預(yù)埋塑料套管新型外架連墻件在工程中的應(yīng)用

陳 江

無錫城建發(fā)展集團(tuán)有限公司 江蘇 無錫 214100

在高層建筑物建造過程中，腳手架作為提供施工操作平臺(tái)與臨邊防護(hù)的重要措施手段，其穩(wěn)定性、牢固性直接影響施工安全，而決定外腳手架平臺(tái)安全性能的關(guān)鍵部件之一即為連墻件。在規(guī)范JGJ 130—2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》中，明確指出高度在24 m以下的腳手架，宜采用剛性連墻件與建筑物進(jìn)行可靠連接；而對(duì)于高度在24 m以上的雙排腳手架，則必須采取剛性連墻件的措施。同時(shí)，連墻件的構(gòu)造需要能承受拉力和壓力。然而，近些年來，因腳手架坍塌而導(dǎo)致的事故仍時(shí)有發(fā)生，其中的一個(gè)重要原因便是連墻件設(shè)置不合理。在連墻件的具體設(shè)置方式方面，傳統(tǒng)的方法包括預(yù)埋鋼管法、后錨固法以及拉撐結(jié)合法等[1]，大多存在成本高、預(yù)留洞滲漏隱患大或使用條件受限等弊端，難以適應(yīng)現(xiàn)代化的綠色環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展理念。

在連墻件的改進(jìn)設(shè)計(jì)方面，相關(guān)學(xué)者也取得了一定的研究成果。如陳小俊[2]提出了一種工具式連墻件的方法，主要原理為預(yù)先將預(yù)置錨件預(yù)埋入結(jié)構(gòu)墻內(nèi)，澆筑完畢拆模后，再將焊接有鋼管的錨板與其相連，其經(jīng)濟(jì)性好、安全性高。詹培敏等[3]設(shè)計(jì)了一種預(yù)埋螺桿式連墻件，通過采用連墻鋼管，一端通過螺帽與混凝土內(nèi)的預(yù)埋螺桿栓接，另一端與外架內(nèi)立桿通過傳統(tǒng)的扣件相連，該連墻件的施工方法具有工藝簡單、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。趙亮等[4]則通過將定制螺帽預(yù)埋入混凝土，拆除側(cè)模后再將鋼管與預(yù)埋件通過螺帽實(shí)現(xiàn)連接，從而避免了外墻后期補(bǔ)洞的工序。本文提出了一種基于預(yù)埋塑料套管的新型外架連墻件設(shè)置方法，可為類似的外架連墻件設(shè)計(jì)方案選擇提供新的思路。

1 工程概況

背景案例為某拆遷安置房工程Ⅱ標(biāo)段，地上多層建筑采用框架結(jié)構(gòu)，高層建筑采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)使用年限為50年，由地下室、9#～16#樓、北大門、垃圾房及室外圍墻組成。15#～16#地下室為1層，9#～14#樓地下室為2層，9#～16#樓地上16層，北大門、垃圾房為地上1層。總建筑面積約101 131.4 m2，地上總建筑面積62 314.3 m2，地下總建筑面積38 817.1 m2。

本工程±0 m相對(duì)于黃海高程6.10 m，建筑最高高度48.05 m。工程結(jié)構(gòu)造型復(fù)雜，凹凸不平，外腳手架搭設(shè)相對(duì)困難，1～11層為落地式鋼管腳手架，12層至屋面為懸挑式鋼管腳手架，因此保證外腳手架的安全穩(wěn)定是首要任務(wù)，其中決定外腳手架的安全穩(wěn)定的最重要環(huán)節(jié)就是外架連墻件選用的可靠性。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，本項(xiàng)目8棟單體的外腳手架的連墻件數(shù)量達(dá)5 000個(gè)。因此，從質(zhì)量、安全、經(jīng)濟(jì)方面，合理選擇新型外架連墻件尤為重要。

2 項(xiàng)目需求分析

1）質(zhì)量方面：本項(xiàng)目共有8棟單體，外架連墻件數(shù)量多達(dá)5 000個(gè)，若采用傳統(tǒng)外墻預(yù)留洞口式外架連墻件連接方式，則后期砌筑抹灰過程中將存在一定的質(zhì)量及滲漏水隱患。本工程質(zhì)量目標(biāo)要求高，為達(dá)到質(zhì)量要求，施工時(shí)必須避免外架連墻件對(duì)工程質(zhì)量的影響，所以創(chuàng)新一種新型外架連墻件顯得尤為重要。

2）安全方面：傳統(tǒng)鋼管扣件式外架連墻件在施工過程中經(jīng)常被工人拆除，經(jīng)對(duì)以往使用傳統(tǒng)連墻件的項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在砌筑、裝修階段，連墻件拆除率達(dá)30%，存在較大的安全隱患。

3）經(jīng)濟(jì)方面：傳統(tǒng)的連墻件連接方式為預(yù)埋短鋼管，埋入梁內(nèi)的鋼管無法取出，無法重復(fù)利用，材料消耗大；連墻件拆除時(shí)需要將上部鋼管進(jìn)行割除，人工消耗大。本工程質(zhì)量、安全、經(jīng)濟(jì)效益等方面要求較高，要求采用創(chuàng)新型的外架連墻件。

3 方案比選

3.1方案1：預(yù)埋鋼管外架連墻件

傳統(tǒng)外架連墻件的施工形式為在澆筑樓層混凝土前，梁鋼筋綁扎完成后，在結(jié)構(gòu)梁內(nèi)預(yù)埋長200 mm以上的短鋼管，然后采用長600 mm的短鋼管與此部分預(yù)埋鋼管進(jìn)行扣件連接，再將其與腳手架內(nèi)立桿進(jìn)行扣件連接，最終形成外墻連墻件，具體如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)預(yù)埋鋼管外架連墻件示意

3.2方案2：預(yù)埋螺栓外架連墻件

在混凝土梁側(cè)面預(yù)埋螺帽，將螺栓焊接在拉結(jié)鋼管上，再將螺栓在螺帽上連接。具體操作方法如下：先將拉結(jié)鋼管與螺栓焊接在一起，一端留出40扣螺紋；再將φ16 mm×40 mm螺母用鋼筋在一端焊接錨固頭，預(yù)埋在梁內(nèi)；在混凝土澆筑完成后，將焊接鋼管的螺栓擰緊至螺帽上，再將立桿扣件擰緊，如圖2所示。

圖2 預(yù)埋螺栓連墻件示意

3.3方案3：預(yù)埋塑料套管外架連墻件

在梁側(cè)模板安裝、鋼筋綁扎完成后，在梁側(cè)模板的外側(cè)開直徑18 mm圓孔，將長110 mm的塑料套管放入梁內(nèi)，16#螺栓從開孔處擰入塑料套管內(nèi)，用以固定塑料套管不偏位。樓層混凝土澆筑完成后，將16#螺栓取出，用取出的16#螺栓將預(yù)制好的長600 mm的鋼管（鋼管與鐵板焊接成一體）固定，鋼管用扣件固定在外架內(nèi)立桿上，最終形成外架連墻件，如圖3所示。

圖3 預(yù)埋塑料套管連墻件示意

3.4方案分析與確定

1）可操作性。傳統(tǒng)預(yù)埋鋼管外架連墻件預(yù)埋位置為梁頂面，拆除后孔洞位置也在梁頂面，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)、砌體及抹灰施工等造成影響，且修補(bǔ)洞口時(shí)需要二次設(shè)置連墻件，操作不便，同時(shí)預(yù)埋件也無法重復(fù)使用。預(yù)埋螺栓連墻件與預(yù)埋塑料套管連墻件的孔洞位置均設(shè)置在梁側(cè)面，不影響后續(xù)施工，且均可重復(fù)使用。

2）經(jīng)濟(jì)性。傳統(tǒng)預(yù)埋鋼管外架連墻件的安裝費(fèi)與拆除費(fèi)均在5元/個(gè)，洞口修補(bǔ)費(fèi)用為8元/個(gè)，拉結(jié)裝置損耗費(fèi)約3.2元/個(gè)，單個(gè)連墻件成本約為21.2元。預(yù)埋螺栓連墻件的安裝費(fèi)與拆除費(fèi)分別為6元/個(gè)、3元/個(gè)，洞口修補(bǔ)費(fèi)用為1元/個(gè)，拉結(jié)裝置損耗費(fèi)約6.5元/個(gè)，單個(gè)連墻件成本約為16.5元。預(yù)埋塑料套管連墻件的安裝費(fèi)與拆除費(fèi)分別為7元/個(gè)、3元/個(gè)，洞口修補(bǔ)費(fèi)用為1元/個(gè)，拉結(jié)裝置損耗費(fèi)約1元/個(gè)，單個(gè)連墻件成本約為12元，成本最低。

3）對(duì)后續(xù)工序的影響。傳統(tǒng)預(yù)埋鋼管外架連墻件在后期砌筑抹灰過程中將存在一定的質(zhì)量及滲漏水隱患，且在砌筑階段和裝飾裝修階段易被施工人員私自拆除。預(yù)埋螺栓連墻件施工方法簡便、可靠性好，不影響砌筑及裝修過程施工，不需要墻體預(yù)留孔洞，可操作性強(qiáng)、安全性高，但經(jīng)濟(jì)性較為一般。預(yù)埋塑料套管連墻件除具有預(yù)埋螺栓連墻件的相關(guān)優(yōu)點(diǎn)外，經(jīng)濟(jì)性更佳。

綜上所述，考慮到操作性、經(jīng)濟(jì)性及對(duì)其他工序的影響等因素，預(yù)埋塑料套管連墻件為最優(yōu)方案，因此本項(xiàng)目擬采用該方案連墻件作為外腳手架與建筑結(jié)構(gòu)的連接措施。

4 工藝關(guān)鍵技術(shù)

4.1方案編制與交底

1）由項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人組織編制施工方案。建筑腳手架工程從地面開始搭設(shè)，搭設(shè)高度為50 m。該腳手架選擇立桿橫距0.8 m、縱距1.5 m、步距1.8 m。腳手架的錨固要求在每層建筑物都要設(shè)置連墻件，層高以2.9 m為1層，連墻件設(shè)置的水平間距為6 m，立面采用密目式安全網(wǎng)全封閉防護(hù)，安全網(wǎng)的網(wǎng)目密度不低于2 000目/m2。

2）對(duì)連墻件的拉力進(jìn)行專門計(jì)算。連墻件采用兩步三跨布置，連墻件約束腳手架平面外變形軸向力為3 kN，計(jì)算長度為600 mm，螺栓直徑為16 mm。當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)壓為0.45 kN/m2，鋼管截面面積為424 mm2，截面回轉(zhuǎn)半徑為15.9 mm，Q235鋼的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為205 N/mm2，螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為170 N/mm2。經(jīng)計(jì)算，連墻件與螺栓的受力均遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值，且通過實(shí)驗(yàn)室試?yán)估臉O限值為30 kN，因此其安全性符合要求。

3）細(xì)化技術(shù)交底，組織操作人員對(duì)技術(shù)交底進(jìn)行學(xué)習(xí)，使操作人員進(jìn)一步熟練掌握施工工藝。對(duì)螺栓進(jìn)行復(fù)試，確保強(qiáng)度達(dá)到要求，同時(shí)設(shè)專職腳手架監(jiān)督檢查人員，對(duì)施工現(xiàn)場全程監(jiān)督。

4.2定型鋼管與鐵板焊接

首先加工60 mm×100 mm×5 mm鐵板，在鐵板上開直徑18 mm的圓孔，然后加工長600 mm的短鋼管，最后將長600 mm的短鋼管與60 mm×100 mm×5 mm的鐵板焊接成一體，鋼管四周滿焊，焊縫高度為8 mm。實(shí)施中，焊接焊工必須持證上崗；60 mm×100 mm×5 mm的鐵板圓形洞口定位應(yīng)準(zhǔn)確，避免洞口開在鋼管與鐵板焊接位置；由專人對(duì)所有的焊接焊縫進(jìn)行全數(shù)檢查，直至全部符合要求為止。

4.3塑料套管預(yù)埋

梁模板和鋼筋安裝完成后，在梁側(cè)模板的外側(cè)開直徑18 mm的圓孔，將塑料套管（廠家定做）預(yù)埋在梁內(nèi)，用16#螺栓通過直徑18 mm的圓孔將塑料套管（廠家定做）固定。實(shí)施過程中，安放塑料套管必須在梁鋼筋綁扎完成后進(jìn)行。梁側(cè)模板開孔時(shí)保證電錘與梁垂直開孔。無外墻線條位置的，只需要在梁側(cè)模板開孔，將16#螺栓擰入塑料套管內(nèi)，將塑料套管固定；若遇到有外墻線條的位置，梁側(cè)模板厚度有100 mm，此時(shí)采取長度加長的螺栓進(jìn)行塑料套管固定。預(yù)埋結(jié)束后，安排專人對(duì)16#螺栓進(jìn)行全數(shù)檢查，直至全部符合要求為止。

4.4連墻件安裝、固定

待樓層混凝土澆筑完成，梁側(cè)模板拆除完成后，安排專人將16#螺栓從塑料套管內(nèi)取出，并將16#螺栓通過鐵板圓孔擰入預(yù)先埋好的塑料套管內(nèi)，絲扣必須全部擰入；安排專人將鋼管與外架內(nèi)立桿用扣件連接固定，并對(duì)外架連墻件進(jìn)行全數(shù)檢查，直至全部符合要求為止。

4.5連墻件拆除

外墻裝飾裝修工程施工完成后，將新型連墻件的螺栓取出，塑料套管保留在混凝土內(nèi)。將固定新型連墻件的定型鋼管的扣件拆除，取出定型鋼管，整理好整套新型連墻件的鋼管和螺栓，以供下次使用。下次使用時(shí)僅需采購塑料套管即可。

5 實(shí)施效果

通過一系列的對(duì)策實(shí)施，對(duì)腳手架搭設(shè)施工質(zhì)量建立了有效的控制機(jī)制，保證施工全過程處于受控狀態(tài)。外架連墻件一次驗(yàn)收合格率達(dá)到100%，使用期間沒有發(fā)生任何安全事故。經(jīng)估算，本項(xiàng)目新型外架連墻件相對(duì)于傳統(tǒng)外架連墻件，成本降低了43.3%，實(shí)施效果達(dá)到了預(yù)期目的。

6 結(jié)語

本文基于前人的研究成果，改進(jìn)研制一種基于預(yù)埋塑料套管的新型外架連墻件。該新型外架連墻件在施工可操作性、對(duì)后續(xù)工序影響等方面均達(dá)到要求，在滿足安全和質(zhì)量要求的前提下，做到了科學(xué)、經(jīng)濟(jì)合理、資源節(jié)約，降低了外架連墻件成本43.3%，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，豐富了建設(shè)工程行業(yè)外架連墻件的連接形式。