某桥梁工程桥墩钢模板倒塌事故原因分析

某桥梁工程桥墩钢模板倒塌事故原因分析

白成武

四川煤矿安全监察局安全技术中心 四川 成都 610000

摘要：介绍了某桥梁工程桥墩钢模板倒塌原因调查的过程。通过现场勘查，专家分析，从物的不安全状态、人的不安全行为、管理制度缺陷等方面，通过科学技术分析，印证调查结论，最终科学认定桥墩钢模板倒塌事故原因，为同类案例的坍塌事故调查提供借鉴。

关键词：桥墩钢模板；倒塌

1 基本情况

1.1 桥梁工程基本情况

某桥梁工程桥梁全长60m，为跨越河流而设的一座桥梁，桥下常年流水。该工程现场浇筑2个桥台和4个桥墩，其中1号、2号、3号和4号桥墩位于河床中，地基土力学性质较好，采用明挖扩大基础，基础置于中密漂卵石层中，埋深3-4m，力学性质较好。

1.2 事故基本情况

2020年11月29日15时，桥梁施工人员开始对2号桥墩进行混凝土浇筑，共计4车混凝土浇筑进2号桥墩钢模板。19时，开始浇筑第5车混凝土，随后2名施工人员在桥墩钢模板内部操作混凝土振动棒。20时20分，在混凝土浇筑距离钢模板顶部大约2米时，2名施工人员撤出钢模板，站在钢模板顶部木板继续操作振动棒，另外2名施工人员在地面上加固钢模板，1名现场管理人员和1名挖掘机司机到钢模板顶部协助整理振动棒电缆。20时45分，混凝土浇筑到第6车时，钢模板突然上升，向东倒塌，造成2人倒在钢模板的东南侧、1人倒在钢模板上、4人掉进混凝土中。最终造成3人死亡，4人受伤。事故现场照片见图1。

图1 事故现场照片

2 现场勘察

2.1 桥梁工程现状

现场调查，发生事故时，桥梁工程1号、2号、3号和4号桥墩基础已经完成浇筑，并且已浇筑完成1个桥墩（1号桥墩），正在浇筑桥台和2号桥墩。

2.2 2号桥墩钢模板现状

现场勘察，发生事故后，2号桥墩钢模板底部朝西、顶部朝东，整体倒塌，未见中部开裂，如图1所示。倒塌的2号桥墩钢模板底部长9.0m、宽2.06m，两端为半圆形，钢模板底部面积为14.66m²，底部大顶部小。

3 事故原因分析

根据现场实地勘察、查阅资料，从物的不安全状态、人的不安全行为、管理制度缺陷等方面，对坍塌事故原因进行技术分析。

3.1钢模板未进行施工图设计

《公路桥涵施工技术规范》JTG/T3650第5.1.3条规定：“模板和支架均应进行施工图设计，且经批准后方可用于施工”。《公路工程施工安全技术规范》JTGF90第5.2.3条规定：“支架、模板的强度、刚度和稳定性，应按照现行《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50）设计并验算”。经查阅资料，未见钢模板的施工图设计，也未见钢模板的强度、刚度和稳定性的设计并验算。

3.2钢模板底部侧压力分析

（1）2号桥墩混凝土浇筑高度分析

根据泵车司机《询问笔录》，发生事故时2号桥墩已浇筑5车混凝土，每车混凝土的体积为12m³，浇筑1车混凝土的时间约为0.4167h。经计算，事故发生时，2号桥墩一次性浇筑高度H=已浇筑混凝土体积÷钢模板底部面积=5车×12m³/车÷14.66m²=4.09m。

（2）2号桥墩钢模板受力分析

依据《公路桥涵施工技术规范》JTG/T3650附录C普通模板荷载计算，根据公式计算新浇筑混凝土作用于钢模板的侧压力F1=44.32kN/m²。

F=0.22γ_ct₀β₁β₂V1/2

=0.22×25×5×1.0×1.15×（1.964）1/2

=44.32kN/m²

F=γ_cH=25×4.09=102.25kN/m²

取二者中的较小值，F=44.32kN/m²为新浇筑混凝土作用于钢模板的侧压力。

式中：F—新浇筑混凝土对模板的侧压力（kN/m²）；

γ_c—混凝土的重力密度（kN/m³）；取25kN/m³;

V—混凝土的浇筑速度（m/h）;

V=1车混凝土体积÷钢模板底部面积÷浇筑1车混凝土的时间=12 m³÷14.66m²÷0.4167h=1.964m/h；

t₀—新浇混凝土的初凝时间，可按试验确定，当缺乏试验资料时，可采用t₀=200/（T+15)[T为混凝土的温度（℃）]；一般取5h;

β₁—外加剂影响修正系数；不掺外加剂时取1.0，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2；取1.0；

β₂—混凝土的坍落度影响修正系数；当坍落度小于30mm时，取0.85；坍落度为50-90mm时，取1.00；坍落度为110-150mm时，取1.15；取1.15；

H—混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度（m）,H=4.09m。

经现场勘察，2号桥墩钢模板整体倒塌，如图1所示。根据相关询问笔录，在浇筑过程，现场施工人员感觉到模具突然上升，倒向东侧。经2号桥墩钢模板受力分析，说明钢模板底部存在侧压力，并且在事故发生时钢模板底部压力急剧上升。

3.3 2号桥墩未按施工专项方案进行分段浇筑

根据2号桥墩混凝土浇筑高度分析，事故发生时2号桥墩一次性浇筑高度为4.09m。与该桥梁工程《墩身大块组合钢模施工专项方案》第2.2.2条规定：“……本工程台身混凝土分2-3段浇筑，每段浇筑高度控制在2m内。……”的内容不符。说明2号桥墩未按施工专项方案进行分段浇筑，导致钢模板底部侧压力增加。

3.4混凝土浇筑速度相对过快

根据泵车司机《询问笔录》，1车混凝土的体积为12m³，浇筑1车混凝土的时间约为0.4167h，经分析计算当日现场混凝土的浇筑速度V=1车混凝土体积÷钢模板底部面积÷浇筑1车混凝土的时间=12m³÷14.66m²÷0.4167h=1.964m/h。与该桥梁工程《墩身大块组合钢模施工专项方案》第2.2.2条规定：“……严格按配合比的要求控制好混凝土坍落度，同时，混凝土浇筑速度不得大于每小时1.5米。……”的内容不符。说明混凝土浇筑速度相对过快，导致钢模板底部侧压力增加。

3.5气温相对较低延长了混凝土的初凝时间

查阅气象资料，发生事故当日当地的最高气温为18℃，最低气温为4℃，平均气温为11℃；查阅当地气象局提供的气象数据，发生事故当日20时至21时，当地最高气温8.4℃，最低气温为7℃，平均气温7.7℃。由于时值初冬且事故发生地处偏僻山区，气温相对较低延长了混凝土的初凝时间，混凝土自稳能力差。

综上分析，根据相关法律法规及技术标准，经查阅核实相关资料、现场勘察，鉴定该桥梁工程坍塌事故原因为2号桥墩钢模板底部存在侧压力，气温相对较低延长了混凝土的初凝时间，混凝土自稳能力差，2号桥墩未按施工专项方案规定的2m每段进行分段浇筑，且混凝土以1.964m/h的浇筑速度也相对过快，致使混凝土对钢模板底部的侧压力在短时间内急剧增加，钢模板产生位移，上浮失稳倒下，从而导致事故的发生。

4 结论

此次桥墩钢模板倒塌事故造成了重大人员伤亡事故和较大的经济损失，延误了工期，教训深刻。通过此次事故的调查和分析得出以下几点结论，以改进施工现场的管理工作：①大块组合钢模板应进行设计，并且设计、制造、使用应符合相应的标准、规范及施工现场的具体工况；②混凝土浇筑施工过程中严格按照专项施工方案进行施工，做好事前、事中、事后的控制；③加强对钢模板分项工程的检查验收；④加强对钢模板的定期保养和维修。

参考文献：

[1]胡正华，金瓯.某高速公路大桥墩柱模板倒塌事故技术分析[J].施工技术，2007，36（8）：100-101.

[2]职忠玉,刘正国.一起墩柱模板倒塌事故的技术分析[J].建筑安全，2013（9）：58-60.