一起墩柱模板倒塌事故的技术分析；1工程概况；某高速公路匝道桥2#墩柱直径1.5m,高26.9；2事故经过；当时阴有间断小雨，风力3～4级，气温13℃左右，；3现场调查及技术分析；3.1吊车作业；3.1.1作业方案的制定；之前浇注的墩柱全部采用同一型号的吊车垂直运输，浇；考虑到若采用副臂吊装，起重量小，需要减少砼一次装；3.1.2作业场地；吊车停放于比柱底高1
一起墩柱模板倒塌事故的技术分析
某高速公路匝道桥2#墩柱直径1.5m,高26.9m，采用无支架一模到顶连续浇注工艺施工。模板底部放置在桩基承台上, 顶部由缆风绳固定，悬挑式操作平台。砼采用吊车配吊斗垂直运输。
当时阴有间断小雨，风力3～4级，气温13℃左右，浇注速度＜3m/h。浇注到6.2m时，吊车失稳，吊臂碰撞到顶部操作平台的钢管护栏上，导致模板倾斜，缆风绳崩脱，接着从两节模板的连接处断裂，先慢后快整体朝对面方向倒塌，造成4名工人坠落伤亡。事故现场照片见图1。
现场调查及技术分析
作业方案的制定
之前浇注的墩柱全部采用同一型号的吊车垂直运输，浇注过程都非常顺利，因此在制定作为全桥最高的2#墩柱的施工方案时，对高度增加带来的风险估计不足，明知吊车主臂长度不够，仍然决定充分利用现有吊车。浦沅QY20H-2吊车主要性能参数见表1。
考虑到若采用副臂吊装，起重量小，需要减少砼一次装载量，存在起吊次数多、浇注时间长、必须夜间施工等不利因素，最后选择了加高吊车作业场地、主臂配副钩（安装臂尖滑轮）的作业方案。
吊车停放于比柱底高1.5m的便道上。检查发现，便道的填筑宽度不够，两侧的填土松散，造成了作业过程中支腿附近的地面下沉。经计算，当内侧支腿沉降100mm时，吊臂与护栏的净距将减少0.9m。
实际作业参数
模板高27m，操作平台高1.2m，边长2.5m。吊斗外径1.2m，高2.7m（包括索具长1.2m），重29kN（吊具、吊斗和1m砼重）。吊车侧向放置，吊车内侧至墩柱中心水平距离4.3m，侧、后方作业，四节主臂配副钩起吊。主臂细部尺寸见表2。由以上条件计算得：
仰角=79.8＜80°
工作幅度=5.6m
吊臂与护栏的净距=0.9m(不考虑吊臂变形和晃动)
起重量=29＜30kN（由副钩控制）
查《额定起重量表》，主臂额定起重量＞65kN，但不推荐在此极端仰角下作业
m 主臂额定起重力矩=29×5.6=162.4＜458.6kN?
最佳作业参数计算
[1]相关已知条件不变，根据文献得：
仰角=64.6＜79.8°
工作幅度=13.7＞5.6m
吊臂与护栏的净距=1.8＞0.9m
查《额定起重量表》，主臂额定起重量=32＞29kN
m 主臂额定起重力矩=29×13.7=397.3＜458.6kN?
作业场地加高后，相对增加了吊臂长度，但由于其平面尺寸和强度不符合要求，造成了地面下沉后吊车失稳。并且，从以上计算可以了解到，作业参数未进行优化，存在仰角大、幅度小、安全距离偏小的缺陷，操作中稍有不慎，极易造成吊臂与护栏相撞。
模板水平连接
墩柱模板由2 片半圆形的定型钢模组成，节长2.0、2.5m，专业厂生产。上下节模板采用12mm法兰盘连接，竖肋加劲，螺栓孔径d0=17.5mm，孔距160mm。普通螺栓规格M16，长度50mm，性能等级4.6级，产品等级C级（GB/T 5782-Ml6×50）。
模板断裂部位位于距底面5m的第二、三节模板连接处，螺栓弯曲变形，内外螺纹脱扣。检查发现，螺栓孔距偏大（＞8d0），且螺栓只安装了一半。对残留模板的连接螺栓进行敲击检测，未发现漏拧、欠拧，但不能排除超拧的可能。
分析认为，碰撞引起连接螺栓松动和模板弯曲变形，致使模板重心偏移，产生附加弯曲应力，当某一截面的结构抗力小于此应力时，产生结构破坏。而在模板的结构抗力中，由于水平连接螺栓只安装了一半，且螺栓的脱扣强度又小于螺杆的抗拉强度，因此，在外力的作用下，受力最大的螺栓首先脱扣，进而影响周边的螺栓依次脱扣失效，模板倒塌。
模板顶部对称设有1组4根缆风绳，缆风绳型号6×19W+IWR，直径12mm，与地面夹角47～50°，缆风绳与模板、地锚之间，分别采用钢丝绳夹和花篮螺栓连接。
调查中发现：缆风绳仅用于模板垂直度的调节，实际拉力（垂度）随意性很大，拉力不均、不足现象严重；模板高达27m，按规定，缆风绳应不少于2组。
缆风绳的拉力应能保证模板在荷载作用下不发生倾覆。计算时取以下两种荷载效应的较大值：砼浇注之前，模板自重和可能出现的最大风荷载；浇注过程中，模板自重、其它施工荷载以及6级风荷载（吊车作业最大风力）。缆风绳的设计拉力一般由第一种情况控制。
计算模板顶部仅设1组缆风绳时的设计拉力。已知：模板整体抗倾覆稳定系数1.3，自重4.5kN/m；缆风绳重5.84N/m，最小破断拉力80.5kN；当地设计基准风速25.7m/s，施工
[3]阶段的设计风速重现期换算系数0.75。根据模板的抗倾覆稳定性计算得： [2]
缆风绳设计拉力≈地锚设计荷载=17.9kN
[4]缆风绳跨中垂度=56mm≈L/450(L为缆风绳水平投影长度)
缆风绳安全系数=80.5/17.9=4.5＞3.5
砂性土地基，φ48单钢管桩式地锚，打入深度0.7～0.9m。经计算，地锚承载力=3.7 kN。检查发现，2个地锚的顶部出现120mm左右的水平位移，由于缆风绳未采取防滑措施，导致缆风绳与地锚滑脱。
参考有关规定：当土质坚实，地锚受力小于15kN时，可选用桩式地锚，但应满足钢管桩的根数≥2，间距≥0.5m，埋置深度≥1.7m的要求。而地锚设计荷载=17.9＞15kN，地锚承载力=3.7＜17.9kN，可见地锚的结构形式和承载力都不符合要求。
综上所述，引起事故的根本原因是吊车性能无法满足施工安全要求；地面下沉加上安全距离偏小，直接导致了事故的发生；模板水平连接、缆风绳和地锚等方面存在的缺陷，加剧了事故的严重程度。当然，事故的严重程度还与撞击力的大小以及发生碰撞时的剩余浇注高度有关。
无支架一模到顶连续浇注工艺，具有模板结构简单，拆装方便，机械化程度高，劳动强度低，施工速度快，砼外观质量好等优点。但存在模板整体稳定性差，且无法提供可靠的安全防护等致命弱点，若砼再采用吊车垂直运输，危险性将进一步增大，因此该工艺应限制或禁止使用。
铁路客运专线砼施工规定：墩高＜15m时,宜采用一模到顶连续浇注工艺施工；墩高15～40m宜采用翻模施工；墩高＞40m时，宜采用液压爬模施工。
2#墩柱若按翻模法并配合砼泵车垂直运输，分两次浇注，风险要小得多。但应严格控制砼浇注速度和自由下落高度，以免因侧压力过大爆模。
与一般构件的吊装不同，砼采用吊车垂直运输时，吊车位置固定不变，作业时间长，地面受到动载的反复作用，因而应具有较高地强度和抵抗变形的能力。
采用臂尖滑轮吊装能提高作业效率，但必须是在主臂长度足够的条件下。为避免发生碰撞，在确定作业参数时，吊臂、起吊物、模板相互之间的安全距离应比一般规定值大；吊装过程中，宜采用不变幅、不伸缩吊臂，只操控吊臂回转、吊绳升降的方式作业，严禁同时进行两种及以上的操作动作。
螺栓连接正常情况下的失效形式应该是螺杆断裂。脱扣是指作用于内外螺纹上的应力超过材料强度时，发生的一种剪切破坏，属非正常失效。影响螺栓脱扣强度的因素包括：产
[6]品规格及质量、欠拧或超拧、重复使用情况等。 [5]
与机械行业不同，建筑钢结构中的普通螺栓（＜8.8级）连接按松连接设计，剩余预紧力为零，紧固时保证接触面无明显间隙即可，而施工中采用普通扳手凭经验拧紧，容易出现欠拧、超拧。钢模板连接中常用的C级普通螺栓为粗制螺栓，制作精度低，加上重复使用
所导致的偏差增大、缺陷增多，使得锁紧功效下降，也造成了脱扣强度小于螺杆的抗拉强度。
缆风绳主要起保持固定位置的作用，其拉力（垂度）应通过计算确定。拉力过小或不
均匀，有可能导致模板倾斜甚至倒塌，拉力过大，又增大了缆风绳和地锚失效的风险。
同样，地锚的结构形式和承载力应由外力的大小决定。地锚的微量位移将导致缆风绳松弛，出现不同程度的失效现象。应对地锚进行预拉紧，并保持一段时间，再调整至设计拉力
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　　　1 墩柱模板安装之前，首先将承台基础表面打毛并洒水清洗干净，模板安装前，用全站仪在扩大基础混凝土上准确放样出墩柱混凝土的中心、轴线，并用墨斗线弹出模板安装位置，模板沿墨斗线安设。
　　　2模板的竖缝及横缝以及模板与承台接触面均用双面胶粘贴，保证接缝不漏。模板先用水泥浆均匀涂刷，凝固后用钢丝刷打磨清理干净，然后用干净的汽油清洗干净，待汽油干以后，再涂刷一层很薄的新机油作为脱模剂。
　　　3本段墩身高度在0.5―15米左右，模板重量在5―6T，分四块组合，用20T吊车分块吊装，先吊一侧圆端形模板，接着吊矩形模板并上好法兰螺栓，最后再上另一侧圆端形模板。在模板外设立钢管架支撑固定，并加设缆风绳固定，缆风绳共设四根。模板要平整，具有一定的刚度、强度、稳定性。浇注混凝土前，模型内的积水和杂物应清理干净。待检验合格后方可浇注混凝土。
　　　4钢模安装过程中，为了确保保护层厚度，在钢筋四周按规定安装塑料垫块外，钢模安装校正后，用砂浆沿模板底部封堵，避免振捣时底部不漏浆。
　　5模板安装完毕后，应对其平面位置，顶部标高，垂直度，几何尺寸，接点联系及纵横向稳定性进行检查，经监理检查签证认可后方可浇注混凝土，浇注时，发现模板有超过允许偏差变形值的可能时，应及时进行加固和纠正
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吊装钢模前，先凿除墩柱与承台接触部分的水泥砂浆和松弱层，用空压机将承台顶面吹净，确保墩柱底部无杂物，并在砼浇筑前进行洒水湿润，浇筑混凝土比设计高度高出3M。中间位置比四周稍低。
在拼装钢模时要检查钢筋骨架垫块是否牢固，确保不被挤掉或变形，钢模入位后检查墩柱骨架，保证不倾斜、不偏斜，中心位置符合要求。然后进行钢模固定，过程中用全站仪和垂线进行跟踪测量，固定后再进行详测，并确保钢模在浇筑过程中保持稳固。肋板模板加固内横楞10×10的方木间距30M，外楞10#的槽钢， 50M一道，拉筋选用φ20的钢筋，间距80M，外套PVC管，水平拉、斜拉，砼浇筑完成后抽出，用砂浆封好。为了增加肋板模板的刚度，将三个肋板横向采用钢管将其连接成一个整体。
模板纵缝用0.3M双面胶条压缝，与承台接触面用0.5M胶条贴三层压缝以防根部漏浆。采用吊车现场安装模板，安装前由测量班负责模板放样，设缆风绳调整固定，碗扣支架搭设浇筑混凝土的工作平台。模板吊装完毕后，在墩柱模板上以纵向每30M长度为单位划分标记同时做出柱顶标记，以控制分层厚度和柱体高度准确，然后对其平面位置、顶部标高、节点联系及横、纵向稳定性进行检查，经监理工程师验收后方可进行混凝土浇筑。
（4）钢板箍安装
现场备好钢管架、木方、跳板及各种螺栓等工具。钢筋绑扎完毕，弹出模板控制线。防止下口跑浆，安装前抹砂浆找平层，找平层不允许
吃入砼墙身内。施工管理人员必须向作业班组进行技术、安全交底。 ⑵
将钢板箍吊装到钢筋上端，包住钢筋慢慢落下，吊装随时调整钢板箍的位置，确保钢板箍定位准确。
安装完毕后，加固对拉螺栓，调整垂直度。检查对拉螺栓是否锁紧，下口是否严密，经检查合格后，才能浇筑混凝土。
⑷非通长的钢板箍：墩柱模板在安装前，在钢板箍与混凝土相接处，在钢板箍表面粘贴2cm宽的海绵条，以防漏浆。
（5）混凝土浇筑
墩身砼正式浇筑前，必须先在现场浇筑试验墩，试验墩墩身高2米，在试验墩浇筑过程中，记录砼的浇筑参数，如砼坍落度、振捣位置及时间等，只有当试验墩浇筑拆模后表面砼达到规范要求后方能正式开始浇筑墩身砼。
砼配合比按试验室发放经调整后配合比执行，然后做开盘鉴定，配制的拌和物应满足和易性、凝结速度等施工技术要求。
⑵ 砼拌合物应拌合均匀，颜色一致，不得有离析和泌水现象，砼坍落度控制在14～18M。每车在浇筑前均须检测坍落度，不符合要求的均不得使用。
⑶ 浇筑混凝土前重新对模板和钢筋进行检查，主要检查几何尺寸是否准确、垫块是否均匀、有无缺漏，钢筋骨架有无变形、偏位等，出现问题提前解决。
本分部航空路分离式立交及京包分离式立交部分墩柱较高，设柱系梁，采用二次浇注。浇筑时采用泵管加长下料多点布料方式，使混凝土分布
均匀，避免混凝土的长距离水平流动。施工时要注意均匀下料，浇注应连续进行，不得中断，控制每层浇筑厚度在30M以内，防止混凝土水平移动距离过大。浇筑速度不宜过快，控制在0.5～1.0m/h,减小对模板的冲击。保证混凝土的自由倾落高度不大于1.5米，避免对已振好的混凝土造成冲击或使混凝土产生离析现象。
⑷ 选派有经验的混凝土工配备高频插入式50型振捣棒长棒进入模内振捣，施工前在振捣棒上做出明显的长度标识，施工时保持竖直方向，移动间距不应超过振动器作用半径得1.5倍，与侧模应保持50~100L的距离。振动点的布置要均匀，以免“漏振”、“过振”。每次振动，必须至该部位混凝土不再下沉、不再冒出气泡，表面平坦泛浆时为止。每一处振动完毕后应边振动边徐徐提出振动棒，注意不能撞击钢筋。砼浇筑过程中要注意观测，观察模板有无漏浆、位移，垂直度有无变化，如发现异常及时处理。
肋板浇筑砼时，为保证肋板浇筑质量，在肋板斜面开设大小为50cm×50cm，保证砼振捣密实。
⑸ 在浇筑过程中，及时做好混凝土试块， 外形要求整洁美观、砼表面平整，不得出现蜂窝、麻面。
墩柱、肋板检查项目及允许偏差
H为墩柱高度。
（6）拆模及养护
当砼抗压强度达到2.5Mpa时，将模板拆模。模板拆除时，施工范围内设置警戒标志。使用吊装机械拆模时，必须服从信号工的统一指挥，必须待吊具挂牢后方可拆支撑，落地放稳后方可摘钩。拆除模板时必须注意墩身表面及棱角混凝土部位因拆模而受到损伤。
拆模后立即用无纺布及塑料布包裹，并从墩顶浇水使无纺布湿润，然后将上部系扣封闭，始终保持湿润7天。
七、 质量保证体系及保障措施
7.1质量目标
1、杜绝施工质量大事故。
2、预制梁各分项工程合格率达到100%，优良率达到90%以上，并积极配合全线创优。
7.2质量保证体系和质量管理组织机构
7.2.1. 质量保证体系
质量保证体系详见“质量保证体系框图”。
质量保证体系说明：我公司已通过ISO质量体系认证，施工过程将严格按照质量体系模式运行，实现和规范梁场质量体系工作，提高质量控制和保证能力，使墩柱质量始终处于受控状态。在项目经理部的领导下，成立以项目经理为组长，总工程师及副经理为副组长，由工程技术部、安保室、计划室、财务室、试验室、物资设备室、办公室参
加的全面质量管理领导小组，责任到人，督查督办。
安全质量室配专职质检工程师，工班设兼职质检员，形成体系完善、责任明确的质量检查体系。并定期、不定期的组织质量检查和质量评比，奖优罚劣。
试验室配专职试验人员，根据建设单位及监理要求制定试验工作实施细则，并指导各段试验人员工作，通过先进的检测试验手段，配合工地质检工程师和监理工程师进行全面的施工质量控制。
为确保质量目标的实现，成立完善的质量保证组织机构，制定有效的制度和超前预防预控措施，不断完善质量保证体系和质量自检体系，随时接受甲方监理工程师的监察、检验，确保实现工程质量目标。质量保证体系见《质量保证体系框图》。
7.2.2.质量管理组织机构
建立健全质量管理组织机构，成立以项目经理组长，总工程师及副经理为副组长的质量管理领导小组，设工程技术部，配备专职质检工程师，兼职质量检验员。全面负责本梁场质量管理工作，对施工全过程进行质量检查，在施工过程中自下而上，按照“跟踪检测”、“复检”、“抽检”实施检测工作。其主要职责是：确保国家、行业、建设、监理等关于工程质量方针、条例、规定和要求的落实，确保质量保证体系的有效运行，定期对工程质量和创优规划进行检查评比和指导。质量组织机构详见“质量保证组织机构图”。
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