建筑工具式型鋼懸挑腳手架施工技術

張 宇

(杭州鴻悅置業有限公司 ,浙江 杭州 310004)

建筑工具式型鋼懸挑腳手架施工技術

張 宇

(杭州鴻悅置業有限公司 ,浙江 杭州 310004)

針對已有的建筑型鋼懸挑腳手架支撐體系采用的錨固螺栓、連墻件和定位樁無法重復利用,以及轉角處連接件、底層防護做法存在缺陷,今結合工程實踐,創新了一種新型的工具式懸挑腳手架施工技術。在此對其可重復利用、經濟效果良好的優點進行詳細介紹,欲使其具有很好的推廣應用價值。

懸挑腳手架;可拆卸;工具式;經濟效益

我國高層及超高層建筑越來越多,在建筑施工中,型鋼懸挑外腳手架已經在中高層建筑施工中廣泛應用[1]。已有的型鋼懸挑外腳手架存在以下缺點:型鋼懸挑梁錨固端通常采用的錨固件為一次性的,不可周轉使用[2]。采用的連墻件預埋在墻體內,通常不可回收周轉使用；型鋼懸挑梁上的定位樁采用鋼筋焊接在型鋼梁上；型鋼穿外墻時所需預留洞的高度比較高,影響結構；腳手架底層防護采用硬防護板,不利于安全施工[3]。

針對傳統型鋼懸挑腳手架存在的不足,考慮腳手架的安全性、經濟性,對錨固螺栓、連墻件、定位樁及底層防護板進行了優化設計。這里詳細介紹其工藝原理、關鍵技術及操作要點,還分析了其經濟效益和安全性。最終形成了高層建筑工具式型鋼懸挑腳手架支撐體系施工方法。

1 工藝原理

工具式型鋼懸挑腳手架采用工字鋼梁作為主要承力構件,利用懸挑工字鋼,結合鋼絲繩與已澆筑剪力墻斜拉,完成懸挑部位的支撐體系。并且通過開發可拆卸錨固螺栓、可拆卸定位樁、轉角處連接件、連墻件等,形成一套安全可靠、操作簡便的型鋼懸挑腳手架承力結構系統,并在架體底層采用工具式金屬壓型防護板,使架體搭設安全,外形美觀。懸挑腳手架示意圖見圖1。

圖1 懸挑腳手架示意圖

2 關鍵技術

以下對工具式型鋼懸挑腳手架關鍵技術作如下介紹。

2.1 可拆卸錨固螺栓

錨栓定位基座制作：定位基座和聚氯乙稀連接管組成定位器，塑料定位基座采用定型化制作。定位器與聚氯乙稀連接管采用專用膠水連接, 聚氯乙稀連接管比樓板高不小于30 mm。塑料定位圖和塑料定位剖面圖見圖2、圖3。

圖2 塑料定位圖

圖3 塑料定位剖面

螺桿預留：將2根帶鋼板的T形螺桿穿過塑料定位基座,螺桿底座鋼板嵌入塑料定位基座內,將露出定位基座的螺桿用塑料帶纏繞,確保螺桿與聚氯乙稀連接管之間密封。組裝好的定位基座和T形螺桿,根據施工方案設置的位置,采用鐵釘安裝固定在模板上。在螺桿錨栓板四周設置2根長度為400 mm且直徑≥14 mm的短鋼筋[4]。可拆卸錨固螺栓剖面圖見圖4。

圖4 可拆卸錨固螺栓剖面圖

2.2 架體底層防護體系

腳手架底層硬防護由傳統的鋪木板、膠合板改為采用工具式金屬壓型防護板,搭設方式從傳統的先搭架后鋪硬防護板優化為先鋪工具式防護板形成操作平臺再搭架,工具式防護板鋪設簡便安全,減小了外架搭設中的安全風險,有利于安全施工。

2.3 可拆式定位樁及拉環

將型鋼挑梁上通常采用的固定式定位樁優化為可拆卸式定位樁。根據設計要求在型鋼梁上焊接帶螺紋的短螺桿,可拆卸定位樁底部設置與短螺桿配套的螺母,減小了懸挑梁穿外墻時所需預留洞的高度,減小了對結構的影響。

對保險鋼絲繩的連接進行優化,制作了鋼繩拉環,在保證主節點、鋼絲繩在同一受力平面內的同時,避免了斜拉鋼絲繩與外架立桿的打架(位置沖突)。

2.4 轉角處連接件

架體轉角處、樓梯間、采光井位置設計了工具式組合連接的方式,使轉角處型鋼懸挑梁、連梁在同一水平面上(傳統型鋼懸挑梁與連梁連接方式為交叉重疊搭接,不在一個平面上)。連接件分為直角連接件和大角連接件,其結構示意見圖5和圖6。

圖5 直角連接件圖

圖6 大角連接件圖

2.5 新型連墻件

采用將預置錨件(螺母)預埋在梁、柱或剪力墻等側面模板拆除后,用錨栓把事先與鋼管焊好的錨板與預置錨件(螺母)連接,再將與錨板焊好的鋼管與腳手架立桿扣件連接,即為連墻件。預埋錨件圖和連墻件示意圖見圖7、圖8。

圖7 預置錨件圖

圖8 連墻件圖

3 工藝流程

高層建筑工具式型鋼懸挑腳手架支撐體系施工的工藝流程見圖9。

圖9 工藝流程圖

3.1 施工準備

1)由項目部技術人員編制型鋼懸挑支撐體系專項施工方案,進行布局設計和計算復核,提出型鋼梁、錨固螺栓、定位樁、架體轉角處連接件、鋼繩連接件、花籃螺栓、金屬壓型防護板需用計劃。

2)技術人員應熟悉設計施工圖紙,熟悉各個部位及高度的結構變化,項目部應按計劃組織物料進場；同時在施工前,應當組織有關技術人員和質安人員對作業班組進行作業前技術、安全交底。

3)在建筑物外墻四周結構需要設置型鋼懸挑梁的位置按照型鋼懸挑腳手架專項施工方案,預埋聚氯乙稀管作為穿墻或穿樓板螺栓安裝孔(若使用轉角連接件則預埋M25×880 mm螺栓)。

3.2 型鋼懸挑梁制作

根據一般工程需要,懸挑梁、連接梁、轉角梁選用雙軸對稱截面的I16工字鋼,并刷防銹漆和面漆。腳手架內外立桿應落在懸挑型鋼上,為了減小挑梁穿外墻時所需預留洞的高度,減小對結構的影響,落點處焊接Φ10×30 mm帶螺紋螺桿,作為可拆卸定位樁的定位點,防止立桿滑動或竄動,懸挑梁固端長度不小于1.25倍的外伸長度,外立桿的定位點離懸挑梁端部不應小于100 mm。懸挑梁安裝示意圖見圖10。

圖10 懸挑梁安裝圖

3.3 轉角處連接件

架體轉角處、樓梯間、采光井位置開發了工具式組合連接的方式,使轉角處型鋼懸挑梁、連梁在同一水平面上(傳統型鋼懸挑梁與連梁連接方式為交叉重疊搭接,不在一個平面上)。

3.3.1 工況一

型鋼懸挑梁可穿外墻時,采用直角連接件和轉角連接件將型鋼懸挑梁與型鋼連梁進行同一平面內的組合。見圖11。

圖11 工況一

3.3.2 工況二

型鋼懸挑梁不能穿墻(柱)時(外墻、柱轉角處主筋密集時)，采用轉角連接件、內角連接件將型鋼懸挑梁與型鋼連梁進行組合連接。見圖12。

圖12 工況二

3.4 懸挑梁安裝

待混凝土澆筑完畢,樓板強度達到75%以上,開始安裝懸挑型鋼。根據定位線調整好懸挑型鋼后,首先將型鋼擱置在預埋螺栓之間,用木鍥將型鋼梁壓端兩側鍥緊,以防懸挑梁固定端側向位移和扭轉導致承載力降低。最后采用扳手,將兩螺桿上部角鋼的螺絲擰緊,使之與型鋼頂面緊密結合。將通常采用的T形錨固螺栓優化為可拆卸、可周轉使用的T形錨固螺栓。

3.5 墻柱角處型鋼梁安裝

型鋼懸挑梁不能穿墻(柱)時(外墻、柱轉角處主筋密集時)，采用轉角連接件、內角連接件將型鋼懸挑梁與型鋼連梁進行組合連接。外墻柱預埋螺栓與內連接件連接安裝圖見圖13。

圖13 外墻柱預埋螺栓與內連接件連接安裝圖

3.6 工具式金屬壓型防護板制作及安裝

1)架體底層硬防護、腳擋板由傳統的木板和膠合板優化為采用工具式金屬壓型防護板,搭設方式從傳統的先搭架后鋪硬防護板優化為先鋪防護板形成操作平臺再搭架。

2)工具式金屬壓型防護板安裝流程：鋪設工具式金屬壓型防護板→安裝擋腳板→安裝組合式定位樁→安裝鋼繩連接件。

3.7 首層腳手架搭設

待底層防護板、可拆卸定位樁以及鋼絲繩拉環安裝完畢后,放置外排立桿的縱向掃地桿,再分別由2位工人安放相鄰的兩根外立桿,待立桿安放好后,同時栓上縱向掃地桿,此時,安放外立桿的工人應扶住外排立桿,防止傾覆；再由第3位工人安放同跨的內排立桿,分別栓上橫向掃地桿,然后搭設第1步大橫桿和小橫桿。第1步搭設完成后,設置第1道拋撐,拋撐搭設完后,可繼續下一跨的搭設,搭設完第4跨后,設置第2道拋撐；依次搭設,每隔3跨設置拋撐一道。直至腳手架第1步完全封閉或可設置連墻件后,方可拆除拋撐,隨后鋪設竹笆板,搭設第2步橫向水平桿與縱向水平桿。第2步搭設完成后,再搭設第1步護身欄桿和剪刀撐,之后安裝踢腳板,掛密目式安全立網,依次循環[5]。腳手架安裝順序圖見圖14。

圖14 腳手架安裝順序圖

3.8 新型連墻件施工

高層建筑腳手架新型連墻件應用施工工藝流程如下：施工準備→放線定位→安裝梁側模、固定預置錨件→澆筑混凝土、拆側模→預先將鋼管與錨板焊好,用錨栓把錨板與預置錨件固定→將鋼管與腳手架立桿扣件連接→檢查驗收→施工完成拆除、保養。

1)安裝梁側模、固定預置錨件：根據連墻件立面布置圖確定連墻件位置,并在相應位置做好標記。梁鋼筋綁扎完成后,固定梁側模前,在相應位置固定預置錨件。預置錨件應固定牢固、位置準確。固定預置錨件現場施工見圖15。

圖15 固定預置錨件圖

2)澆筑混凝土、拆側模：梁板鋼筋模板驗收合格后,澆筑混凝土。澆筑混凝土時應對預置錨件做好保護,禁止振動棒碰到預置錨件。當混凝土強度達到側模拆除時其表面及棱角不受損傷時,拆除側模。并對預置錨件孔做好保護,禁止雜物封堵錨件孔。模板拆除后和成型效果圖見圖16、圖17。

圖16 模板拆除圖

圖17 連墻件現場效果圖

3)將鋼管與錨板焊好,用錨栓把錨板與預置錨件固定。

施工準備階段將鋼管與錨板焊好,要求全截面滿焊,焊縫厚度根據實際計算確定,焊接質量應達到規范要求。用錨栓將與鋼管焊好的錨板與預置錨件固定。要求錨栓與錨板及錨件旋緊,不得有空余的螺紋。用扣件將與錨板焊好的鋼管與腳手架立桿相連。扣件螺栓擰緊扭力矩應在40～65 N·m之間。

3.9 斜拉體系安裝

1)鋼絲繩一端連接花籃螺栓,花籃螺栓與型鋼上預先安裝的拉環連接,鋼絲繩另一端通過剪力墻上預埋拉環固定。斜拉鋼絲繩與型鋼之間的角度控制在45°～ 60°之間。

2)將卸荷鋼絲繩一端穿過單頭帶圓環螺桿的圓環,按照鋼絲繩拉結卸荷的規范施工方法,將鋼絲繩與懸挑型鋼緊固,使鋼絲繩保持足夠的張度,鋼絲繩充分受力。

3.10 施工完畢后支撐體系拆除

1)拆除支撐體系的順序與支撐體系搭設的順序基本相反,按照后搭設的先拆除,先搭設的后拆除的順序進行。拆除前對施工人員進行交底,并清除支撐體系上的雜物及地面上的障礙物。拆除作業應設專人指揮。卸料時各構配件嚴禁拋擲至地面及洞體設備上。

2)T形螺桿的拆除只需將螺桿上方的角鋼及螺母拆除,螺桿會自然掉落在下層結構樓板上面,應做好防傷人安全措施。T形螺桿、連墻件以及可拆卸定位樁拆除回收后,采用機油等防銹潤滑材料保養,防止螺桿生銹,并應統一堆碼整齊,裝箱運至倉庫,保持庫存環境通風干燥,做好存儲處理措施,以便重復使用到下一個工程中。

3.11 螺桿洞封堵

先從樓板底部將配套的塑料塞板塞進塑料定位基座底部,采用專用的PVC專門膠水連接；然后從樓板上部向孔洞內塞入瀝青油膏麻絲,塞填深度不少于樓板厚度的50%,管口再采用膨脹聚合物防水砂漿密封,深度≥20 mm。

4 經濟效益與安全性分析

4.1 經濟效益分析

對型鋼挑梁的錨固螺栓進行了深化設計,使錨固螺栓可拆卸、可周轉使用(工具式),從而降低了工程成本。對某總建筑面積約25萬 m2高層小區,進行了成本測算。

1)需要使用預埋錨固螺栓15 500套,按照當地市場價格1套不可周轉的U形錨環價格為24.00元,一次性材料費用總投入為37.20萬元。而采用可拆卸式錨環投入量為5 600套,按照當地價格單套為36.00元,一次性材料投入費用為20.16萬元。

2)使用不可周轉連墻件約為18 300套,按照不可周轉預埋鋼筋價格為20.00元,材料總投入為36.60萬。而可拆卸的連墻件約為6 500套,單價為21.00元,材料一次性投入13.65萬元。

4.2 安全性分析

1)采用的懸挑工字鋼通過可拆卸錨固螺栓固定在樓板面上,結合斜拉鋼絲繩柔性卸荷使得懸挑支撐體系具有多重保險,充分保證了懸挑支撐的安全。

2)將預置錨件(螺母)預埋在梁、柱或剪力墻中,待側面模板拆除后,用錨栓把事先與鋼管焊好的錨板與預置錨件(螺母)連接,再將與錨板焊好的鋼管與腳手架立桿扣件連接,形成連墻件。該連墻件具有操作性強、經濟性佳、可靠性好、安全性高等優點。

3)采用的底層硬防護由傳統的鋪木板、膠合板改為采用工具式金屬壓型防護板；搭設方式從傳統的先搭架后鋪硬防護板優化為先鋪工具式防護板形成操作平臺再搭架,工具式防護板鋪設簡便安全,減小了外架搭設中的安全風險,有利于安全施工。

4)鋼挑梁上一般常用的固定式定位樁優化為可拆卸式定位樁,減小了挑梁穿外墻時所需預留洞的高度,減小了對結構的影響。

5)針對建筑鋼筋混凝土外墻轉角處主筋密集,型鋼挑梁貫穿困難的情況,開發了轉角處不穿墻構造,避免了對主體結構的損傷。

5 結 語

該技術成功解決了建筑施工中懸挑型鋼錨固螺栓、連墻件、定位樁等無法拆除和無法重復利用的技術問題。同時設計了底層防護板,減小了外架搭設中的安全風險,有利于安全施工。針對建筑鋼筋混凝土外墻轉角處主筋密集,型鋼挑梁貫穿困難的情況,開發了轉角處不穿墻構造,避免了對主體結構的損傷。該技術取得了顯著的經濟、社會效益,符合綠色施工理念,具有很好的推廣應用價值。

[1] 方光秀, 吳海花, 金龍植,等. 懸挑型腳手架鋼梁和斜拉鋼絲繩組合作用分析與應用[J]. 施工技術,2012(23):83-86．

[2] 孫蘭敏, 賈峰, 張德友. 懸挑式腳手架在高層建筑中的應用[J]. 寧夏工程技術, 2003, 2(4):374-376．

[3] 毛桂余. 某工程外墻懸挑腳手架搭設方案[J]. 江蘇建材, 2010(2):48-51．

[4] 周杰, 張成林, 汪燕. 建筑施工外腳手架懸挑型鋼可拆卸式螺栓錨固及卸荷施工技術[J]. 施工技術,2015, 44(16):122-125．

[5] 中國建筑科學研究院，江蘇南通二建集團有限公司.JGJ 130—2011建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范[S]. 北京：中國建筑工業出版社, 2011．

Construction Technology of the Profile Steel Suspending Scaffolds in Type of Building Implement

ZHANGYu

2017-03-24

張 宇(1981—),男,浙江杭州人,工程師,從事建筑工程技術管理工作。

TU731.2

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1008-3707(2017)06-0027-06