某高速标浇箱梁模板支架垮塌事故案例分析

一、 工程简况
        某高速公路现浇箱梁结构，模板支架采用了“碗扣”式满堂支架，钢管规格为φ48×3.0mm。其结构形式如下：纵横向立杆布置间距为60cm×90cm，步距采用1.2m，最顶层水平杆之上的立杆长度为1.2m（即一个步距），立杆顶部的可调顶托长度0.1m，其上用100×100mm和60×80mm方木分别作为主楞和次楞，次楞上满铺箱梁底模板，架体总高度为9.7m，宽度11m。基础处理采用了300mm厚3：7灰土，压路机碾压，上部浇注100mm厚C20砼。
        采用以上方案架体搭设完毕后，随即选取最边缘一跨进行了加载预压，预压在加密的次楞上进行沙袋堆载。从一端开始，一次性满负荷预压，堆载预压按1.3t/m2超载布置，完成堆载13小时候，架体开始出现倾斜，随即从一端开始垮塌。整跨（20m）全部垮塌。所幸未造成人员伤亡。
        二、原因分析
        事故发生后，该标段立即组织专家和技术人员对垮塌原因进行了认真分析。通过现场勘查及稳定性验算，造成架体垮塌的主要原因有以下几个方面：
        1、支架方案编制不合理，对架体稳定性验算计算错误。
        2、所用碗扣式钢管壁厚不足，经现场测量，实际壁厚为3.0mm，远小于规范规定的“钢管壁厚不得小于3.5mm”的规定。将直接导致验算数据错误。
        3、架体顶端的自由端长度过大，大大超出规范规定的数据
        4、安全技术交底不明确，对架体的预压没有采取分级预压的方法，而是一次性满负荷预压到位。
        5、预压前对支撑体系没有组织有关人员进行验收。
        6、架体搭设不符合规范中的构造要求。可调底托伸出长度偏高；地面垫板偏窄且偏压；碗扣节点部分上碗扣没有锁紧；纵横向水平杆，剪刀撑，扫地杆均未按规范要求设置；架体与柱子没拉接，周边立杆存在悬空；立杆节点不垂直等。
        三、构造要求
        《碗扣式钢管脚手架安全技术操作规范》（JGJ166-2008）规定：
        （1）模板支架应根据所承受的荷载选择立杆的间距和步距，底层纵横向水平杆作为扫地杆，距离地面高度应小于或等于350mm，立杆底部应设置可调底座或固定底座，立杆上端包括可调螺杆伸出顶层水平杆的长度不得大于0.7m。
        本案中，扫地杆距离地面的距离达到了850mm，远大于规范中的“350mm”规定。特别是立杆上端包括可调螺杆伸出顶层水平杆的长度达到了1.3m，这是造成架体失稳的关键因素。
        （2）规范规定：当立杆间距小于或等于1.5m时，模板支架四周从底到顶连续设置竖向剪刀撑，中间由底至顶连续设置竖向剪刀撑，其间距应小于或等于4.5m。
        当模板支架高度大于4.8m时，顶端和底部必须设置水平剪刀撑，设置间距应小于或等于4.8m。
        本例中，除了在架体横向每隔4跨（3.6m）设置了一道竖向剪刀撑外，其他未设置任何剪刀撑。造成架体整体性薄弱，极易整体失稳。
        （3）规范要求：当模板支架周围有建筑物时，应设置连墙件。水平间距不大于4.5m。应设置在主节点处，距离不大于150。
         本例中，模板支架架体并没有和两端的四根桥柱进行可靠连接。
        （4）规范中还规定上碗扣必须锁紧，但现场检查看到，有相当一部分上碗扣只锁进一半，还有的甚至上碗扣已经缺失，造成架体节点受力不均衡。