整體滑移式腳手架架設高空大跨度鋼網架施工技術

張秀玉

(中鐵十二局集團有限公司,太原 030024)

1 工程概況

中船龍穴造船基地民船項目涂裝風雨棚工程,屋蓋為正放四角錐鋼網架結構,螺栓球節點連接,采用下弦柱點支承,支撐點為鋼筋混凝土柱頂支承,投影面積約為15 587.6 m2,長266 m；寬58.6 m。沿建筑物縱向分為A～F 6個區,其中A區長45 m,網架安裝高度(底高程)20.5 m,B～F區長221 m,網架安裝高度(底高程)17.5 m。屋面為彩鋼板,采用單層藍色鍍鋁鋅暗扣式360°直立鎖縫屋面系統板。網架內設有燈具以及排水系統。

2 施工方案選擇

鋼網架根據其結構形式和施工條件的不同,可選用高空拼裝法、整體提升法、分塊吊裝法或高空滑移法進行安裝。整體提升法和分塊吊裝法需要大的起重設備,技術較復雜；高空滑移法需在高空安拆滑移軌道和牽引設備,增加了高空作業的危險；高空散裝法,腳手架用量大。中船龍穴造船基地民船項目涂裝風雨棚工程建筑物平面為矩形,高度高,跨度大,縱向較長,選擇整體滑移式腳手架高空散裝就位方案,拼裝平臺小,占用跨內場地少,減少了腳手架的用量及腳手架的反復搭拆；施工設備簡單,不需要大的起重設備,施工費用低；網架拼裝和腳手架滑移施工可以與土建施工平行流水立體交叉,縮短整個工程的工期。

3 工藝原理

3.1 施工過程

以預先搭設在建筑物縱向一端的可滑移腳手架作為拼裝平臺,進行網架拼裝,待第一個拼裝單元(或第一段)拼裝完畢,即用牽引設備將腳手架向前滑移一定距離。接下來在可滑移的腳手架上拼裝第二個單元(或第二段),并將第一個單元和第二個單元對接,如此不斷向前整體滑移,逐段拼裝,直至建筑物縱向另一端,整個網架拼裝完畢。

3.2 滑移腳手架的組成

(1)單元體

由導軌、軌輪、底座和腳手架以及牽引設備組成一個滑移腳手架單元體。

(2)導軌、軌輪和底座

本工程采用槽鋼作為導軌,采用鋼管作為導輪,采用槽鋼作為底座,腳手架采用鋼管及扣件搭設,操作平臺采用竹夾板。導軌、軌輪、底座大樣見圖1。

圖1 導軌、軌輪、底座節點大樣

(3)構件連接

架體鋼管采用扣件連接,立桿鋼管與底座槽鋼焊接成整體,使底座與上部鋼管架形成一個穩定的整體。整體滑移式腳手架底座布置見圖2。

圖2 整體滑移腳式手架底座布置

(4)牽引方式選擇

常用牽引設備用手拉葫蘆、環鏈電動葫蘆、電動卷揚機等,本工程滑移腳手架采用手拉葫蘆的牽引方式,將牽引頭焊接到槽鋼底座上,根據滑移腳手架的寬度和質量設置牽引頭的數量及位置。

(5)操作平臺

網架安裝完成后,反向滑移即可兼作網架內機電安裝施工操作平臺和裝飾裝修操作平臺。

4 施工工藝流程及施工方法

4.1 施工工藝流程

固定導軌槽鋼→擺放鋼管導輪→底座安裝→鋼管腳手架搭設→牽引設備安裝→腳手架試滑移→腳手架加固→拼裝單元網架→單元網架質量檢查驗收→腳手架滑移→進入下一個單元→整個網架安裝完成。

4.2 施工方法

本工程網架長度較長,跨度較大,采用兩個滑移腳手架單元體并排平移,整體逐步向前推進。滑移式腳手架布置見圖3。

圖4 滑移腳手架牽引設備施工布置(單位：mm)

圖3 涂裝風雨棚整體滑移式腳手架布置(單位：mm)

(1)固定導軌槽鋼

根據平面布置圖,在已施工好的風雨棚車間地面上,每個腳手架單元體沿跨度方向平行布置6條槽鋼導軌(圖4),導軌采用[10型鋼。為保證腳手架在滑移時,鋼管導輪的受力均勻,整體腳手架的變形控制在安全范圍內,平行的導軌槽鋼應盡量在同一高程水平面上,導軌槽鋼頂面高程誤差應控制在±20 mm。現場在固定導軌時,應根據滑移腳手架的搭設圖紙,首先彈出導軌邊線,以便能保證固定導軌的水平度和平行度。

(2)擺放鋼管導輪

根據滑移腳手架搭設圖紙,本滑移腳手架采用的導輪為φ48 mm×3.5 mm鋼管,鋼管與導軌垂直,鋼管懸挑端不允許有立桿,兩邊導輪鋼管懸挑出導軌槽鋼不得小于20 cm。

(3)底座安裝

在鋼管導輪上鋪設[10型鋼底座,底座周邊必須與縱橫向桿和立桿焊接成一個整體,保證底座自身的整體性。

(4)鋼管腳手架搭設

①立桿縱橫間距均為1.5 m,底部立桿必須采用不同長度的鋼管,立桿的連接必須交錯布置,相鄰立桿的連接不應在同一高度,其錯開的垂直距離不得小于500 mm,同步同跨內不應有接頭。立桿接頭必須采用對接扣件連接,剪刀撐搭接長度不應小于1 m,用不少于3個旋轉扣件等間距固定,固定間距不應少于800 mm,對接接頭中心距縱向水平桿軸心的距離應小于步距的1/3,扣件中心距桿端距離不應小于150 mm。

豎立第一節立桿時,每6跨應暫設1根斜撐,與地面的夾角宜在45°～60°,直至固定件搭設好后,方可視情況拆除。

立桿的垂直偏差,其垂直偏差應小于等于架高的1/200。立桿必須與底座焊接牢固,每根鋼管焊接不少于4個點,且對稱焊接；至少有1/2立桿必須滿焊,保證整體滑移架與底座的整體性。

②縱橫水平橫桿的搭設。大小水平橫桿的步距為1.8 m,縱向水平桿的鋼管長度不應小于3跨(4.5 m)。縱橫向水平橫桿接頭采用對接扣件聯接時,內外兩根相鄰縱向水平橫桿的接頭不應在同步同跨內,上、下兩個相鄰接頭應錯開1跨,其錯開的水平距離不應小于500 mm,各接頭中心距立桿軸心線距離應小于跨距的1/3(500 mm)；縱橫水平桿采用搭接連接時,其搭接長度不應小于1 m,用不少于3個旋轉扣件等間距固定,其固定間距不應少于400 mm,相鄰扣件中心至桿端的距離不應小于150 mm。所有縱橫向水平桿與立桿相交處用直角扣件扣緊固定,橫向水平桿搭設于縱向水平桿之上,橫向水平桿外端伸出縱向水平桿外的長度應不小于150 mm,同一排縱橫水平桿的水平偏差不得大于該片腳手架總長度的1/300。

相鄰步架的大橫桿應錯開布置在立桿的里側和外側,以減少立桿偏心受載情況。

③剪刀撐搭設。為控制滑移腳手架的變形,剪刀撐分為縱向剪刀撐、橫向剪刀撐以及水平剪刀撐。縱橫向剪刀撐均布置在外側,水平剪刀撐從下往上設置3道。

剪刀撐搭設應由上而下連續設置,每道剪刀撐橫跨的立桿為5～7根,剪刀撐與地面夾角為45°～60°。剪刀撐應設置在腳手架立桿外側,接頭采用搭接聯接,其搭接長度不應小于1 m,用不小于3個旋轉扣件等間距固定,固定間距不應小于800 mm,并用旋轉扣件固定在立桿或橫向水平桿的伸出端上,其交點距中心節點的距離不應大于150 mm。

④腳手板鋪設。腳手板采用竹夾板,每片竹夾板的規格為寬22 cm,長3 m。操作平臺應滿鋪竹夾板,竹夾板的鋪設應符合《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》(JGJ130—2001)規定。竹夾板四周應與小橫桿用18號鐵絲綁扎牢固。在操作平臺周邊搭設1.2 m高的安全欄桿并滿掛密目安全網,在平臺下方滿掛安全兜網。

⑤扣件安裝。扣件安裝時,須注意開口朝向,用于連接橫桿的對接扣件開口應朝架子內側,螺栓向上,避免開口朝上,以防雨水進入鋼管；直角扣件的安裝,為保證安全其開口不得朝下。擰扣件螺栓時,應注意將螺栓根部放正和保持適當的擰緊程度,要求扭力矩控制在45～60 N·m,擰螺栓的工具以采用棘輪扳手為宜。

⑥網架拼裝前,2個滑移腳手架單元體可以用鋼管和木板把各平臺串連成一整體,滑移時拆開分單元滑移。

⑦滑移腳手架各構件質量。立桿：5 878.5 kg；縱向水平桿：5 492.8 kg；橫向水平桿：4 988.93 kg；水平剪刀撐：384.77 kg；橫向剪刀撐：744.96 kg；縱向剪刀撐：288.8 kg；直角扣件：1 009.8 kg；旋轉扣件；262.8 kg；對接扣件：1 419.8 kg；竹夾板：974.4 kg；[10型鋼：600.42 kg。

(5)牽引設備安裝

①牽引力計算

經上計算,滑移腳手架質量為22.046 t。施工時控制牽引速度在1.0 m/min以下,腳手架滑移兩端不同步值應小于50 mm,牽引力計算(按滾動摩擦)如下

Ft≥(k/r)GOK

式中Ft——總啟動牽引力；

GOK——腳手架質量標準值，取值22.046 t；

k——鋼制輪與鋼之間滾動摩擦系數,取值0.5；

r——輪軸半徑，取值24 m。

經計算,總牽引力不小于4.59 kN即可。

采用2臺5 t手拉葫蘆即可滿足牽引力要求,手拉葫蘆固定在結構柱或25 t吊車上。

②在滑移腳手架底座上焊接兩個牽引點,在地面上用膨脹螺栓固定鋼板作為另一端的受力點,鋼絲繩的一端與牽引點連接,一端與5 t手動葫蘆連接,5 t手動葫蘆用鋼絲繩與固定點連接。

③鋼絲繩與地面平行,牽引點與固定點的距離控制在20～30 m。2臺5 t的手拉葫蘆最大拉力為100 kN,再乘以經驗系數0.6，為60 kN,足以滿足牽引力要求。

(6)腳手架試滑移

①試滑移前的準備 a.檢查手拉葫蘆及鋼絲繩的固定是否牢靠,動作是否靈敏可靠；b.鋼絲繩有無破損、斷裂、漏油、漏芯或打結現象,檢查導軌上的雜物是否清理干凈,導軌表面是否已潤滑,導軌接長對接處是否平整、嚴密,導軌是否平直,前后是否平行；c.人員是否已疏散到安全區域；d.各項安全控制措施是否落實到位,責任到人。

②腳手架試滑移 a.試滑移腳手架的距離在500～1 000 mm為宜；b.試滑移主要確定架體剎車后因慣性向前運行的距離,同時觀察架體的穩定性,架體本身有無變形,如有變形則需加強；c.觀察底座槽鋼與導軌槽鋼是否重合；d.察看牽引設備運行狀況是否良好,手拉葫蘆、鋼絲繩等有無異常。

(7)腳手架加固

試滑移或滑移后對滑移裝置、桁架、腳手架進行全面檢查,有松動、偏位和變形的部位進行加固和校正,并重新進行驗收。

(8)拼裝單元網架及驗收

網架桿件運至現場后,在地面上組裝成小單元(圖5),用25 t吊車將網架小單元吊至安裝位置,工人在滑移腳手架平臺上將小單元組裝成一個整體,沿跨度方向從一端向另一端拼裝。拼裝過程中在滑移腳手架上做臨時支撐點,用方木進行臨時支撐,待拼裝至另一端時,去掉臨時支撐點。滑移腳手架重復上述工序進行網架安裝。腳手架的寬度必須大于兩個支撐牛腿的柱間距,確保滑移時網架的整體受力。對于滑移腳手架的寬度小于支撐點間距時(網架支撐點間距比較大)，考慮在兩個柱間距之間設置鋼架作為臨時支撐,確保網架整體的受力要求。本工程兩個混凝土支撐柱的最大距離為30 m,跨度為58.6 m,在網架施工時,除采用滑移腳手架外,另外增加臨時支撐(圖6),臨時支撐必須經過受力驗算,且經過設計確認方可進行施工。

圖5 拼裝完成的小單元

圖6 臨時支撐

單元網架拼裝好后,嚴格按設計圖、《鋼結構工程施工質量驗收規范》(GB50205—2001)、施工方案進行施工和驗收。

(9)腳手架滑移

①滑移前的準備 a.按試滑移前的準備工作到位；b.檢查支撐在地面上的各臨時支點底座是否都已離開地面；c.檢查網架的卸載是否完成,網架安裝的質量是否符合要求；d.各滑移腳手架之間的連接是否已經拆除(在跨內有多座滑移腳手架或兩跨之間的滑移腳手架相連時)。

②腳手架滑移 專人統一指揮(由經驗豐富的起重工擔任),統一人員的協調分配,步調一致,確保直線度。專人查看導軌是否走偏,導軌有無破損；安全員和架子工查看架體是否有松動或變形,起重工觀察鋼絲繩和手動葫蘆是否均勻受力,有無障礙物的阻撓,隨時注意觀察和傾聽有無過度變形及異樣聲響。

(10)裝飾裝修及機電安裝施工

對于網架底部設有裝飾裝修和機電安裝的工程,當網架安裝完成并檢驗合格后,反向滑移網架,進行機電安裝和裝飾裝修施工。

5 主要材料及設備

整體滑移式腳手架使用的主要材料及設備見表1。

表1 滑移式腳手架使用的主要材料及設備

6 結語

(1)采用整體滑移式腳手架作為拼裝屋面鋼網架結構時支承網架、控制高程和操作平臺之用,在高空逐條散裝就位,取得了顯著的經濟效益和社會效益,同時又可兼作網架內機電安裝施工操作平臺和裝飾裝修操作平臺,提高了工作效率,具有施工安全、快速、經濟、可靠的優點。

(2)特有的滑移體系,采用槽鋼作導軌,鋼管作為軌輪,使用手動葫蘆進行牽引,既可以防止卡軌等現象發生,又可以省力地控制滑移腳手架的移動。

(3)施工工藝領先,國內雖有同類施工方法,但是本工程中滑移架體的施工工藝在國內很少見,且滑移架體較高,最高高度為20 m。

(4)涂裝風雨棚網架長度比較長,跨度比較大,采用兩個滑移架并排平移,逐步向前推進,此技術對同類工程有較好的指導意義和參考價值。

[1] JGJ130—2001，建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范[S].

[2] GB50205—2001，鋼結構工程施工質量驗收規范[S].

[3] 建筑施工手冊編寫組.建筑施工手冊·第四版[M].北京：中國建筑工業出版社，2003.

[4] 湘建科[2008]212號，JSGF17—2008，鋼網架結構高空逐條散裝滑移腳手架施工工法[S].

[5] 朱曉鋒，任紅利.高空大跨度鋼網架結構滑移腳手架搭設施工技術[C]∥中國建筑學會施工學術委員會模板與腳手架專業委員會2007年年會論文匯編.北京：2007.

[6] 陳遠香.建筑鋼結構工程設計施工實例與圖集[M].北京：金版電子出版社，2003.