規定是借鑒了國外近似“幾何不可變桿系結構”力學模型的計算方法，由于我國現行相關標準對常用的扣件式鋼管模板支撐架的構造要求沒有國外標準那樣嚴格，加上扣件鋼管的安裝質量受人為因素的影響較大，使得按傳統習慣搭沒的扣件式鋼管模板支撐架不易達到“幾何不可變桿系結構”的力學要求，因此 , 若按現行規范設計計算支撐架，還必須通過構造手段來提高架體的整體剛度，以保證架體的使用安全。

⑴設置縱橫向掃地桿和粱下縱橫向水平桿。

因為根據有關試驗，如不設置這二項桿件，立桿的極限承載能力將下降 11.1 ％。設置時應注意：縱向掃地桿應采用直角扣件固定在距底座上皮不大于 200mm 處的立桿上。橫向掃地桿應采用直角扣件固定在緊靠縱向掃地桿下方的立桿上。

為保證立桿的整體穩定，還必須在安裝立桿的同時設置縱、橫向水平桿。

⑵支撐架的步距以 0.9~1.5m 為宜，且最大不能超 1.8m 。

因為支撐架步距的大小與立桿的極限承載力之間存在近似反比的線性關系，當施工荷載較大時，適當縮小縱橫向水平桿的步距，以減小立桿的長細比，則可充分發揮鋼管的強度，使其更為經濟合理。根據測算 , 桿件的計算長度增大一倍則其極限承載力將降低 50 ％ ~70 ％。

⑶模板支撐架立桿應優先使用對接接長的方式。

立桿接長的方式有對接和搭接兩種，根據有關測試，對接的最大承載力是搭接的 3 倍多。

值得注意的是當頂部立桿使用搭接接長時，由于模板上的荷載是直接作用在支撐架頂層橫桿上，并通過扣件與鋼管間的摩擦力將力傳到立桿上的，又因為扣件所能傳遞的力較小，且有一定的偏心，致使支撐架整體受力性能較差。此時搭接接長的構造要求是：扣件間距應大于 800mm ，且每根立桿的允許荷載以小于 12 kN 為宜。

在搭設支撐架時還應注意，立桿和水平桿的接長位置應做到相鄰桿錯開，且不在同一步跨內。

⑷立桿的間距不得超過支撐設計規定，且間距的實際取值不應超過 1m 。

立桿底部支承結構必須具有支承上層荷載的能力。當用樓板作支承結構時 , 由于模板支承立桿所承受的施工荷載往往大于樓板的設計荷載，因此要以計算確定保持兩層或多層立桿。為合理傳遞荷載，立桿底部應設置木墊板，并且使上下層立桿處在同一垂直線上。

⑸合理設置剪刀撐。

剪刀撐有利于提高架體的整體穩定，特別是支撐高度大于 4.5m 的支撐架，合理設置剪刀撐能有效防止泵送砼對模板支撐的沖擊所造成的架體整體失穩，根據相關試驗表明，合理設置剪刀撐的支撐體系其極限承載能力可提高 17 ％，因此 , 滿堂的模板支承架應沿架體四周外立面滿設豎向剪刀撐，豎向剪刀撐均由底至頂連續設置。支撐架較高時，或者高寛比≥ 6 時 , 為提高架體的整體剛度，在架體頂部、底部設掃地桿處、以及中部每隔 4~6m 處必須設置滿堂水平剪刀撐，剪刀撐必須與立桿相連接。

⑹嚴格控制支撐架的變形 , 確保架體的穩定性。

除架體承載引起架體變形外 , 還有地基的不均勻沉降導致立桿受力不均發生局部失穩 , 模板下部的支撐梁變形過大 , 也會引起支撐架的變形。

當特殊結構施工或支撐荷載較大時 , 支撐架要盡可能通過已具備一定強度的相鄰構件（墻、柱等）實施卸載 , 并盡量與建筑物實現可靠連接。

㈡保證架體安全的管理措施

⑴模板支撐工程必須做到先設計后施工。設計內容應包括：

a. 支撐系統強度計算

計算時應考慮①模板及支撐重量

②砼及鋼筋自重

③施工人員和設備荷載

④砼傾倒和振搗產生的荷載

⑤風荷載

并按荷載的最不利狀態和組合計算。

還必須以單扣件抗滑力小于 8.5 kN 、 雙扣件抗滑力小于 12 kN, 對扣件連接點進行驗算。

b. 支承模板支撐系統的樓、地面等的強度計算。

c. 支撐材料的選用、規格尺寸、接頭方法、水平桿步距和剪刀撐設置等構造措施。

d. 繪制支撐布置圖、細部構造大樣圖。

e. 砼澆筑方法及程序、模板支撐的安裝拆除順序以及其他安全技術措施。

f. 支撐系統安裝驗收方法和標準。

⑵將模板支撐工程施工列入危險作業管理范圍。在簽發“砼澆筑令”前 , 除對模板體系驗收外 , 還必須對支撐體系實施整體驗收 , 且技術設計人員必須參與驗收。

⑶精心設計砼澆筑方案 , 確保模板支撐均衡受載 , 并優先考慮從中部開始向四周擴展的澆筑方法。在砼澆筑過程中 , 應派專業技術人員觀測模板、支撐系統的應力、變形情況 , 發現異常應立即停工排險。

第三部分 扣件式鋼管模板支撐架坍塌事故的應急預案

1 、扣件式鋼管模板支撐架坍塌重點防范部位一般包括：

①支撐高度大于 4.5m 或者高寛比≥ 6 的支撐架

②社會影響較大工程。如市區中心、居民密集區、重大公共設施項目等。

③特殊結構工程。如大跨度、大截面框架梁、大截面懸挑梁板、大跨度大面積澆筑的梁板結構等。

④作業環境惡劣、施工人員集中、施救困難的工程。

2 、扣件式鋼管模板支撐架坍塌事故預案編制的基本內容和要求

⑴預案的基本內容

①重點防范部位概況

a. 重點防范部位所處的區域位置、周圍環境、施工通道。

b. 重點防范部位作業性質、作業人數、使用工具、作業方法等。

②重點防范部位施工順序

詳細列出每項作業操作程序以及所涉及的工種。

③重點防范部位施工過程中的隱患

a. 施工過程中每一行為可能造成的不良后果 , 以及可能引發的事故類型。

b. 事故可能波及的范圍。

④控制措施及責任人

針對隱患進行安全分析 , 制定出對應的控制措施以確保作業安全。為保證控制措施的落實 , 還須明確相應的責任人。

⑤施救措施

a. 針對不同的施工行為、人員數量和事發類型、部位 , 制定出相應的施救方法。

b. 對事發后可能出現的各種情況制定出預防事態擴大的措施。

c. 針對事故發生的不同階段可能出現的各種情況制定出預防事態惡化的措施。

d. 確定施救和疏散人員、物資的辦法和路線，以及緊急聯絡與通訊的方法。

e. 施救過程中應注意的事項。

⑵預案的基本要求

①要有針對性和實用性。

要針對不同的工程特點、不同的施工方法、不同的施工機具、不同的作業性質和不同的施工環境。預案要貫穿施工全過程，力求細致全面、具體。措施要簡單易行，具有較強的操作性和實用性。

②確定最不利狀態，進行科學的計算和分析。

在廣泛調研的基礎上，確定重點防范部位，以假設的最不利狀態對模板支撐架進行強度計算和穩定性分析。并對可能出現的事故危害作出科學的評價，為施救措施的制訂提供準確的依據。

③繪制預案實施網絡圖。

根據假設的事故情況 , 確定所采取的預防手段 , 并以此繪制出預案實施網絡圖 , 以便操作和實施。預案制訂后要進行審核 , 合格后才能投入應用。

④應隨施工情況的變化而及時修訂。

預案經審定投入應用后若施工情況發生變化 , 要及時進行修訂 , 以適應新情況下的安全需要。

第四部分 施工現場應急救援體系的建立

由于模板支撐架坍塌發生后，施工人員常發生因異物吸入造成呼吸功能衰竭而死亡，本文案例 11 個死亡人員中因異物吸入致死的 8 人 , 占 73 ％。從中可知事故發生后不能有效施救是造成慘案的又一原因 , 因此緊急救援系統的建立是減小傷亡的有效措施。模板支撐架坍塌事故緊急救援系統應包括 :

㈠緊急設施

⑴事故報警系統

事故發生時 , 現場用于救助的報警裝置。事故報警系統必須與工地的辦公區、值班室、門衛等主要崗位相連。

⑵支撐應力監測及自動預警系統

用于自動監控模板支撐承載后的應力、變形 , 一旦應力、變形超出警戒值就予報警。

⑶緊急救援工具

主要是用于清除坍塌物的起重和切割機具。如千斤頂、起重葫蘆、吊索具和金屬切割機等。
⑷應急照明
用于事故現場緊急停電時以及救援時的照明。
⑸緊急醫療工具
用于緊急醫療救護的基本器材 , 如急救藥箱、擔架等。
㈡緊急聯絡與通訊
發生事故需要外部救援時，除起動工地報警系統外，應撥打 119 報警和醫療救護 120 。同時按預案規定的通訊方法向有關部門聯絡。
㈢緊急撤離方法
一旦事故發生，作業人員應立即停止作業，在采取必要的應急措施后，撤離危險區域。撤離時以人員安全為主，不要急于搶救財物，并針對現場具體情況有序地向安全區域撤離。
㈣緊急工作組
緊急工作組的組成目的是對工地內可能發生的重大險情作出響應。其工作宗旨是減少人員傷亡，并關注財產損失和環境污染。緊急工作組成員必須經過緊急醫療救護和事故預案等緊急救援知識的培訓，并能熟練掌握和運用。緊急工作組應經常組織培訓和演習。
緊急工作組的組成和職責：
⑴救援組：主要負責人員和物質的搶救、疏散，排除險情及排除救援障礙。
⑵事故處理組：按事故預案使用各種安全可靠的手段，迅速控制事故的發展。并針對現場具體情況，向救援組提供相應的救援方法和必要的施救工具及條件。
⑶聯絡組：負責事故報警和上報，以及現場救援聯絡、后勤供應，接應外部專業救援單位施救。指揮、清點、聯絡各類人員。
⑷警戒組：主要負責安全警戒任務，維護事故現場秩序，勸退或撤離現場圍觀人員，禁止外人闖入現場保護區。
㈤緊急救援的一般原則
以確保人員的安全為第一，其次是控制材料的損失。緊急救援最關鍵是速度，因為大多數坍塌死亡者是窒息死亡，因此，救援時間就是生命。此外要培養施工人員正確的處險意識，凡發現險情要立刻使用事故報警系統進行通報，緊急救援響應者必須是緊急工作組成員，其它人員應該撤離至安全區域，并服從緊急工作組成員的指揮。
㈥急救知識與技術
鑒于模板支撐架坍塌事故所造成的傷害主要是機械性窒息引起呼吸功能衰竭和顱腦損傷所致中樞神經系統功能衰竭 , 因此緊急工作組成員必須熟練掌握止血包扎、骨折固定、傷員搬運及心肺復蘇等急救知識與技術。
坍塌是建筑施工“四大傷害”之一，而模板支撐工程又是坍塌事故多發的主要危險源之一，為此建設部發布了《關于防止建筑施工模板倒塌事故的通知》，并要求作為施工安全專項治理的主要內容。本文針對上海地區模板支撐工程的設計、構造和管理以及事故預案作了一點分析和要求，以求模板支撐工程施工的安全技術更趨完善。