泵閘工程高支模腳手架設(shè)計(jì)施工技術(shù)要點(diǎn)

蔡華欽

摘 要：本文以新建躍進(jìn)泵閘泵站工程廠房高支模腳手架施工項(xiàng)目為例，詳細(xì)闡述了泵閘工程腳手架搭設(shè)方案設(shè)計(jì)及安全穩(wěn)定性驗(yàn)算，進(jìn)而總結(jié)分析了高支模腳手架施工技術(shù)要點(diǎn)，確保腳手架搭設(shè)安全穩(wěn)定，工程順利推進(jìn)。

關(guān)鍵詞：泵閘工程；高支模；腳手架施工

1 工程概況

新建躍進(jìn)泵閘位于上海市長(zhǎng)興島躍進(jìn)河與長(zhǎng)江交匯處，是集防洪、擋潮、排水及引水于一體的泵閘。泵閘室長(zhǎng)20.00m，寬28.20m，采用整體式結(jié)構(gòu)。泵房及閘室均設(shè)上部廠房，閘室口門凈寬12m，閘底檻頂高程-1.0m，底板厚1.2～2.2m。泵閘的上部結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，上部設(shè)置吊車梁和橋機(jī)。

本工程梁板施工高支模相關(guān)參數(shù)統(tǒng)計(jì)如下：

本工程支架搭設(shè)高度超過(guò)8m，根據(jù)國(guó)家規(guī)范相關(guān)規(guī)定，屬于高大支撐模板系統(tǒng)，需按有關(guān)規(guī)定編制專項(xiàng)施工方案。

本文選取最具代表性的危險(xiǎn)梁板閘室9.5m平臺(tái)的主梁L4進(jìn)行高支模分析研究驗(yàn)算，截面尺寸500*1200，板厚200mm，支架高度11.3m。

2 工程高大支模腳手架搭設(shè)體系方案設(shè)計(jì)

本工程高大模板支撐施工采用鋼管腳手架（扣件式）搭設(shè)支撐體系。支模腳手架的立桿、縱橫桿均選用Ф48×3.0鋼管。

（1）立桿

泵室板模下腳手架立桿縱向、橫向水平間距設(shè)定分別為0.90m、0.78m。梁模下腳手架立桿縱向、橫向水平間距設(shè)定分別為0.9m、根據(jù)具體實(shí)際梁斷面圖確定。閘室板模下腳手架立桿縱向、橫向水平間距設(shè)定均為0.6m，梁模下立桿縱向水平間距設(shè)定分別為0.6m、根據(jù)具體實(shí)際梁斷面圖確定。泵閘上部結(jié)構(gòu)板模下腳手架立桿縱向、橫向水平間距分別為1.0m、0.9m，梁模下腳手架立桿縱向、橫向水平間距分別為0.9m、根據(jù)具體實(shí)際梁斷面圖確定。

（2）水平桿

腳手架搭設(shè)支撐體系沿縱向設(shè)置向水平桿，其與立桿之間采用直角扣件連接。底層水平杠步距設(shè)定為1.8m，其他步距設(shè)定為1.6m。

（3）剪刀撐

垂直方向：泵室全高沿橫向和縱向每跨設(shè)置兩道垂直剪刀撐；閘室全高沿橫向和縱向每跨設(shè)置三道垂直剪刀撐；泵閘上部結(jié)構(gòu)全高沿橫向每跨設(shè)置兩道垂直剪刀撐，沿縱向每跨設(shè)置四道垂直剪刀撐。垂直剪刀撐下部和上部分別達(dá)到基礎(chǔ)面和支架最頂層水平桿。垂直剪刀撐設(shè)置間距小于6m，且與同已立面上豎向立桿的夾角為45～60度。

水平方向：掃地桿層設(shè)置一道水平剪刀撐、頂層設(shè)置一道水平剪刀撐、中間每隔三步設(shè)置一道水平剪刀撐，設(shè)置間距小于6m，且與同一水平面上縱橫向水平桿的夾角為45～60度。

（4）人行斜道

支架上附著排架或建筑物上設(shè)置之字型人行斜道，坡度1：3，寬度1.2m。

（5）立桿基礎(chǔ)

閘室5.0m梁板的立桿基礎(chǔ)為1.2m閘室鋼筋砼底板；泵閘上部結(jié)構(gòu)高支模立桿基礎(chǔ)為5.0m鋼筋砼頂板。

3 主梁L4高支模方案設(shè)計(jì)

L4為閘室主要結(jié)構(gòu)梁，梁兩側(cè)間距1.2m布置立桿，底部均勻布置兩根立桿，沿梁跨度方向間距0.6m布置立桿，步距1.6m布置橫桿；梁底采用間距250mm布置3根主楞，采用單鋼管與立桿雙扣件連接；梁側(cè)次愣采用間距237mm布置5根50×100mm方木，采用雙鋼管，并用間距600mmΦ12對(duì)拉螺桿支撐，距離梁底高度分別為150mm、475mm、800mm。其梁高支模設(shè)計(jì)如圖1：

施工流程：施工放線→梁底支撐搭設(shè)→滿堂腳手架搭設(shè)→梁底模支設(shè)→梁側(cè)模支設(shè)→樓板模板支設(shè)。

順梁方向立桿和梁兩側(cè)水平桿采用單扣連接，梁底立桿縱向間距0.6m，橫向間距根據(jù)梁的截面尺寸布置。梁底模板的水平桿件間距根據(jù)立桿設(shè)置間距的情況布置，一般在豎直方向設(shè)置三根水平桿，即底部掃地桿，上部支撐桿和中間拉桿。

4 主梁L4支架穩(wěn)定性計(jì)算復(fù)核

（1）計(jì)算參數(shù)

構(gòu)造參數(shù)：梁截面寬度B-0.5（m）；梁截面高度D-1.2（m）；混凝土板厚度200（mm）；立桿沿梁跨度方向間距La-0.60（m）；立桿上端伸出至模板支撐點(diǎn)長(zhǎng)度a-0.10（m）；橫桿步距h-1.60（m）；板底承重立桿排距Lb-0.60（m）；梁支撐架搭設(shè)高度H-11.5（m）；梁兩側(cè)立桿間距1.2（m）；承重架支撐形式；梁底增設(shè)承重立桿根數(shù)2根；采用的鋼管類型為Φ48×3；立桿承重連接方式：雙扣件。

荷載參數(shù)：新澆混凝土重力密度-24（kN/m3）；模板自重-0.50（kN/m2）；鋼筋自重-1.50（kN/m3）；施工均布荷載-2.0（kN/m2）；新澆混凝土側(cè)壓力-17.8（kN/m2）；混凝土振搗對(duì)梁底模荷載-2.0（kN/m2）；混凝土振搗對(duì)梁側(cè)模荷載-4.0（kN/m2）；

鋼管材料參數(shù)：見表2

（2）梁底支撐小橫桿受力穩(wěn)定驗(yàn)算

經(jīng)過(guò)連續(xù)梁的計(jì)算得到：

支座力：N1=N4=0.67 kN；N2=N3=6.789 kN；

最大彎矩 Mmax=0.294 kN·m；

最大撓度計(jì)算值 Vmax=0.194 mm；

最大應(yīng)力 σ=65.6 N/mm2<205 N/mm2，因此支撐小橫桿的最大應(yīng)力滿足要求！

（3）扣件抗滑移的計(jì)算

扣件的抗滑承載力計(jì)算公式（規(guī)范5.2.5）：

R ≤ Rc

其中 Rc取16.00 kN；

計(jì)算過(guò)程中R取最大支座反力，通過(guò)以上計(jì)算得到 R=6.789 kN<16.00kN，因此扣件抗滑承載力的滿足要求！

（4）梁底受力最大的支撐立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算

立桿的穩(wěn)定性計(jì)算公式：σ = N/（φA）≤[f]

其中σ：鋼管立桿軸心受壓應(yīng)力計(jì)算值（N/mm2）；

N：立桿的軸心壓力設(shè)計(jì)值8.334 kN，它包括：橫向鋼管的最大支座反力6.789 kN；腳手架鋼管的自重：N2 = 1.2×0.125×（11.5-1.2）=1.545 kN；

φ：軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)，由長(zhǎng)細(xì)比 lo/i 查表得到；

根據(jù)《扣件式規(guī)范》，立桿計(jì)算長(zhǎng)度lo有兩個(gè)計(jì)算公式lo=kμh和lo=h+2a，

K：計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)，取1.163；

μ：計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，取1.7；

為安全考慮，取大值，即：

lo = Max[1.163×1.7×1.6，1.6+2×0.1]= 3.163 m；

計(jì)算得細(xì)長(zhǎng)比lo/i = 3163.36 / 15.9 = 199；

查表得到φ= 0.182；

綜上：立桿受壓應(yīng)力為σ=8334/（0.182×424）= 108 N/mm2<205 N/mm2，因此立桿穩(wěn)定性滿足要求！

5 結(jié)論

綜上，根據(jù)高支模腳手架設(shè)計(jì)過(guò)程，從典型斷面選擇至各參數(shù)選取，高支模腳手架設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中需注意以下幾點(diǎn)：

第一，腳手架鋼管及扣件材料質(zhì)量控制。為保證腳手架施工和使用過(guò)程中安全、穩(wěn)定，施工前嚴(yán)格檢查鋼管及扣件質(zhì)量，對(duì)扣件抗滑性能、抗破壞性能、扭轉(zhuǎn)剛度性能、抗拉性能、抗壓性能外觀進(jìn)行檢驗(yàn)，確保符合相關(guān)規(guī)范發(fā)要求，相關(guān)參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。如鋼管和扣件質(zhì)量不符合要求，其特征和相關(guān)性能系數(shù)將達(dá)不到方案設(shè)計(jì)過(guò)程中的取值，影響結(jié)構(gòu)安全。

第二，合理布置立桿和水平桿的間距。立桿和水平桿的間距設(shè)計(jì)是高支模腳手架設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)。綜合考慮設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式、荷載特點(diǎn)和施工質(zhì)量、進(jìn)度要求，進(jìn)行間距合理布置后，可通過(guò)典型部位的受力驗(yàn)算再進(jìn)行優(yōu)化。為了有效提升設(shè)計(jì)剛度，可在兩個(gè)立桿之間通過(guò)按步距滿設(shè)雙向水平桿。此外，對(duì)于頂部以及掃地桿的設(shè)計(jì)，應(yīng)該額外增設(shè)加強(qiáng)層。掃地桿與水平拉桿需要按照設(shè)計(jì)與要求完成對(duì)接操作，對(duì)于剪刀撐的設(shè)計(jì)往往采用搭接的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且搭接長(zhǎng)度需要嚴(yán)格控制在1000mm以上。

第三，對(duì)于可能存在的梁與樓板之間荷載相差較大的情況，可以通過(guò)靈活采用多種不同立桿間距設(shè)置的方式進(jìn)行應(yīng)對(duì)，但是具體實(shí)施過(guò)程中還需要額外注意將其控制在一個(gè)方向變距，并且在另外一方向上保持穩(wěn)定不變。

第四，水平桿步距一般采用等步距設(shè)置；當(dāng)支架中部有加強(qiáng)層或支架很高，荷載在不同高度軸力沿變化較大，可采用下小上大的變步距設(shè)置，但變化不要過(guò)多；為了最大程度上保證高支模腳手架本身的剛度與穩(wěn)定性，需要在豎向剪力撐頂部的交叉點(diǎn)平面位置，額外布置一道水平連續(xù)的剪力撐，加強(qiáng)安全性和穩(wěn)定性。

第五，保證作業(yè)隊(duì)伍專業(yè)性和方案充分交底、落實(shí)。腳手架坍塌事故，往往是由于腳手架搭設(shè)不規(guī)范或未按設(shè)計(jì)方案實(shí)施導(dǎo)致，因此，腳手架系統(tǒng)作業(yè)人員需由專業(yè)架子工實(shí)施并保證其持證上崗，項(xiàng)目部技術(shù)人員對(duì)施工人員進(jìn)行充分的方案技術(shù)及安全交底后方可進(jìn)場(chǎng)施工。

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