泵閘工程高支模腳手架設計施工技術要點

蔡華欽

摘 要：本文以新建躍進泵閘泵站工程廠房高支模腳手架施工項目為例，詳細闡述了泵閘工程腳手架搭設方案設計及安全穩(wěn)定性驗算，進而總結分析了高支模腳手架施工技術要點，確保腳手架搭設安全穩(wěn)定，工程順利推進。

關鍵詞：泵閘工程；高支模；腳手架施工

1 工程概況

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

本工程梁板施工高支模相關參數統(tǒng)計如下：

本工程支架搭設高度超過8m，根據國家規(guī)范相關規(guī)定，屬于高大支撐模板系統(tǒng)，需按有關規(guī)定編制專項施工方案。

本文選取最具代表性的危險梁板閘室9.5m平臺的主梁L4進行高支模分析研究驗算，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體系方案設計

本工程高大模板支撐施工采用鋼管腳手架（扣件式）搭設支撐體系。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、橫向水平間距設定分別為0.9m、根據具體實際梁斷面圖確定。閘室板模下腳手架立桿縱向、橫向水平間距設定均為0.6m，梁模下立桿縱向水平間距設定分別為0.6m、根據具體實際梁斷面圖確定。泵閘上部結構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、根據具體實際梁斷面圖確定。

（2）水平桿

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

（3）剪刀撐

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

水平方向：掃地桿層設置一道水平剪刀撐、頂層設置一道水平剪刀撐、中間每隔三步設置一道水平剪刀撐，設置間距小于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置之字型人行斜道，坡度1：3，寬度1.2m。

（5）立桿基礎

閘室5.0m梁板的立桿基礎為1.2m閘室鋼筋砼底板；泵閘上部結構高支模立桿基礎為5.0m鋼筋砼頂板。

3 主梁L4高支模方案設計

L4為閘室主要結構梁，梁兩側間距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對拉螺桿支撐，距離梁底高度分別為150mm、475mm、800mm。其梁高支模設計如圖1：

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

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

4 主梁L4支架穩(wěn)定性計算復核

（1）計算參數

構造參數：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長度a-0.10（m）；橫桿步距h-1.60（m）；板底承重立桿排距Lb-0.60（m）；梁支撐架搭設高度H-11.5（m）；梁兩側立桿間距1.2（m）；承重架支撐形式；梁底增設承重立桿根數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：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）；新澆混凝土側壓力-17.8（kN/m2）；混凝土振搗對梁底模荷載-2.0（kN/m2）；混凝土振搗對梁側模荷載-4.0（kN/m2）；

鋼管材料參數：見表2

（2）梁底支撐小橫桿受力穩(wěn)定驗算

經過連續(xù)梁的計算得到：

支座力：N1=N4=0.67 kN；N2=N3=6.789 kN；

最大彎矩 Mmax=0.294 kN·m；

最大撓度計算值 Vmax=0.194 mm；

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

（3）扣件抗滑移的計算

扣件的抗滑承載力計算公式（規(guī)范5.2.5）：

R ≤ Rc

其中 Rc取16.00 kN；

計算過程中R取最大支座反力，通過以上計算得到 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)定性驗算

立桿的穩(wěn)定性計算公式：σ = N/（φA）≤[f]

其中σ：鋼管立桿軸心受壓應力計算值（N/mm2）；

N：立桿的軸心壓力設計值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，由長細比 lo/i 查表得到；

根據《扣件式規(guī)范》，立桿計算長度lo有兩個計算公式lo=kμh和lo=h+2a，

K：計算長度附加系數，取1.163；

μ：計算長度系數，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；

計算得細長比lo/i = 3163.36 / 15.9 = 199；

查表得到φ= 0.182；

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

5 結論

綜上，根據高支模腳手架設計過程，從典型斷面選擇至各參數選取，高支模腳手架設計和施工過程中需注意以下幾點：

第一，腳手架鋼管及扣件材料質量控制。為保證腳手架施工和使用過程中安全、穩(wěn)定，施工前嚴格檢查鋼管及扣件質量，對扣件抗滑性能、抗破壞性能、扭轉剛度性能、抗拉性能、抗壓性能外觀進行檢驗，確保符合相關規(guī)范發(fā)要求，相關參數達到設計參數標準。如鋼管和扣件質量不符合要求，其特征和相關性能系數將達不到方案設計過程中的取值，影響結構安全。

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計是高支模腳手架設計的關鍵點。綜合考慮設計結構形式、荷載特點和施工質量、進度要求，進行間距合理布置后，可通過典型部位的受力驗算再進行優(yōu)化。為了有效提升設計剛度，可在兩個立桿之間通過按步距滿設雙向水平桿。此外，對于頂部以及掃地桿的設計，應該額外增設加強層。掃地桿與水平拉桿需要按照設計與要求完成對接操作，對于剪刀撐的設計往往采用搭接的方式來實現，并且搭接長度需要嚴格控制在1000mm以上。

第三，對于可能存在的梁與樓板之間荷載相差較大的情況，可以通過靈活采用多種不同立桿間距設置的方式進行應對，但是具體實施過程中還需要額外注意將其控制在一個方向變距，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置；當支架中部有加強層或支架很高，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置，但變化不要過多；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平面位置，額外布置一道水平連續(xù)的剪力撐，加強安全性和穩(wěn)定性。

第五，保證作業(yè)隊伍專業(yè)性和方案充分交底、落實。腳手架坍塌事故，往往是由于腳手架搭設不規(guī)范或未按設計方案實施導致，因此，腳手架系統(tǒng)作業(yè)人員需由專業(yè)架子工實施并保證其持證上崗，項目部技術人員對施工人員進行充分的方案技術及安全交底后方可進場施工。

參考文獻

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