解析煙囪內(nèi)部腳手架搭設(shè)的安全性

李志貴 姜云鵬

1.中海油煙臺(tái)港石化倉(cāng)儲(chǔ)有限公司 2.海工英派爾工程有限公司

1 煙囪及腳手架概況

該煙囪地表以上部分高度90m，地面外半徑3.76m，內(nèi)半徑3.31m；頂口外半徑2.85m。基礎(chǔ)埋深為3m，筒身C30砼澆筑從±0.00到90m高，內(nèi)襯紅磚砌筑，從-1.8m處開(kāi)始砌筑保溫板填裝從±0.00到90m處，采用移橫法施工，每次提升1.43m，每10m一道內(nèi)牛腿圈。該腳手架從－1.8m搭設(shè)到92m高度，59m以下采用雙排封圈型腳手架，每面有兩跨，每跨1.4m，橫距0.8m，步距1.43m，連墻件采用2步2跨設(shè)置，每10m一道牛腿圈，在牛腿圈處將大橫桿和小橫桿均埋入砼體中，并在牛腿圈上設(shè)置一圈向上的斜支撐。隨煙囪口徑縮小，高度59m時(shí)只繼續(xù)向上搭設(shè)內(nèi)側(cè)單排架。腳手架隨煙囪筒壁的提升同步搭設(shè)。

2 腳手架設(shè)計(jì)計(jì)算

鋼管腳手架的計(jì)算參照《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)程》JGJ 130-2001。工作平臺(tái)邊緣處的腳手板實(shí)際搭設(shè)時(shí)應(yīng)借助內(nèi)砌磚的支撐，為加強(qiáng)安全性，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)取最不利因素，故不計(jì)內(nèi)砌磚的支撐力。因煙囪半徑變化導(dǎo)致腳手架26m以下、26～59m和59m以上結(jié)構(gòu)不同，故分三段分別進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證。[1]

2.1 腳手架26m以下大橫桿受力分析

為減少作業(yè)量，使用大橫桿代替部分鋪板桿來(lái)鋪設(shè)腳手板，鋪板桿和大橫桿平行放置，且位于小橫桿上方，然后在小橫桿下方立桿安裝防滑扣件。大橫桿和鋪板桿按照簡(jiǎn)支梁進(jìn)行強(qiáng)度和撓度計(jì)算。按照大橫桿和鋪板桿上面的腳手板和活荷載做為均布荷載計(jì)算大橫桿的最大彎矩和變形。

2.1.1 均布荷載值

（1）大橫桿自重標(biāo)準(zhǔn)值：P1=0.038KN/m。

（2）取沖壓剛腳手板取數(shù)量最多，長(zhǎng)度最長(zhǎng)時(shí)計(jì)算，此時(shí)腳手板共計(jì)24.875m2，得出腳手板最大自重為7.4625KN，故腳手板自重標(biāo)準(zhǔn)值：P2=0.393KN/m2。

（3）活荷載自重標(biāo)準(zhǔn)值Q=1.585KN/m2。

（4）最大均布荷載值q=2.130KN/m。

2.1.2 抗彎強(qiáng)度

大橫桿和鋪板桿的最大應(yīng)力計(jì)算值 σ=102.726n/mm2小于其抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值[f]=205.0n/mm2，故滿足要求。

2.1.3 撓度

（1）大橫桿和鋪板桿邊緣處的懸臂梁均布荷載作用下最大撓度為：V懸臂qmax=0.879mm。

（2）大橫桿和鋪板桿簡(jiǎn)支梁均布荷載作用下最大撓度為：V簡(jiǎn)支qmax=3.737mm。

（3）大橫桿和鋪板桿均布荷載作用下的最大撓度為簡(jiǎn)支梁的最大撓度3.737mm，小于水平桿的最大容許撓度1400.0/150=9.333mm，故滿足要求。

2.2 腳手架26m以下小橫桿受力分析

小橫桿的最大應(yīng)力計(jì)算值σ＝99.85n/mm2，小于205.0n/mm2，抗彎強(qiáng)度滿足要求。

小橫桿的最大撓度和V＝3.306mm，小于1400.0/150=9.333mm，撓度滿足要求。

2.3 腳手架26m至59m的橫桿受力分析

26～59m作業(yè)平臺(tái)與26m以下的作業(yè)平臺(tái)相似，僅隨著煙囪建設(shè)高度的提升而適當(dāng)減小的作業(yè)平臺(tái)的面積，同理可算得26～59m的腳手架橫桿受力滿足要求。

2.4 腳手架59m以上的橫桿受力分析

59m以上腳手架作業(yè)平臺(tái)每層都利用內(nèi)砌磚作為輔助支撐，并將橫桿始終插入磚砌體內(nèi)，充分減輕了腳手架載荷，并加固了腳手架的穩(wěn)定性。減少工作人員及物料，利用牛腿圈作為懸挑梁來(lái)減輕立桿載荷。故59m以上的腳手架橫桿受力滿足要求。

2.5 扣件抗滑力的計(jì)算

26m高度以下，小橫桿在下，大橫桿在上，大橫桿或鋪板桿與小橫桿或斜支撐接觸的受力點(diǎn)共37處，而連接大橫桿與立桿的直角扣件共20個(gè)，故連接大橫桿與立桿的直角扣件承受更多的載荷，因此只需驗(yàn)算連接大橫桿與立桿的直角扣件的抗滑承載力。

連接大橫桿與立桿的直角扣件承受載荷的設(shè)計(jì)計(jì)算值：R＝1.43KN≤Rc=8.0KN，故單扣件抗滑承載力的設(shè)計(jì)計(jì)算滿足要求。同理，26m以上亦滿足要求。

2.6 腳手架立桿荷載

靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值：59m以上NG=5.179KN；59m以下內(nèi)立桿N內(nèi)GL2=11.409KN。

59m以內(nèi)立桿和59m以上立桿活荷載：NQ=5.56KN；

不考慮風(fēng)荷載時(shí)，立桿的軸向壓力設(shè)計(jì)值：

59m以上Nd=1.2NG+1.4NQ=13.999KN；59m以下內(nèi)立桿Ns=1.2N內(nèi)GL+1.4NQ=21.475KN；

2.7 立桿的穩(wěn)定性

59m以上立桿穩(wěn)定性：σ=141.024小于[f]=205N/mm2，滿足要求。

59m以下立桿承受最大載荷的是內(nèi)立桿，其穩(wěn)定性：σ=154.63小于[f]=205N/mm2，滿足要求。

2.8 最大搭設(shè)高度

最大設(shè)計(jì)搭設(shè)高度Hs=153.794m大于93.8m，滿足要求。

2.9 連墻件的計(jì)算

由于不考慮水平風(fēng)荷載，連墻件的軸向力無(wú)需計(jì)算。

2.10 內(nèi)立桿的地基承載力計(jì)算

地基承載力設(shè)計(jì)值：fg=fgk×Kc=280.000KN/m2；

立桿基礎(chǔ)底面的平均壓力：p=N/A= 28.33KN/m2；

p=28.33KN/m2

3 腳手架的搭設(shè)與拆除

（1）將地面全部用水泥沙漿將原基礎(chǔ)承臺(tái)表面找平并夯實(shí)。

（2）放線定位，并沿定位線鋪設(shè)枕木墊，其上放置12號(hào)槽鋼。

（3）按照設(shè)計(jì)圖紙安放立桿于槽鋼上。立桿全部使用4.5m和6m，錯(cuò)開(kāi)對(duì)接扣件。

（4）安放掃地桿于立桿內(nèi)側(cè)，掃地桿距槽鋼15cm，用水平尺進(jìn)行水平校準(zhǔn)后方能固定扣件；因長(zhǎng)度允許，故每一層的橫桿均使用整根腳手桿，不得搭接或?qū)?，以最大程度加?qiáng)穩(wěn)定性；扣件使用直角扣件，扣件螺栓擰緊，扭力矩介于40～65n·m；固定大橫桿和小橫桿的直角扣件的中心點(diǎn)的間距不得大于150mm。[2]

（5）安放第二層橫桿于立桿內(nèi)側(cè)，步距為1.43m，用水平尺進(jìn)行水平校準(zhǔn)。所有固定橫桿的直角扣件開(kāi)口方向均朝上，防止搭設(shè)過(guò)程中橫桿脫落而砸傷人員；在第一步設(shè)置四道斜撐，通過(guò)斜撐、橫桿和立桿形成穩(wěn)定的三角形，并以此確保橫桿水平和立桿垂直。需要強(qiáng)調(diào)的是，須先加斜撐，再校準(zhǔn)立桿垂直度，然后才能固定旋轉(zhuǎn)扣件確保立桿在該平面內(nèi)的垂直。

（6）按照如上搭設(shè)方法，依次向上搭設(shè)。

（7）考慮到煙囪不宜留下腳手架孔洞，且為節(jié)約工程費(fèi)用，該腳手架使用預(yù)埋鋼筋法設(shè)置連墻件。該腳手架工程在煙囪內(nèi)部，可忽略風(fēng)載荷的作用，因此可以使用預(yù)埋鋼筋法，間隔為兩步兩跨，從第一步便開(kāi)始設(shè)置，預(yù)埋鋼筋由磚縫探出，磚縫間的石灰砂漿可加固鋼筋的穩(wěn)定。該腳手架為四方形，同一層有八個(gè)橫桿探頭與連墻件連接，縱向橫向都有連墻件加固，故無(wú)需再設(shè)置剪刀撐。

（8）依次往上搭設(shè)，連墻件與煙囪壁的提升同步設(shè)置。腳手架每次搭設(shè)超過(guò)煙囪壁兩步，作業(yè)平臺(tái)與煙囪壁保持同等高度；作業(yè)平臺(tái)中心位置留0.2m×0.2m小孔，作為施工過(guò)程中測(cè)定筒身中心線的孔洞；偏心位置留出0.9m×0.9m進(jìn)料輸送孔；作業(yè)平臺(tái)上方的兩步只先鋪設(shè)兩塊腳手板，供臨時(shí)使用；在作業(yè)平臺(tái)上方第二步設(shè)置滑輪桿，滑輪桿與雙立桿中的主立桿連接，且必須位于小橫桿之上，并用六根斜支撐加固；作業(yè)平臺(tái)、滑輪桿與煙囪壁同步搭設(shè)提升。

（9）搭設(shè)簡(jiǎn)圖及注意事項(xiàng)：沖壓剛腳手板滿鋪，腳手板長(zhǎng)度不足時(shí)采用搭接，搭接接頭應(yīng)在0.3～0.6m之間；邊緣處缺少有效鋪板桿時(shí)利用已做好的煙囪壁作為腳手板支撐；準(zhǔn)備合適短木板，待灌漿時(shí)可根據(jù)拆除方案挪動(dòng)或拆除部分邊緣處腳手板，用短木板代替，以避免妨礙灌漿；中心位置留0.2m×0.2m小孔以測(cè)定筒身中心線，偏心位置留0.9m×0.9m進(jìn)料輸送孔；制作1.2m×1.2m封洞板，待料桶上到平臺(tái)后封住洞口。26m以下作業(yè)鋪設(shè)平面圖，如圖1。

隨著煙囪高度提升半徑逐漸縮小，腳手架自身高度在26～59m時(shí)需縮短部分橫桿長(zhǎng)度，并撤掉兩端的鋪板桿，只留下中間兩根鋪板桿；鋪板桿兩側(cè)立桿需加設(shè)防滑扣件。搭設(shè)平面圖，如圖2。

59m以上高度將作業(yè)平臺(tái)的橫桿兩端埋入磚砌體中，然后將預(yù)埋鋼筋直接與磚砌體內(nèi)的橫桿焊接在一起，從而達(dá)到減少架體載荷并增加穩(wěn)定性的目的。本層作業(yè)完畢將腳手板和鋪板桿上移到上層，大橫桿和小橫桿繼續(xù)埋在磚砌體中；因圓心需預(yù)留觀測(cè)孔洞，故橫桿AB用直角扣件固定在其下方的小橫桿上；除角立桿外的四根主立桿均加設(shè)防滑扣件，作業(yè)平臺(tái)拆除后可拆除該層防滑扣件。腳手板兩端利用內(nèi)砌磚作輔助支撐；未能滿鋪的地方用木板遮蓋；隨著煙囪半徑減小可適當(dāng)切割腳手板的長(zhǎng)度以適應(yīng)煙囪半徑。

（10）煙囪每10m設(shè)置一道牛腿圈，當(dāng)搭設(shè)到牛腿圈高度時(shí)，將大橫桿和小橫桿均埋入砼體中，并在牛腿圈上設(shè)置一圈向上的斜支撐，既能分擔(dān)重力載荷，又能加強(qiáng)穩(wěn)定性。

（11）構(gòu)件上傳時(shí)用麻繩提升，人員從煙囪外爬梯上下，不上料時(shí)上料孔必須用木板覆蓋。

（12）腳手架鋼管需有效接地，接地電阻不大于10Ω。

當(dāng)搭設(shè)高度超過(guò)30m時(shí)需設(shè)置閃光頻率不低于每分鐘20次，不高于每分鐘70次的航空障礙指示燈。

（13）連墻件應(yīng)隨腳手架逐層拆除，嚴(yán)禁先將連墻件整層拆除后再拆除腳手架。

拆除順序遵循先搭后拆，后搭先拆，從上至下依次拆除。

因59m以上單排腳手架的橫桿插入到磚砌體內(nèi)，故每拆除一層便將孔洞補(bǔ)上。

4 結(jié)論

煙囪內(nèi)部腳手架與其它常規(guī)腳手架最大的不同點(diǎn)在于隨著煙囪半徑減小要及時(shí)改變腳手架的搭設(shè)方法，因此分段設(shè)計(jì)了作業(yè)平臺(tái)及立桿的搭設(shè)方案，并已成功應(yīng)用。但是，煙囪砼壁不宜留下腳手管孔洞，而且內(nèi)砌保溫磚，因此需要采用預(yù)埋連墻件法，定位鋼筋位置，保證每根鋼筋都是從磚的左右縫隙中伸出來(lái)，以便將鋼筋與腳手管焊接的同時(shí)不影響磚的鋪設(shè)，同時(shí)，在腳手架搭設(shè)過(guò)程中，只有確保整個(gè)作業(yè)流程的完整和有序，才能最大程度的減小事故發(fā)生的可能性，保證作業(yè)安全。

[1]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ130-2011 建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2011

[2]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB 15831-2006鋼管腳手架扣件[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2007