從力學(xué)角度分析施工現(xiàn)場(chǎng)事故及缺陷原因

袁玥

摘 ?要：以前人對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全和質(zhì)量事故原因的研究為基礎(chǔ)，通過(guò)監(jiān)理過(guò)程中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，闡述了力學(xué)在工程中的應(yīng)用及力學(xué)計(jì)算的重要性，同時(shí)對(duì)各種事故和缺陷從力學(xué)方面進(jìn)行了分析、總結(jié)和匯總。為施工單位和監(jiān)理單位在現(xiàn)場(chǎng)管理過(guò)程中提供了參考依據(jù)，有較強(qiáng)的借鑒作用，也可以作為培訓(xùn)的材料使用。

關(guān)鍵詞：施工現(xiàn)場(chǎng);力學(xué);安全;計(jì)算

引言

在施工現(xiàn)場(chǎng)，建筑施工各工種、各工序都有十分豐富的力學(xué)知識(shí)[1]。絕大部分的質(zhì)量和安全事故總結(jié)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)發(fā)現(xiàn)，大部分都可以用力學(xué)來(lái)解釋。誠(chéng)然，如果不重視力學(xué)方面知識(shí)的普及，就無(wú)法解釋施工現(xiàn)場(chǎng)的部分現(xiàn)象，也就無(wú)法采取有效的預(yù)防措施進(jìn)行控制。近幾年，施工現(xiàn)場(chǎng)安全事故和嚴(yán)重質(zhì)量缺陷時(shí)有發(fā)生，施工單位在進(jìn)行施工前將本單位技術(shù)總工審核通過(guò)的專項(xiàng)施工方案作為指導(dǎo)操作的規(guī)范指令性文件，操作人員應(yīng)嚴(yán)格按照?qǐng)?zhí)行[2]。然而，在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，施工單位人員往往不能夠按照相關(guān)要求規(guī)范施工。監(jiān)理人員審核方案及現(xiàn)場(chǎng)巡視的過(guò)程中，對(duì)涉及到力學(xué)方面的控制和管理比較薄弱，對(duì)存在的隱患不能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程力學(xué)、材料力學(xué)等在工程上的應(yīng)用也就顯得頗為重要。例如，臨時(shí)設(shè)施安全方案的力學(xué)計(jì)算形同虛設(shè)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的臨時(shí)設(shè)施的失穩(wěn)，材料的配伍改變，導(dǎo)致建筑材料的強(qiáng)度不足等問(wèn)題出現(xiàn)。

1 安全方面

基坑工程：邊坡土承載力不足，基坑底土因卸載而隆起，造成基坑或邊坡土體滑動(dòng)，某醫(yī)院項(xiàng)目，地下水涌水導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)造成一人被埋，故地表及地下水滲流的作用不容小覷。支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度或者穩(wěn)定性不足，引起支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞，都可以導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)，基坑坍塌。

腳手架和模板工程：施工單位利用軟件進(jìn)行的設(shè)計(jì)計(jì)算一部分缺少針對(duì)性，編制內(nèi)容抄襲、引用規(guī)程規(guī)范不當(dāng)、計(jì)算模型與實(shí)際搭設(shè)不符、穩(wěn)定性設(shè)計(jì)計(jì)算錯(cuò)誤等。在受力驗(yàn)算過(guò)程中，參數(shù)取值有誤，按錯(cuò)誤的參數(shù)計(jì)算出來(lái)的方案不符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，重量、界面慣性矩、截面最小抵抗距均不同，造成驗(yàn)算結(jié)果有較大誤差，所以應(yīng)該將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的參數(shù)代入，進(jìn)行驗(yàn)算其是否滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的要求。在某住宅項(xiàng)目檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，腳手架剪刀撐搭接長(zhǎng)度嚴(yán)重不足、斜桿未與立桿相連、剪刀撐未與主體同步搭設(shè)、連墻桿件設(shè)置不足、卸料平臺(tái)與外腳手架相連、架體堆放建筑材料較多等問(wèn)題都會(huì)造成嚴(yán)重的安全事故隱患。模板支設(shè)過(guò)程中，上部集中堆放材料過(guò)多，施工荷載不均勻，造成集中荷載超過(guò)規(guī)定值，容易坍塌。[3]施工作業(yè)人員對(duì)施工方案和技術(shù)交底的要求不認(rèn)真落實(shí)，隨心所欲的使用和搭設(shè)，桿件的設(shè)置不滿足要求，造成穩(wěn)定性及承載力等不滿足要求。

起重吊裝工程：在吊運(yùn)建筑材料時(shí)，吊物下降速度快造成脫鉤。吊運(yùn)過(guò)程中起重物體放置不穩(wěn)，造成搖晃，鉤頭由于離心慣性力甩出而引起脫鉤。未及時(shí)對(duì)已斷絲的鋼絲繩進(jìn)行更換或吊運(yùn)時(shí)超載都會(huì)造成鋼絲繩的斷裂。起重機(jī)動(dòng)臂幅度過(guò)大，超負(fù)荷造成傾覆力矩大于穩(wěn)定力矩，導(dǎo)致傾覆。

塔式起重機(jī)：大風(fēng)天氣起吊、斜拉起吊、超力矩起吊等都會(huì)破壞平衡，造成傾翻力矩大于平衡力矩，而且易引起結(jié)構(gòu)件破壞。平衡力矩主要來(lái)自平衡重、底架壓重和地基的支反力，故基礎(chǔ)不牢，地基下沉等都會(huì)造成平衡重或壓重偏小，進(jìn)而引起倒塌。起升超過(guò)額定起重力矩，力矩限制器損壞、拆除、沒(méi)有調(diào)整或沒(méi)有定期校核造成力矩限位失靈會(huì)引發(fā)事故。未按說(shuō)明書要求進(jìn)行地耐力測(cè)試，因地基承載能力不夠造成塔機(jī)傾覆。因其附著裝置受力情況復(fù)雜，多個(gè)附著時(shí)，每個(gè)附著的大小和方向均隨荷載的變化而變化，塔機(jī)最上一道附著處附著裝置受力最大，因此，附著桿、附著間距不經(jīng)計(jì)算、設(shè)計(jì)隨意加大，很容易引起最上一道附著受力增大造成傾覆。

施工升降機(jī)：以武漢升降機(jī)墜落事件為例，主要原因就是超載，超過(guò)額定人數(shù)，就會(huì)造成超負(fù)荷工作，這是十分危險(xiǎn)的。

物料提升機(jī)：大風(fēng)天氣，風(fēng)載荷對(duì)封閉架（網(wǎng)）側(cè)面的推力對(duì)封閉架側(cè)面產(chǎn)生的傾覆力矩較大，會(huì)造成提升機(jī)倒塌。擅自拆除部分附墻架，而未采取任何加固措施，致使提升機(jī)機(jī)架處于一種極不穩(wěn)定的狀態(tài)導(dǎo)致倒塌。

吊籃：鋼絲繩是吊籃承受力的主要部件，所以如果未及時(shí)對(duì)破損的鋼絲繩進(jìn)行檢修，則很容易造成鋼絲繩斷掉。安裝不當(dāng)或配重?cái)?shù)量不足，造成懸掛機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性不夠，會(huì)引起吊籃墜落。其次未嚴(yán)格控制施工荷載，利用吊籃作為垂直運(yùn)輸工具運(yùn)載建筑材料和施工人員，過(guò)多的材料會(huì)增加吊籃的內(nèi)部荷載，內(nèi)部荷載和風(fēng)荷載如果超過(guò)了額定荷載，就會(huì)造成吊籃傾覆。

懸挑卸料平臺(tái)：超載，單位時(shí)間內(nèi)局部集中荷載過(guò)大，限定使用荷載而未限制使用荷載面積，導(dǎo)致傾覆。平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)失誤，如荷載漏項(xiàng)、不利狀況考慮不周全、構(gòu)造設(shè)計(jì)不合理，搭設(shè)過(guò)程不符合設(shè)計(jì)要求，相關(guān)支撐構(gòu)件和預(yù)埋件連接不牢，材料強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求等都會(huì)影響懸挑卸料平臺(tái)的穩(wěn)定性。[4]在某項(xiàng)目檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，卸料平臺(tái)缺少固定桿件、缺少限重標(biāo)識(shí)，無(wú)法保證穩(wěn)定性，也容易超載。

2 質(zhì)量方面

在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理過(guò)程中，多次發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)這樣的情況，砼澆注采用現(xiàn)場(chǎng)攪拌混凝土，配合比通知單設(shè)計(jì)的70mm-90mm的坍落度不能泵送要求，而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際采用了泵送，為了能夠滿足泵送的條件，沒(méi)有任何外加劑的情況下進(jìn)行加水，加水的危害就是改變了混凝土原有的配合比，導(dǎo)致水灰比變大，混凝土強(qiáng)度降低，合理的水灰比基礎(chǔ)上每增加0.05，強(qiáng)度就會(huì)降低10MPa。

近期的清華附中體育館事故原因就是將整捆鋼筋物料直接堆放在上層鋼筋網(wǎng)上，施工現(xiàn)場(chǎng)堆料過(guò)多，且局部過(guò)于集中，導(dǎo)致馬凳立筋的失穩(wěn)，產(chǎn)生過(guò)大水平位移，進(jìn)而引起立筋上、下焊接處斷裂，致使基礎(chǔ)鋼筋整體坍塌。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，力學(xué)在工程中的應(yīng)用是很廣泛的，如果不能夠意識(shí)到力學(xué)在工程中的應(yīng)用，則會(huì)有很多問(wèn)題出現(xiàn)。很多安全事故和質(zhì)量缺陷都是由于對(duì)力學(xué)的認(rèn)知有缺陷，施工單位疏于管理，監(jiān)理單位對(duì)力學(xué)計(jì)算這個(gè)方面也是薄弱項(xiàng)，這就造成了管理上的失誤，嚴(yán)重的將會(huì)導(dǎo)致事故發(fā)生，因此要加強(qiáng)工程人員的力學(xué)素養(yǎng)，從而避免安全事故隱患，提高工程質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]焦振強(qiáng)，焦陽(yáng).談建筑工程高大模板支撐系統(tǒng)施工安全管理[J].山西建筑，2013，39（28）：241.

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[3]袁 ?.模板支架設(shè)計(jì)計(jì)算和搭設(shè)的常見(jiàn)問(wèn)題[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015，13：242.

[4]趙挺生，王欣，唐菁菁，等.卸料平臺(tái)施工事故成因統(tǒng)計(jì)分析[J].施工技術(shù)，2011，40（4）：65.