■ 王 嵩 Wang Song 任曉崧 Ren Xiaosong

支撐體系人為性事故原因淺析及對策

■ 王 嵩 Wang Song 任曉崧 Ren Xiaosong

近年來，我國建筑工程支撐體系事故頻發(fā)，給人民的生命和財產(chǎn)造成了嚴重的損失。文章分析其中人為事故性災(zāi)害的成災(zāi)原因，提出相應(yīng)的預(yù)防事故和減輕損失的減災(zāi)對策，認為應(yīng)以技術(shù)、教育和法制等預(yù)防性手段為重點，同時輔以一定的救助措施。

支撐體系；人為性事故災(zāi)害；成災(zāi)原因；減災(zāi)；對策

0 引言

近年來，我國建筑工程施工技術(shù)飛速發(fā)展，但支撐體系的坍塌事故也越來越多，給人民的生命和財產(chǎn)造成了嚴重的損失。支撐體系屬于臨時結(jié)構(gòu)，其安全性較低，質(zhì)量不穩(wěn)定，比常規(guī)的建筑結(jié)構(gòu)更易發(fā)生事故，導(dǎo)致事故發(fā)生的直接原因更是多種多樣。但根據(jù)國內(nèi)眾多事故的調(diào)查經(jīng)驗可以發(fā)現(xiàn)，人為因素往往是導(dǎo)致事故發(fā)生的根本原因。為了避免此類事故重復(fù)發(fā)生，并減輕事故造成的損失，就必須對這些人為性事故的原因進行分析，采取相應(yīng)的減災(zāi)對策。

1 支撐體系事故的人為原因分析

支撐體系是由施工人員使用各個構(gòu)配件在施工現(xiàn)場組拼而成的，其力學(xué)性能受人為因素影響較大。除設(shè)計、審查和監(jiān)理等間接原因外，在施工過程中直接導(dǎo)致事故發(fā)生的人為原因主要可以歸納為材料不合格、支撐搭設(shè)不符合規(guī)范和施工過程操作違規(guī)三種。

1.1 材料不合格

材料不合格主要是施工方為了節(jié)約成本而導(dǎo)致支撐體系的構(gòu)配件質(zhì)量出現(xiàn)問題。以最常用的扣件式鋼管支撐體系為例，現(xiàn)在市場上流通的Φ48鋼管壁厚普遍偏薄，大多在2.8～3mm，達不到規(guī)范規(guī)定的3.5mm，導(dǎo)致鋼管抗彎剛度不足；鋼管的管端經(jīng)過焊接和切割等加工后端面不平整，用作立桿時在對接部位易出現(xiàn)初彎曲或者偏心受力；鋼管在運輸安裝過程中發(fā)生彎曲，致使桿件在用作立桿時處于壓彎狀態(tài)；鋼管和扣件經(jīng)使用后出現(xiàn)磨損，若回收后的儲存保養(yǎng)不到位，造成銹蝕、變形、麻坑和開裂等，將導(dǎo)致鋼管和扣件之間的抗滑移能力不足[1]；扣件在不斷磨損變薄后，蓋板易發(fā)生崩裂現(xiàn)象，將導(dǎo)致鋼管間連接不可靠，這些原因都有可能導(dǎo)致支撐體系發(fā)生破壞。

1.2 支撐搭設(shè)不符合規(guī)范

支撐搭設(shè)不符合規(guī)范主要是施工人員出于節(jié)省材料和時間的考慮，往往采用偷工減料的構(gòu)造和施工方法，導(dǎo)致支撐體系的承載力降低。

以扣件式鋼管支撐體系為例，有關(guān)試驗研究表明，縱橫向水平桿與立桿之間采用扣件連接的節(jié)點屬于“半剛性”節(jié)點，且整體穩(wěn)定承載力與扣件的擰緊程度相關(guān)[2]，但在施工時無法將其精確地數(shù)值化。施工人員若偷懶懈怠，使用缺陷構(gòu)件或因其它原因?qū)е驴奂ぞ匦∮谠O(shè)計值時，將使原本半剛性節(jié)點的力學(xué)性能更近似于鉸節(jié)點，導(dǎo)致縱橫向水平桿對立桿的約束減弱，實際的單桿計算長度系數(shù)μ增大，支撐的穩(wěn)定承載力明顯下降；采用水平桿直接承擔(dān)荷載的支撐，可能會因此導(dǎo)致支撐結(jié)構(gòu)局部區(qū)域的扣件節(jié)點產(chǎn)生滑移，使得模板形成凹陷，尚未凝固的混凝土便會流向凹陷區(qū)域，使局部荷載及節(jié)點滑移進一步增大，并最終導(dǎo)致支撐體系局部下沉進而坍塌破壞。施工人員若在搭設(shè)支撐時采用水平桿單向交錯布置而非規(guī)范要求的雙向正交形式，將使立桿的側(cè)向支撐薄弱，長細比過大，容易發(fā)生失穩(wěn)；若搭設(shè)的上部立桿過長或下部的掃地桿位置過高，使懸臂結(jié)構(gòu)的長度超過規(guī)范要求時，將顯著降低整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定承載力，常因此導(dǎo)致模板支撐體系整體坍塌。

支撐體系在施工階段除了自重和混凝土重量等豎向荷載外，還需要承擔(dān)風(fēng)荷載以及混凝土泵送的沖擊等水平向荷載。其中，混凝土泵送時產(chǎn)生的水平?jīng)_擊能使支撐體系產(chǎn)生明顯的振動，對其安全性有較大影響，但此沖擊荷載并未被規(guī)范納入荷載范疇，在設(shè)計時通常未能予以考慮，因此，支撐體系常因抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的安全余量不足而發(fā)生坍塌事故。設(shè)置合理的剪刀撐可以顯著提高支撐體系的整體性和對水平荷載的抵抗能力，但在實際施工時常被忽視。

1.3 施工過程操作違規(guī)

施工過程操作違規(guī)主要是施工隊伍素質(zhì)差，不執(zhí)行相關(guān)的法規(guī)、標準，違章指揮，違章作業(yè)，安全防護設(shè)施不到位等等，從而導(dǎo)致人員傷亡和支撐體系發(fā)生破壞的情況。

例如，規(guī)范中的荷載計算部分考慮了混凝土未凝固時對模板的側(cè)壓力，而并未考慮混凝土澆筑時的動荷載（如混凝土下落時的沖擊和混凝土泵送時的沖擊等），如果按照操作規(guī)程施工，這類未納入考慮的荷載還是可以被控制在安全范圍以內(nèi)，不會引發(fā)事故。但由于現(xiàn)在施工過程中普遍存在趕進度、搶工期的情況，施工速度過快，易出現(xiàn)一次澆筑混凝土過多過快的情況，從而導(dǎo)致荷載過大，容易產(chǎn)生爆模、模板塌陷等問題，進而導(dǎo)致模板支撐變形明顯，甚至有發(fā)生坍塌的危險。在搶工期施工時，還會出現(xiàn)提前拆除支撐的情況，但由于混凝土的養(yǎng)護時間不足，未能達到設(shè)計強度，就有可能發(fā)生坍塌事故。此外，隨著混凝土逐漸硬化，結(jié)構(gòu)體系逐漸形成，荷載的傳遞方式也會發(fā)生變化，不同位置的支撐承受的荷載也將發(fā)生改變。有實測結(jié)果顯示，采用多層支撐體系的結(jié)構(gòu)，隨著先澆層混凝土的逐步硬化，荷載已不再是直接向下傳遞，而先澆層梁底、柱和剪力墻附近的支撐豎向荷載會在一定時段內(nèi)出現(xiàn)增大的情況。若進行支撐設(shè)計時未能考慮到這種影響，如拆除不當則有可能導(dǎo)致受力不均而發(fā)生危險[3]。

出于多方面的原因，以上這些導(dǎo)致了支撐體系明顯安全隱患的人為因素在施工過程中往往未能得到足夠重視，使得同類事故頻繁發(fā)生。

1.4 事故案例

（1）2010年1月3日，云南昆明市新機場航站區(qū)停車樓及高架橋工程A-3合同段配套引橋在現(xiàn)澆箱梁過程中發(fā)生支撐體系局部坍塌（圖1），導(dǎo)致7人死亡、8人重傷、26人輕傷，直接經(jīng)濟損失616.75萬元。造成事故的直接原因包括鋼管扣件存在質(zhì)量問題、支撐體系構(gòu)造有缺陷、支撐搭設(shè)及混凝土澆筑方式違反規(guī)范等。

（2）2011年5月1日，內(nèi)蒙古烏審旗第二實驗小學(xué)報告廳的模板支撐體系發(fā)生坍塌（圖2），導(dǎo)致6死5傷。造成事故的直接原因包括鋼管壁厚不足、立桿墊板的強度和支承面積不足、沒有設(shè)置掃地桿、梁底的承重立桿沒有伸至地面、梁底的承重扣件不滿足抗滑移承載力要求等，且支撐體系架設(shè)在松軟砂土上，不滿足承載力的要求而發(fā)生失穩(wěn)；間接原因包括監(jiān)理單位未要求施工單位編制專項施工方案，未阻止施工單位的違規(guī)行為，安全生產(chǎn)管理混亂，責(zé)任制落實不到位等。

（3）2014年12月29日，北京海淀區(qū)清華大學(xué)附屬中學(xué)A棟體育館工程，在進行地下室底板鋼筋施工作業(yè)時，上層鋼筋突然整體坍塌（圖3），造成10死4傷。事故調(diào)查組認為，施工現(xiàn)場堆料過多且局部過于集中、未按方案要求制作和布置馬凳、馬凳與鋼筋未形成完整的結(jié)構(gòu)體系、抗側(cè)移能力差等，是導(dǎo)致事故發(fā)生的直接原因；施工現(xiàn)場管理缺失、備案項目經(jīng)理長期不在崗、專職安全員配備不足、經(jīng)營管理混亂、項目監(jiān)理不到位等，是導(dǎo)致事故發(fā)生的間接原因。

圖1 云南昆明新機場引橋工程支撐體系坍塌事故現(xiàn)場

圖2 內(nèi)蒙古烏審旗第二實驗小學(xué)報告廳模板支撐體系坍塌事故現(xiàn)場

圖3 北京清華附中體育館筏板基礎(chǔ)鋼筋整體坍塌事故現(xiàn)場

2 支撐體系事故的減災(zāi)對策

由于支撐體系的工程建設(shè)事故大都屬于人為事故災(zāi)害，故其減災(zāi)對策應(yīng)著重于事前的預(yù)防。在預(yù)防階段，“3E安全對策”，即技術(shù)（Engineering）、教育（Education）和法制（Enforcement）對策，是國際上公認的防止災(zāi)害的“三根支柱”，缺一不可[4]。然而，工程事故的發(fā)生不可能完全避免，故其減災(zāi)對策還應(yīng)包括事后的救助，以減小事故對個人、家庭、企業(yè)和社會的影響。

2.1 技術(shù)對策

要預(yù)防事故的發(fā)生，就必須按照相關(guān)的規(guī)范、規(guī)程，科學(xué)指導(dǎo)勘測、設(shè)計、施工和建筑使用的整個過程，特別應(yīng)當仔細檢測各種施工參數(shù)，安全操作，并完善預(yù)防措施。

2.1.1 重視施工方案的編制

編制支撐體系的專項施工方案，首先應(yīng)從全局把握建筑工程的結(jié)構(gòu)特性，然后在此基礎(chǔ)上結(jié)合結(jié)構(gòu)形式以及施工現(xiàn)場的實際情況綜合考慮，規(guī)劃出具體的結(jié)合結(jié)構(gòu)尺寸的支撐體系三維尺寸，并全面驗算校核各構(gòu)件是否符合規(guī)范規(guī)定的強度和剛度要求。對支撐體系節(jié)點等關(guān)鍵部位的傳力關(guān)系應(yīng)表達清楚，最終形成清晰明確的關(guān)鍵節(jié)點支撐構(gòu)造圖，以便指導(dǎo)現(xiàn)場施工和工程管理。施工前，技術(shù)和安全人員應(yīng)對工人進行安全技術(shù)交底。

例如，鋼管模板支撐結(jié)構(gòu)的受力形式一般有兩種：一是在立桿頂部插入可調(diào)托，使立桿軸心受壓；二是利用頂部水平桿傳力，對于扣件式鋼管支撐體系而言，立桿受偏心荷載作用。這兩種不同的受力形式，其安全性的控制重點有所不同，立桿軸壓受力形式的控制重點為支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，立桿偏壓受力形式的控制重點為扣件的抗滑移承載力及支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此需要進行區(qū)分?；炷恋臐仓^程也對支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有明顯影響，故專項施工方案中，應(yīng)明確混凝土的澆筑程序、澆筑方式、澆筑路徑及需要注意的安全問題，控制施工荷載以避免超標，建議采用布料機按對稱方式澆筑。

2.1.2 材料質(zhì)量控制

支撐體系所使用的構(gòu)配件質(zhì)量直接關(guān)系到整體結(jié)構(gòu)的牢固程度與穩(wěn)定性，因此，施工單位必須確保構(gòu)配件的質(zhì)量合格。首先，應(yīng)購買或租用具備生產(chǎn)廠家許可證、產(chǎn)品質(zhì)量合格證明、檢測證明和產(chǎn)品標識的產(chǎn)品；其次，在使用前，應(yīng)按有關(guān)技術(shù)標準的規(guī)定，分批次進行抽樣檢測，以杜絕存在問題的鋼管、扣件和板材等進入支撐搭設(shè)環(huán)節(jié)的情況。

2.1.3 加強構(gòu)造措施

應(yīng)嚴格按照相關(guān)規(guī)范、規(guī)程及施工方案來搭設(shè)支撐體系，并加強關(guān)鍵部位的構(gòu)造措施。例如，鋼管模板支撐體系的水平桿應(yīng)按規(guī)范要求的間距雙向布置，以確保形成完整的空間受力體系；掃地桿應(yīng)設(shè)置在距地面30cm的高度內(nèi)并雙向布置；需設(shè)置剪刀撐來幫助支撐體系抵抗風(fēng)和混凝土澆筑等產(chǎn)生的水平荷載，并在重點區(qū)域（如構(gòu)件尺寸較大處等）額外布置，高度較高的支撐架（≥20m）還應(yīng)設(shè)置水平剪刀撐以增強支撐結(jié)構(gòu)的抗扭轉(zhuǎn)能力；支撐應(yīng)搭設(shè)在平整夯實的地面上，在雨季還應(yīng)做好排水措施，以確保支撐體系下方地面的穩(wěn)固，避免由于地基的不均勻沉降和塌陷造成事故等等。

2.1.4 施工過程控制

必須嚴格控制施工過程，確保支撐搭設(shè)、驗收和拆除等工序的質(zhì)量。施工階段應(yīng)堅持按照施工方案實施，杜絕隨意搭設(shè)的現(xiàn)象。

例如，在搭設(shè)支撐體系時，荷載處于變化中，情況復(fù)雜，支撐設(shè)計時難以考慮周全。因此，在施工中，①應(yīng)嚴格按照施工規(guī)范操作并控制施工荷載，不得隨意更換支撐桿件的材質(zhì)或減小桿件的規(guī)格尺寸等；②應(yīng)重視支撐體系與周邊結(jié)構(gòu)的有效拉結(jié)，設(shè)置必要的豎向和水平向剪刀撐，并通過掃地桿、連墻桿等有效的構(gòu)造措施來增強支撐體系的穩(wěn)定性；③需重點檢查連接節(jié)點、大尺寸構(gòu)件等關(guān)鍵部位的支撐搭設(shè)情況，未達到設(shè)計要求的必須改正；④澆筑混凝土前應(yīng)全面檢查支撐體系并驗收，澆筑混凝土的過程中要加強觀察，如發(fā)現(xiàn)有變形、沉降、松動、局部塌陷或異常響聲等情況時，應(yīng)立即停止?jié)仓?，在進行加固維修等處理確保安全后方可繼續(xù)施工，以此杜絕事故的發(fā)生。

2.2 教育對策

各相關(guān)單位的技術(shù)人員應(yīng)熟悉各種規(guī)范、規(guī)程和安全條例，有必要實施崗位再培訓(xùn)，從源頭上防止技術(shù)失誤的出現(xiàn)。施工企業(yè)作為工程建設(shè)的主體單位，應(yīng)當加強其基層建筑工人的文化素質(zhì)、技術(shù)培訓(xùn)和安全教育，使他們清楚地認識到自己所進行的工作性質(zhì)、危險性程度和避免危險的措施，以切實保證施工過程的安全。

支撐結(jié)構(gòu)自身的特殊性使其性能與普通的鋼結(jié)構(gòu)有所差異，而存在獨有的安全問題。因此，應(yīng)當對施工人員進行專門的教育培訓(xùn)，使其能夠掌握支撐結(jié)構(gòu)的特性，對施工員、安全員和監(jiān)理等現(xiàn)場負責(zé)人員應(yīng)重點培訓(xùn)，確保其對方案設(shè)計、支撐搭設(shè)、鋼筋混凝土施工、支撐拆除等全部工序存在的風(fēng)險都有清晰的認識。

2.3 法制對策

技術(shù)與教育對策若要徹底貫徹落實，就必須建立起相應(yīng)的法制對策作為督促。我國于1997年通過了《中華人民共和國建筑法》，1999年通過了《中華人民共和國招標投標法》，2002年通過了《中華人民共和國安全生產(chǎn)法》，2004年又施行了首部規(guī)范建設(shè)工程生產(chǎn)安全的行政法規(guī)《建設(shè)工程安全生產(chǎn)管理條例》等等，這些法律、法規(guī)的頒布與實施，以及它們隨后所作的一系列修改，都表明了政府對于建筑工程生產(chǎn)安全的關(guān)注，從法制角度進一步規(guī)范了建筑市場，對建筑工程的安全進行了宏觀控制，有利于建筑業(yè)的健康發(fā)展。

2.4 救助性對策

在事故發(fā)生前，還應(yīng)做好詳細的事故處理預(yù)案，為人員救助和工程搶險做好準備，同時還應(yīng)重視其它的輔助性保障措施。

2.4.1 搶救措施

搶救措施是指事故發(fā)生后，為搶救遇險工人、消除現(xiàn)場危險所采取的一系列措施，包括組織救援隊和現(xiàn)場指揮等。施工企業(yè)作為這一階段的主體，應(yīng)當未雨綢繆，對工程可能出現(xiàn)的危險進行詳細分析，制定出事故處理流程圖，隨時做好處理各種緊急事件的準備。這不僅有利于減少人員的傷亡和企業(yè)的物質(zhì)、財產(chǎn)損失，還有助于企業(yè)維持其聲譽。

2.4.2 保障措施

保障措施是指事故發(fā)生后，其它機構(gòu)為了保障所有受事故影響人員的正常生活而采取的措施。其中，事故損失補償機制的設(shè)立，有助于真正減小工程事故對人們生活的影響和對社會生產(chǎn)秩序造成的危害。

主動補償損失是指受災(zāi)人員和單位事先通過適當?shù)呢攧?wù)手段來防范事故帶來的損失。如企業(yè)參投保險或自設(shè)附屬保險人等，將不確定的災(zāi)害事故損失變?yōu)橐环N可計劃的相對較小的成本投入，從而幫助受事故影響的人員和單位順利度過事故危機。從長遠看，施工企業(yè)應(yīng)當強化工程保險意識，主動轉(zhuǎn)移風(fēng)險，這不僅能為事故發(fā)生后遭受損失的人員和單位提供經(jīng)濟保障，解決企業(yè)的后顧之憂，對于提高企業(yè)水準、保證企業(yè)平衡發(fā)展、提升企業(yè)競爭力也大有裨益。對于每一個工程項目，都建議施工企業(yè)辦理工程保險[5]。

被動性損失補償是指受災(zāi)人員和單位事后通過某種渠道獲得的經(jīng)濟補償，其事先并沒有進行安排或計劃。如政府和社會提供的援助，企業(yè)給受災(zāi)工人的補助，或互助保障等等，通常僅對受災(zāi)害影響的個人提供。這類補助措施不需要受災(zāi)人員或單位在事故發(fā)生前付出代價。

由于中國工程事故保障機制的不完善和相關(guān)法律、法規(guī)的不健全，加上施工單位風(fēng)險意識薄弱和對風(fēng)險管理認識不正確，主動保險目前仍未普及，應(yīng)通過法律和技術(shù)層面上的進步來加強工程保險對于施工過程的保障作用。

3 結(jié)語

支撐體系的架設(shè)屬于一個系統(tǒng)工程，工序復(fù)雜且參與人員眾多，人為因素往往成為導(dǎo)致其工程建設(shè)事故發(fā)生的主要原因。若要預(yù)防此類事故的發(fā)生，就必須認真做好各個環(huán)節(jié)的工作，尤其需要對人為因素控制的環(huán)節(jié)加強管理。

（1）應(yīng)當全面解讀建筑工程設(shè)計圖紙的內(nèi)容，分析建筑的功能和結(jié)構(gòu)特點、施工的難易程度以及工序的先后關(guān)系和施工后的效果等，編制出專項施工方案。

（2）設(shè)計應(yīng)保證留有足夠的安全余量，需要杜絕設(shè)計失誤以及設(shè)計人員對施工人員進行交底時內(nèi)容空洞的現(xiàn)象。

（3）在施工過程中，支撐體系的構(gòu)配件必須嚴格按照設(shè)計方案及規(guī)范進行選用和實施，消除偷工減料、擅自變更以及野蠻施工等情況，并通過嚴格的管理和法制措施予以監(jiān)督。

（4）施工前需準備好事故應(yīng)急預(yù)案，加強風(fēng)險管理，若事故一旦發(fā)生，則應(yīng)立即按照預(yù)案處理，做好搶救工作。

（5）還需考慮事故后的補償保障措施，應(yīng)做好經(jīng)濟補償預(yù)案并大力推進工程保險。

唯有全面落實各項預(yù)防及保障工作，才能保證建筑工程的安全實施。

[1]闕濟興. 高大模板支撐體系坍塌事故成因分析及對策[J]. 建筑安全, 2011, 26(12).

[2]甘志明. 扣件式鋼管高大模板支撐體系的施工技術(shù)與管理對策研究[D]. 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文, 2007.

[3]徐佳煒. 高層建筑多層模板支撐體系及其安全性研究[D]. 同濟大學(xué)碩士學(xué)位論文, 2008.

[4]許奇, 任曉崧. 我國工程建設(shè)事故頻發(fā)的主要原因與減災(zāi)對策[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報, 2004, 4(B06): 4-7.

[5]俞偉翔. 加強建筑施工項目風(fēng)險管理的途徑[J]. 商品與質(zhì)量, 2010 (28): 96-97.

On the Analysis and Countermeasures of the Man-made Accident Causes in Supporting System

In recent years, the accidents have occurred frequently in China's construction engineering supporting system, which has caused serious losses to the people's lives and property. The paper analyses the causes of the man-made accidents, and puts forward the corresponding countermeasures to prevent the accidents and strategies to reduce the loss, which are to take such preventive measures as technology, education and legal system as the focus, supplemented by some relief measures.

supporting system, the damage caused by man-made accidents, disaster causes, loss reduction, countermeasures

2016-03-14）

王嵩，同濟大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院建筑系博士研究生；任曉崧，同濟大學(xué)土木工程學(xué)院結(jié)構(gòu)工程與防災(zāi)研究所研究室主任，教授，研究生導(dǎo)師。