從台大醫院外牆更新工程鷹架塌陷事件

探討框式鋼管施工架CNS 4750標準安全性之我見

陳正平 技師

一、  前言

台大醫院東址院區外牆更新拉皮工程於民國114年4月21日上午8時許進行鷹架拆除前的準備作業時，突然發生整排鷹架倒塌事件（見照片1），除了波及一台車輛受損外，也造成一名49歲印尼籍移工死亡。由於鷹架倒下後層層卡住，現場環境不安全，救護人員無法直接進入搜救，只能等施工單位先將上層鷹架吊除後，再以人工方式搬移搶救，作業持續進行到次日凌晨2時許，終於在三樓倒塌鷹架堆中發現這名移工，但被倒塌鷹架壓住明顯死亡。

台北市勞動局勞動檢查處表示，這起重大職業災害事件初步研判事故原因應為施工廠商將施工物料堆放在鄰側施工架上，超過施工架荷重限制導致，違反《職業安全衛生法》相關規定，將追究雇主及現場相關人員刑事責任，以杜絕類似事件再發生。然而國内框式鋼管施工架使用非常普遍，塌陷事件層出不窮，若框式鋼管施工架之結構系統不進行改進則預測往後倒塌造成傷亡事件仍會繼續經常發生。為探討施工架災害發生原因，並提出有效災害預防對策，有必要進行深入探討瞭解鋼管施工架結構系統的力學行為，以謀求有效的解決對策。

此次台大醫院東址院區外牆更新拉皮工程施工架塌陷事件，「施工物料堆放在鄰側施工架上」是否為整排鷹架倒塌事件的主要原因，是否另有其他原因導致整體塌陷？又，為何死亡移工來不及逃生，是否腳柱瞬間挫屈塌陷速度太快所致？等疑問值得進一步探討改進框式鋼管施工架之結構系統，以維勞工生命安全。

照片1  台大醫院東址院區外牆更新工程114.04.21發生鷹架倒塌事件

圖1  框式施工架圖

二、國家標準CNS 4750施工架標準

國内營造工程中普遍使用鋼管施工架作為鷹架及模板支撑排架，其主要功能，除了組立方便快速，在營造工地中提供勞動者一個方便的作業平臺外，亦可提供保護勞動者免於遭墜落物擊中，以及降低勞動者從高處墜落的風險等功能，可謂與勞動者生命安全息息相關的產物。

經濟部標準檢驗局國家標準CNS 4750施工架標準公布日期為民國68年2月28日，最新版本為民國103年6月10日。現行CNS 4750國家標準係於68年2月28日參照日本JIS A8951「鋼管足場（Tubular steel scaffolds）」工業標準制定。 JIS A8951-1995版修訂至今已多年未再修訂，該標準制訂性質在於原則性及概略性規定，日本國家標準目前已不再維修管理，該標準交由日本一般社團法人「日本仮設工業會」維修管理（註：日本假設工業會成立至今已50餘年，在整個施工架相關研究及測試的技術都非常豐富。「足場・型枠支保工設計指針」為該會假設工程之設計手冊出版品，包含結構分析與設計、構件應力分析及設計、安全係數計算及荷重估計等内容。可適用於施工架、支保工程等之結構設計與分析。結構設計時除基本載重外，有關風載重設計與分析為該出版品之重要議題，詳細說明風載重分析方法與流程，並提供設計範例供設計者作為假設工程設計參考）。

國內主管機關於民國108間開始推動全面實施「營造作業使用鋼管施工架符合國家標準」，並訂定檢查重點及實施檢查宣導，其目的在保障施工架作業勞工安全。

三、  施工架作業安全檢查重點

勞動部職業安全衛生署為落實職業安全衛生法令規定，防止營造工地之施工架組配作業、拆除作業及使用施工架從事相關施工架作業時發生職業災害，有關施工架作業安全應注意事項於民國107第3次修訂。針對國家施工架標準CNS 4750 (見圖1)制訂「施工架作業安全檢查重點及注意事項」，對施工架結構安全相關之施工安全檢查重點規定如下：

1.高度5公尺以上施工架之構築及拆除，應依結構力學原理妥為設計，置備施工圖說，指派所僱專任工程人員簽章確認強度計算書及施工圖說，並建立按施工圖說施作之查驗機制。

2.高度5公尺以上施工架之組配及拆除作業，應指派施工架組配作業主管於作業現場辦理下列事項：(一)決定作業方法，指揮勞工作業。(二)實施檢點，檢查材料、工具、器具等，並汰換其不良品。(三)監督勞工確實使用個人安全防護具。(四)確認安全衛生設備及措施之有效狀況……。

3.施工架之內、外側應設置交叉拉桿，高度2公尺以上之施工架內、 外側應增設下拉桿及施工架兩端立架及轉角處應設護欄，上下設備之交叉拉桿上方應設置適當護欄。

4.高度2公尺以上之施工架，工作臺應舖滿密接之踏板，踏板間、 踏板之工作用板料間之縫隙不得大於3公分，使無墜落、跌倒之虞。

5.施工架內側交叉拉桿及下拉桿因作業之需要在拆除前（拆除之範圍以一個樓層之高度為限），應由專任工程人員或具專業技術及經驗之人員妥為設計，確認拆除後作業之安全性……。

6.踏板 (即CNS 4750所稱之附工作板橫架)應有金屬扣鎖及防脫落鈎，妥善鉤住橫材。

7.施工架之垂直、水平方向一定距離內，應設置壁連座或繫牆桿等與結構構造物妥實連接。但獨立而無傾倒之虞之施工架經專任工程人員簽章確認強度計算書及施工圖說者不在此限。框式施工架以壁連座與結構構造物連接，間距應在垂直方向9.0公尺、水平方向8.0公尺以下；單管施工架以壁連座與結構構造物連接，間距應在垂直方向5.0公尺、水平方向5.5 公尺以下；施工架以繫牆桿與結構構造物連接，間距應在垂直方向5.5公尺、水平方向7.5公尺以下。

施工架在搭設或拆除時，已搭設部分或未拆除部分，仍應維持在垂直、水平方向規定距離內設置壁連座或繫牆桿等，與結構構造物妥實連接。至於壁連座或繫牆桿等之尺寸、與結構構造物連接之強度、設置之合理間距等，應由專任工程人員或具專業技術及經驗之人員依結構力學原理設計及繪製施工圖說，且連接設施應依規定設置。

8.施工架之材料不得有顯著之損壞、變形或腐蝕。

9.施工架上之載重限制應於明顯易見之處明確標示，並規定不得超過其荷重限制及應避免發生不均衡現象。

10.施工架基礎地面應平整，且夯實緊密，並襯以適當材質之墊材；施工架底部之立架應設基腳座板。

11.施工架構件之連接部分，應以適當之金屬附屬配件確實連接固定，如插銷、續接聯結器及腳柱接頭等。

12.使用國家標準CNS 4750型式之鋼管施工架，應符合國家標準同等以上之規定；其他型式之鋼管施工架，其構材之材料抗拉強度、試驗強度及製造，應符合國家標準CNS 4750同等以上之規定。

13.鋼管施工架於提供使用前，應確認鋼管施工架符合國家標準同等以上規定，並於明顯易見之處明確標示。

14.原事業單位應依其工程規模、性質，將鋼管施工架之安全管理事項列入職業安全衛生管理計畫內容，並確實執行。

15.工架之定期檢查，於施工架作業期間，應每週檢查確認整體施工架之安全狀況，並留存紀錄，其中施工架組配作業階段，應先檢查確認進場施工架構材符合國家標準CNS 4750同等以上規定及有無缺陷等。

16.工架之作業檢點，營建工程施工架設備應於每日作業前及使用終了後，檢點該設備有無異常或變形，於施工架組立及拆除作業時，應使勞工就其作業有關事項實施檢點，並以檢點手冊或檢點表等為之。

四、  框式鋼管施工架結構系統之安全性疑義探討

1.框式施工架之腳柱於立架長度方向之內、外側應設置交叉拉桿，以交叉拉桿固定腳柱，其目的為施工架組立穩定及防止施工架上作業人員墜落。該交叉拉桿之二端與立架腳柱間之固定點位於離開立架腳柱上、下二端之距離，依立架型式尺度的不同分別約有20cm~40cm。因該交叉拉桿之固定點遠離腳柱之上、下端，無法形成立面斜撑桁架提供立架之穩定支撑力學行為。由於交叉拉桿長細比較大僅能用來承受拉力，交叉拉桿之上、下端接頭又無配置水平壓桿，因此對立架之側撑穩定效果不彰。

2.橫架（不論有無工作板）均為以金屬扣鎖鉤住立架短向橫材，因僅鉤住橫材，無法提供横架與腳柱間產生剛性接頭之行為，亦即無法形成梁柱構架之力學行為。綜上現象：沿立架長度方向既非梁柱構架，亦非完整桁架，為不甚穩定之結構系統。

3.框式施工架之腳柱於立架長度方向之內、外側設置之交叉拉桿之固定方式，為交叉拉桿二端鎖在腳柱之側面所突出之交叉拉桿扣釘上。由於是鎖在腳柱之側面，一旦交叉拉桿承受拉力或壓力，均將導致腳柱承受扭力，而容易產生扭轉變位，進而造成立架斷裂或鉤住橫架橫材上之工作板金屬扣鎖脫鉤，或脚柱産生扭轉挫屈破壞。

4.框式施工架之腳柱於施工架長度方向之內、外側所設置之交叉拉桿為細長之受拉桿件，當交叉拉桿受壓時容易挫屈，可確定無法作為框式施工架之堆曡多層之側向斜撐穩定支撐。

5.框式施工架以壁連座與結構構造物連接，其間距應在垂直方向9.0公尺、水平方向8.0公尺以下；單管施工架以壁連座與結構構造物連接，間距應在垂直方向5.0公尺、水平方向5.5 公尺以下；施工架以繫牆桿與結構構造物連接，間距應在垂直方向5.5公尺、水平方向7.5公尺以下。框式施工架以壁連座與結構構造物連接時，壁連座：包括主材、金屬扣鎖及錨定零件均須符合下列規定：最大使用長度(指壁連座伸展至最大時,自錨定零件之前端至金屬扣鎖中心之距離)應在1,200mm以下，金屬扣鎖之板厚應在3.0mm以上；主材須為具有可調整其長度者，且具有防止拉脫之機能。主材與錨定零件間須為可調式構造。錨定零件前端若有螺紋時,其螺紋之直徑連螺紋峰應在9.0mm以上。綜上現象：不論是壁連座或繫牆桿均僅能承受拉力，可防止施工架整體向外傾倒，但因細長拉桿會挫屈，無防止向內傾倒的功能。亦無束制立架長度(沿牆面)方向產生整體位移之穩定功能，且壁連座與結構構造物連接，間距在垂直方向9.0公尺，以施工架高度為1.8m型式，已逹堆疉5層施工架。水平方向8.0公尺，以跨距為1.8m計，亦已達4~5座框式施工架，施工架間僅以鐵線連結，一旦鬆脫或轉動產生轉角位移就會造成向内或外的大變位而産生P–△效應而使腳柱挫屈構架塌陷之虞。更何況依國家標準CNS 4750施工架標準之框式施工架圖例（見圖1）顯示壁連座尚可繫結於腳柱之中間高度，但鋼結構柱通常規定不得在柱高度中間承受側向力，以避免柱産生撓曲折斷而引發連續性挫屈塌陷之起始點。

6.若在立架短向橫材上加載，則載重亦會導致橫材角撐加勁材産生向外推力，將腳柱向外推，進而導致腳柱撓曲破壞或挫屈破壞。台北市勞動局勞動檢查處表示：「這起重大職業災害事件初步研判事故原因為應為施工廠商將施工物料堆放在鄰側施工架上，超過施工架荷重限制」，可能為導致台大醫院外牆更新工程鷹架塌陷事件倒塌的原因之一。

7.「施工架作業安全檢查重點及注意事項」中對施工架堆疊高度無限制，以台大醫院外牆更新工程鷹架塌陷事件，施工架堆疊高度甚高（見照片1），而因框式施工架之力學行為非屬立體桁架或構架之穩定結構系統，底層脚柱受力一旦超過腳柱之挫屈載重，即會産生瞬間挫屈破壞，無足夠之逃生時間。

8.檢視幾件過往施工案例之「施工防救災計畫書」案例中，有關「鷹架系統施工計畫書（A4-13頁）」，及「模板支撑（排架）系統施工計畫書（A4-20頁）」均僅提出制式檢查表格及圖片，無計算書內容；另一施工案例之樓高74.2m則僅提供三角托架結構檢討計算資料，及壁連座承受施工架投影面積及防護網等所產生之風力的結構計算資料。對框式施工架堆疊多層重量對底層腳柱挫屈強度的影響則隻字未提。對模板支撐框式排架的部分則僅以最底層框架，以單層高度計算脚柱之挫屈強度，而未以整體排架挫屈模式來計算底層腳柱之挫屈強度（見圖2）進行檢核。

五、  結語

綜上探討，由於CNS 4750框式施工架之結構系統不明確且穩定性欠佳，無法經由結構分析計算確定疊置多層框式施工架之結構安全性。框式施工架堆疊多層還會産生整體挫屈破壞模式（見照片2所示），筆者認為由框式施工架之結構系統穩定性欠佳，在堆疊3層以内時，勉強可採實驗室之抗壓試驗所得抗壓強度數據進行承重設計。惟因實驗室之抗壓試驗設備頂部加壓點，會提供抗壓試驗之框式施工架組之頂部側撑，以及實驗室之地板為強力地板等情形，與工地實際情況大不相同。建議採用實驗室之抗壓試驗所得抗壓強度數據進行承重設計尚須酌予提高安全係數以確保結構安全性。超過3層以上則無法以計算分析方式決定結構安全性，但「施工架作業安全檢查重點及注意事項」要求「高度5公尺以上施工架之構築及拆除，應依結構力學原理妥為設計。置備施工圖說，指派所僱專任工程人員簽章確認強度計算書及施工圖說，並建立按施工圖說施作之查驗機制。」建議施工廠商之專任工程人員無法依結構力學原理妥為設計的情況下，不應無可奈何只拿一些制式資料文件或隨便計算幾頁可以計算的零件資料充數（至於會不會發生施工架整體挫屈塌陷只能聽天由命），而是應該堅定要求營造廠另委請專業廠商製做（包含簽證）完整之強度計算書及施工圖說…等資料，專任工程人員檢視其內容無誤後簽署，現場據以施工，始能保障施工人員的生命安全及避免專任工程人員背負無法肩負的責任。且國家標準CNS是訂定材料檢驗標準的機構，並非結構安全專業機構，對於如何制立一個穩定性佳的施工架結構系統國家標準，建議可引入鋼結構專業團體等研訂施工架之結構設計及施工手冊供工程界參考使用，彌補現行CNS4750規定之不足，以防止工程災害的發生。