長大跨度垃圾池壁結(jié)構(gòu)內(nèi)腳手架搭設(shè)方法

垃圾池施工作為整個垃圾焚燒發(fā)電廠的關(guān)鍵工序之一，跨度大，池壁高，往往存在較大安全風(fēng)險，而控制該風(fēng)險關(guān)鍵是選擇合適的垃圾池壁內(nèi)腳手架搭設(shè)方案。傳統(tǒng)施工方案在垃圾池內(nèi)部搭設(shè)落地滿堂腳手架直至池頂，此方案支架搭設(shè)工程量大，每一標(biāo)高層單次施工周期長，總體搭設(shè)成本高。而采用目字型腳手架既能確保安全也能省工、省錢。

垃圾發(fā)電廠； 垃圾池； 腳手架； 防腐

TU731.2A

［定稿日期］2024-08-05

［作者簡介］楊靖（1992—），男，本科，助理工程師，從事建筑工程管理工作。

［通信作者］蘇小波（1992—），男，本科，工程師，從事建筑工程管理工作。

1 工程概況

成都環(huán)境工程建設(shè)有限公司依托承建的萬興三期環(huán)保發(fā)電廠工程1#、2#垃圾池，整個垃圾池凈長75.95 m，凈寬29.1 m，高49～52.6 m，為標(biāo)準(zhǔn)長大跨度結(jié)構(gòu)。為了提升施工效益以及關(guān)鍵技術(shù)水平，盡量縮短工程工期，項目部在垃圾池結(jié)構(gòu)施工工序與施工技術(shù)改進上進行了積極探索，結(jié)合腳手架整體穩(wěn)定性、防傾覆性及垃圾池內(nèi)壁防腐綜合考慮，創(chuàng)新性提出一種“目字型”腳手架搭設(shè)方案。

采用“目字型”內(nèi)腳手架搭設(shè)施工方法在萬興三期環(huán)保發(fā)電廠工程1#垃圾池、2#垃圾池的應(yīng)用，節(jié)約了工期，為項目順利履約提供了保障，材料和成本均得到有效控制，且施工高效便捷，取得了良好的經(jīng)濟及社會效益（圖1、圖2）。

2 目字型腳手架特點

（1）安全“不打折扣”。采用有限元軟件分析發(fā)現(xiàn)，目字型腳手架在整體穩(wěn)定性及抗傾覆性上與滿堂腳手架基本一致，且目字型腳手架受力更為合理，避免“過度安全”，且架體布置更為靈活多變，架體形式與工程情況及施工需求相適應(yīng)，符合現(xiàn)代化施工要求。

（2）防腐“更勝一籌”。垃圾池中建成投產(chǎn)后，各類垃圾混合發(fā)酵，對池壁的腐蝕性非常強，為確保池壁的抗腐蝕性能，池壁也不宜按常規(guī)設(shè)置腳手架連墻件，垃圾池壁澆筑時兩側(cè)模板采用對拉螺桿進行加固，池壁混凝土澆筑完畢后，充分利用其埋設(shè)在混凝土內(nèi)的對拉螺桿，采用一種新型的連墻件加固方式，既保證了腳手架側(cè)向穩(wěn)定性，也避免了傳統(tǒng)連墻件會對垃圾池池壁的防腐留下重大隱患，池壁后期修補非常困難的棘手問題。

（3）降本增效“效果顯著”。目字型腳手架相較于傳統(tǒng)滿堂腳手架相比，支架方量減少約46%，架體搭設(shè)時間極大縮短，勞動強度低，操作耗時少，工期效益及成本效益顯著。

3 操作要點

3.1 前期準(zhǔn)備

3.1.1 架體離池壁間距確定

施工前腳手架離池壁間距應(yīng)結(jié)合幾個因素考慮。

（1）腳手架材料為48×3.0 mm盤扣鍍鋅鋼管，架體模數(shù)固定，架體距離池壁間距應(yīng)結(jié)合垃圾池結(jié)構(gòu)尺寸及架體長度綜合確定。

（2）間距過大，工人操作不方便且存在安全隱患；間距過小，垃圾池壁側(cè)模安裝及加固困難，勞動投入量大。

綜合考慮后架體離池壁間距為300 mm，首層架體搭設(shè)時測量放線應(yīng)提前放出離池壁300 mm控制線，并在底板表面精確放樣點位，以便指導(dǎo)腳手架立桿定位。

3.1.2 結(jié)構(gòu)分層高度確定

垃圾池四周均設(shè)置有梁、板等結(jié)構(gòu)，且四周梁板大多數(shù)不在一個標(biāo)高層，結(jié)合項目整體施工情況，并綜合里程碑節(jié)點工期考慮，垃圾池北側(cè)焚燒爐區(qū)域為施工重點，垃圾池池壁分層應(yīng)著重考慮焚燒爐區(qū)域的施工情況，且垃圾池池壁分層不宜過高，需結(jié)合混凝土澆筑、振搗質(zhì)量、池壁垂直度、架體立桿高度綜合分析，池壁分層高度不宜超過5 m，以萬興三期環(huán)保發(fā)電廠為例（筏板頂標(biāo)高：-8 m），池壁分層標(biāo)高分別為：-4 m、0 m、4.95 m、7.95 m、10.95 m、14.05 m、19.22 m、23.95 m（圖3）。

3.1.3 材料進場驗收

因本架體結(jié)構(gòu)形式對材料要求高，材料的質(zhì)量對架體的整體穩(wěn)定性至關(guān)重要。

（1）鋼管應(yīng)無裂紋、凹陷、銹蝕、不得采用對接焊接鋼管。

（2）鋼管應(yīng)平直、直線度允許偏差為管長的1/500，兩端面應(yīng)平整、不得有斜口、毛刺。

（3）鑄件表面應(yīng)光滑、不得有砂眼、縮孔、裂紋、澆冒口殘余等缺陷，表面粘砂應(yīng)清除干凈。

（4）沖壓件不得有毛刺、裂紋、氧化皮等缺陷。

（5）有效焊縫高度不小于3.5 mm，焊縫應(yīng)飽滿，焊藥應(yīng)清除干凈，不得有未焊透、夾渣、咬肉、裂紋等缺陷。

（6）可調(diào)底座和可調(diào)托座表面宜浸漆或冷鍍鋅，涂層應(yīng)均勻、牢固；架體桿件及其他構(gòu)配件表面應(yīng)熱鍍鋅，表面應(yīng)光滑，在連接處不得有毛刺、滴瘤和多余結(jié)塊。

（7）主要構(gòu)配件上的生產(chǎn)廠標(biāo)識應(yīng)清晰。

3.2 腳手架搭設(shè)

（1）側(cè)墻內(nèi)側(cè)搭設(shè)四排盤扣作業(yè)腳手架，支架間距為900 mm（橫向）×1200 mm（縱向）×1500 mm（步距），盤扣腳手架橫向立桿總體按4立桿布置（0.4+0.9+0.9+0.9） m，即首道立桿距池壁內(nèi)側(cè)0.4 m，第二道立桿距首道立桿0.9 m，第三道立桿距第二道立桿0.9 m，第四道立桿距第三道立桿0.9 m，架體最下部設(shè)掃地桿保證架體安全，四周外立面及內(nèi)部設(shè)置豎向斜杠，斜桿每隔4跨搭設(shè)一道，立桿基礎(chǔ)為混凝土板，支架搭設(shè)按立桿、橫桿、斜桿的順序逐層搭設(shè)。將75.95 m垃圾池分成3段，中間設(shè)2道連通點（同時作為施工通道），連通搭設(shè)6排立桿，支架間距與腳手架間距一致。為加強腳手架整體穩(wěn)定性及抗傾覆性，在直角兩條邊的第4及第6根立桿處設(shè)八字形對撐，八字撐采用48.3×3.0 mm雙鋼管，采用旋轉(zhuǎn)扣件與盤扣立桿連接在一起，豎向每隔隔三步設(shè)置一道，因垃圾倉為條形結(jié)構(gòu)，靠近側(cè)墻一側(cè)滿鋪跳板。架體上部臨邊防護應(yīng)采用硬質(zhì)防護，架體外側(cè)應(yīng)張掛密目式安全立網(wǎng)（圖4）。

（2）因跨度較大，到達指定高度后，垃圾池每邊應(yīng)間隔10 m設(shè)置一個控制點，將所測標(biāo)高用紅油漆引至已搭設(shè)好的架體上，架體應(yīng)高出本次池壁澆筑段，方便后期復(fù)核控制，結(jié)構(gòu)板、梁層標(biāo)高要在設(shè)計標(biāo)高的基礎(chǔ)上向上提高2 cm，避免因施工負荷或其他原因造成池壁外側(cè)板或腰梁標(biāo)高下降而造成凈空超限，若分段澆筑至結(jié)構(gòu)板、梁層，結(jié)構(gòu)板、梁層應(yīng)與池壁一次性澆筑成型。

（3）組織相關(guān)人員全面檢查驗收支架的搭設(shè)情況，如發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

3.3 鋼筋施工及模板安裝

先安裝和連接受力主筋，后放分布筋，預(yù)埋件、預(yù)留洞等及時配合安裝。綁扎鋼筋時，逐點扎牢兩行鋼筋的交叉點，中間鋼筋每隔一根按梅花式進行綁扎，相鄰綁點的鐵線扣要呈八字形綁扎（左右扣綁扎），鋼筋外側(cè)應(yīng)掛設(shè)專用墊塊。池壁鋼筋綁扎后要校好垂直度，使其保證位置的正確、順直，防止側(cè)模安裝困難和保護層出現(xiàn)偏差。

模板均采用5 mm厚的黑膠木模板。由于拆模后池壁及其框架柱外露，直接影響垃圾池實體觀感，因此應(yīng)使用質(zhì)量較好的新模板，模板縫在拆模后要做到板縫平整順直，因此，模板安裝前也應(yīng)該彈出模板位置線，避免安裝模板出現(xiàn)誤差，模板垂直度采用激光標(biāo)線儀（激光標(biāo)線儀能發(fā)出自動安平的激光線，它與測距儀配合，可實測板面，板頂，降板等難測量部位的平整度，做到實測實量無死角）進行測量，安裝模板時需保證拼縫嚴(yán)密、不漏漿、不錯臺、不脹模、不變形。封堵兩塊模板縫隙所用的泡沫塑料、膠條等材料不能超出模板表面，防止?jié)踩牖炷羶?nèi)，池壁外模均與模板外側(cè)鋪設(shè)的方木固定，模板安裝好后將模板沖洗干凈。模板拼裝完成后，用靠尺和線墜調(diào)整模板垂直度。在模板陰角、陽角位置使用止?jié){條或用水泥砂漿封堵，避免拆模后池壁棱角掉角和陰角爛根現(xiàn)象，模板外側(cè)次楞為40 mm×90 mm木枋橫向布置，間距200 mm一道，主楞為48×3.0 mm雙拼鋼管，整個背楞用M14 mm對拉螺桿固定拉緊，對拉螺桿考慮后期拆模后作為連墻件加固架體，其間距應(yīng)與架體間距同步（圖5）。

3.4 連墻件

待池壁混凝土經(jīng)養(yǎng)護達到設(shè)計強度后，池壁側(cè)?？刹鸪０鍙纳贤虏鸪?，對拉螺桿間距按照2步3跨的間距留設(shè)，其余位置對拉螺桿提前割除。為確保池壁的抗腐蝕性能，池壁不宜按常規(guī)設(shè)置腳手架連墻件。模板拆除時，按規(guī)范、外架方案規(guī)定的連墻件間距（即2步3跨）留置對拉螺栓，對拉螺栓采用中部設(shè)止水片、M14 mm的高強螺栓，裁制短鋼管，長度為對拉螺栓外露長度減去100 mm，兩步三跨設(shè)置，用雙螺母、蝴蝶夾將短鋼管予以緊固，旋轉(zhuǎn)扣件將連墻件與短鋼管連接（圖6）。

后期池壁施工完成后，對拉螺桿部位處理流程：螺桿四周鑿毛—對拉螺桿割除—螺桿端部涂刷防銹漆—澆水濕潤—涂刷水泥漿、砂漿找平—養(yǎng)護。

若采用傳統(tǒng)連墻件（即鋼管埋設(shè)于池壁混凝土內(nèi)），后期該部位處理流程：切除突出池壁表面鋼管—采用配置好的微膨脹水泥灌漿料對鋼管內(nèi)部進行灌漿或細石混凝土填充—人工搗鼓—養(yǎng)護。

以上兩種連墻件后期處理方式，采用新型連墻件具有的優(yōu)勢：

（1）處理方式簡單，處理費用低，處理時間短。

（2）傳統(tǒng)連墻件鋼管內(nèi)部不易振搗密實，久而久之會形成池壁薄弱部位，影響池壁結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，且影響后期防腐性能。

3.5 計算

3.5.1 建立模型

本次模擬采用Abaqus有限元軟件對垃圾坑內(nèi)腳手架進行模擬計算，取垃圾池其中一倉腳手架為研究對象，模型尺寸約24 m×17.1 m×8 m，整體模型包含18 243 170個結(jié)點，11 190 352個單元，設(shè)置盤扣式腳手架材料楊氏模量為210 MPa，泊松比為0.3，屈服應(yīng)力為205 MPa。

3.5.2 荷載與約束

立桿采用數(shù)值截面，模型截面特性按照雙立桿截面乘0.8進行折減，水平桿扣件連接處采用釋放梁端約束的方式，保留30%彎矩值，使模型更貼近實際情況，約束垂直于池壁方向的位移，施工荷載取3 kN/m2，相當(dāng)于平均給每一個橫桿節(jié)點施加水平集中力300 N，腳手架與地面接觸的部位采用完全固定方式（圖7）。

3.5.3 計算結(jié)果

計算結(jié)果見圖8。

通過計算分析，雙鋼管最大軸向應(yīng)力為5.08 MPa，橫桿最大撓度為0.83 mm，滿足規(guī)范應(yīng)力（205 MPa）及撓度（10 mm）要求，結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定。

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟效益

以成都萬興三期環(huán)保發(fā)電廠項目為例，本方法與傳統(tǒng)滿堂腳手架方法相比，具有明顯的經(jīng)濟效益。

沿用格倉式體系的設(shè)計思路，將75.95 m長的垃圾坑以目字形分成3段，中間設(shè)2道滿堂腳手架進行橫向連通，總搭設(shè)高度32 m，此方法使用鋼管支架方量為3.2萬m3，共計總重量約288 t，傳統(tǒng)滿堂腳手架所需鋼管支架方量為7.07萬m3，共計總重量約636 t，采用新方法在保證架體安全穩(wěn)定的情況下，可少搭設(shè)3.8萬m3支架，共計總節(jié)約重量為342 t，節(jié)約占比54%，經(jīng)了解成都當(dāng)?shù)啬_手架租賃站租賃價格為3.5元/（t·d），新方法從-8 m（筏板標(biāo)高）搭設(shè)至24 m層階段共需歷時110天，節(jié)約關(guān)鍵線路工期約30天，節(jié)約材料成本約3.6萬元（單個垃圾池），經(jīng)查人工定額為30元/m3，共計節(jié)約人工成本約114萬元。

另新型連墻件較傳統(tǒng)連墻件后期處理可節(jié)約關(guān)鍵線路工期10天。

綜上所述，本方法在本工程中直接經(jīng)濟效益約235萬元（本項目為兩個垃圾池），整個垃圾池施工可節(jié)約關(guān)鍵線路工期40天。本方法可廣泛應(yīng)用于垃圾池等長大跨度或狹長型結(jié)構(gòu)施工。垃圾池體積越大，效益越顯著。

4.2 社會效益

成都萬興三期環(huán)保發(fā)電廠工程作為亞洲最大垃圾發(fā)電廠，日處理5 100 t垃圾生活垃圾、800 t污泥和800 t廚余垃圾，助力成都市基本實現(xiàn)生活垃圾全部焚燒發(fā)電處置、零填埋的目標(biāo)。本方法的成功應(yīng)用為發(fā)電廠早日竣工投入使用起到了關(guān)鍵積極作用，本項目截止目前已完成了上百次各級領(lǐng)導(dǎo)的考察及各協(xié)會的施工觀摩，本創(chuàng)新方法施工效率高，材料投入少，質(zhì)量效果好，獲得了監(jiān)理、建設(shè)單位及上級監(jiān)管部門的一致好評及認可，有效推動了相應(yīng)技術(shù)的進步，社會效益明顯。

5 結(jié)束語

本方法結(jié)合現(xiàn)場結(jié)構(gòu)類型、施工工況等實際情況，本著安全第一、兼顧經(jīng)濟合理的原則，同時滿足施工工期、質(zhì)量和合同要求，在選擇方案時，充分考慮并達到以下預(yù)期目標(biāo)。

（1）架體的結(jié)構(gòu)設(shè)計，力求做到結(jié)構(gòu)要安全可靠，造價經(jīng)濟合理。

（2）在規(guī)定的條件下和使用期限內(nèi)，能夠充分滿足預(yù)期的安全性和耐久性。

（3）結(jié)構(gòu)選型時，力求做到受力明確，構(gòu)造措施到位，搭拆方便，便于檢查驗收。

現(xiàn)成都萬興環(huán)保發(fā)電廠三期項目兩個垃圾池均已搭設(shè)至19 m高度（標(biāo)高11 m層），實現(xiàn)了腳手架高效、高質(zhì)施工，在工程進度、質(zhì)量、安全、文明、環(huán)保等方面均取得了良好效果（圖9）。

參考文獻

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