承插型輪扣式腳手架在化工行業(yè)高大模板支架中的應用

段多石

中海油惠州石化有限公司工程部 廣東惠州 516082

近年來，化工裝置的生產(chǎn)能力不斷提高，越來越多的大型化工設備被廣泛應用。由于這些大型化工設備具有體積大、質(zhì)量大、荷載大和振動頻率高等特點，支撐設備的框架常采用鋼筋混凝土結構。施工鋼筋混凝土結構的模板支架常采用門式、扣件式、碗扣式、鋁合金和承插型盤扣式等類型的腳手架。由于高大鋼筋混凝土設備框架支撐需求的腳手架工程量大、安全可靠性要求較高等特點，嚴重限制了施工進度，同時也增加了工程成本。本文所介紹的承插型輪扣式模板支架屬于一種新型鋼管腳手架，受力性能合理，安全性與穩(wěn)定性好，且具有構造簡單、搭拆快捷、節(jié)時省力、安全可靠、提高工效等特點，較為科學先進、合理經(jīng)濟。經(jīng)過在某化工企業(yè)的線性低密度聚乙烯(LLDPE)裝置中的實踐應用，為承插型輪扣式模板支架在化工行業(yè)施工中提供了較為成功的經(jīng)驗。

1 工程概況

某化工廠區(qū)的LLDPE裝置所在區(qū)域的持力層為中風化砂礫巖，區(qū)域內(nèi)布置有擠壓造粒廠房、成品包裝廠房、種子床和摻混料倉等4座鋼筋混凝土框架結構的高大構筑物（見表1）。

2 方案的確定

LLDPE裝置的4座構筑物的層高均超過10m，地基條件較好，擬采用扣件式鋼管腳手架或承插型輪扣式腳手架搭設高大模板支架，從安全性、經(jīng)濟性和綜合性等方面進行比選，最終確定最佳方案。

表1 構筑物情況表

承插型輪扣式腳手架是按照《建筑施工承插型輪扣式模板支架安全技術規(guī)程》的標準加工生產(chǎn)，桿件采用高強度低合金鋼管，輪扣盤采用沖壓整體成型或鑄鋼制造，立桿鋼管規(guī)格不小于Ф48.3mm×3.6mm，規(guī)格有 0.3～3.0m，；水平桿鋼管規(guī)格不小于Ф48.3mm×3.0mm，規(guī)格有0.6～1.2 m。立桿采用連接套管連接，水平桿與立桿通過利用水平桿的端插頭鍥入焊接于立桿上的輪扣盤進行連接，剪刀撐是用扣件將鋼管與水平桿、立桿進行連接[1]。

2.1 安全性

扣件式腳手架采用普通鋼管，壁厚2.5～3.2mm；承插型輪扣式腳手架采用高強度低合金鋼管，壁厚3.0～3.6mm。承插型輪扣式腳手架的立桿連接采用同軸心承插，是節(jié)點在框架平面內(nèi)的連接方式，承受能力強、整體剛度大、整體穩(wěn)定性強，且輪扣盤具有很強的具有抗彎、抗剪和抗扭能力[2]。水平桿與立桿之間具有可靠的雙向自鎖能力：一是水平桿與立桿在連接片的鎖緊功能，主要靠設計結構來實現(xiàn)和保證，減少了扣件式腳手架靠人工鎖緊的缺點，最大限度地降低了人工這一不穩(wěn)定因素；二是在同一節(jié)點處多個水平桿與同一立桿的聯(lián)接鎖緊形式由傳統(tǒng)的互鎖式變成了單個獨立、互不干攏的自鎖形式。因扣件式腳手架在同一節(jié)點上，當一水平桿鎖緊松開后，另外的水平桿與立桿的鎖緊也會被破壞[3]。兩相對比，承插型輪扣式腳手架性能更穩(wěn)定、更安全。

2.2 高效性

承插型輪扣式腳手架構造簡單，拆裝簡便、快速，其搭拆速度是扣件鋼管腳手架的8～10倍，是碗扣式腳手架的2倍以上[4]；操作流程便于工人掌握，支搭、拆除工作效率比傳統(tǒng)的扣件式鋼管腳手架高，工人用一把鐵錘即可完成全部作業(yè)[5]。

2.3 經(jīng)濟性和綜合性

（1）承插型輪扣式腳手架無任何活動零配件，只由立桿、水平桿兩類構件組成，且桿件全部在工廠內(nèi)制成。這樣，一方面最大限度地防止了傳統(tǒng)腳手架活動零配件易丟失、易損壞的問題，減少施工單位的經(jīng)濟損失；另一方面，因無任何活動鎖緊件，承插型輪扣腳手架在使用中各個節(jié)點所受的拉力和壓力呈合理的分布狀態(tài)，受力性質(zhì)合理，保證其具有很好的剛度和整體穩(wěn)定性，從而最大限度地防止了傳統(tǒng)腳手架上活動鎖緊件造成的不安全隱患[4]。

（2）承插型輪扣式腳手架水平桿根據(jù)工程情況可提前拆下周轉(zhuǎn)使用，從而可節(jié)省材料，減緩材料占用的資金壓力，真正做到節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟、實用。

（3）輪扣式腳手架是直插到位，插頭與輪插盤直接楔緊，無需其他構件。由于不用螺栓連接，構件經(jīng)碰耐磕，即使出現(xiàn)銹蝕也不影響拼拆使用，因而使用壽命較長，同時也避免了配件丟失現(xiàn)象[5]。

綜上所述,使用承插型輪扣式腳手架在大幅度提高安全系數(shù)和工作效率的同時,還具有降低施工成本等優(yōu)點，故選用承插型輪扣式腳手架進行模板支架的搭設。

3 施工工藝

該LLDPE裝置的4座高大構筑物中，擠壓造粒廠較具典型性，因此以擠壓造粒廠房為例說明承插型輪扣式模板支架在化工行業(yè)的應用。

擠壓造粒廠總高98.3m，其中31.7m以上為型鋼結構，31.7m以下為鋼筋混凝土框架-剪力墻結構。設置了 4個框架結構層，首層高度11.8m，二層高度7.0m，三層高度6.0m，四層高度6.9m，四周為剪力墻圍護。其框架結構中最大的梁截面為KL700×1300（二層）、KL700×1500（三層）、KL600×1200（四層），樓板厚120mm，混凝土強度等級為C40。

3.1 架體基礎

擠壓造粒廠房首層布置大型擠壓機設備。廠房及設備基礎施工完成后，室內(nèi)外的基礎外側分層回填了5m厚的級配砂石，在級配碎石上又澆筑了10cm厚的C20混凝土作為搭設滿堂式模板支架的基礎，地基承載力能滿足受力要求。

3.2 搭設與拆除工藝

3.2.1 搭設工藝

承插型輪扣式模板支架的施工流程為：場地平整、夯實→基礎承載力試驗、材料配備→定位→設置通長墊板、底座→立桿→縱、橫向掃地桿→縱、橫向橫桿→剪刀撐→鋪腳手板→可調(diào)托架安裝→梁、板模板安裝→扎梁、板筋→澆筑混凝土。

3.2.2 拆除工藝

因梁跨度均大于8m，高大模板支架拆除前須經(jīng)項目技術負責人同意后方可拆除，立桿拆除前混凝土強度應達到設計要求或符合《混凝土結構工程施工規(guī)范》（GB50666）的相關規(guī)定。作業(yè)層混凝土澆筑完成前，嚴禁拆除下層模板支架水平桿；拆除作業(yè)應根據(jù)先搭后拆、后搭先拆的原則按順序自上而下逐層拆除，嚴禁上下兩層同時拆除；設有附墻連接件的模板支架，連接件隨支架逐層拆除，嚴禁先將連接件全部拆除后再拆除支架。

3.2.3 構造要求

（1）立桿：樓板立桿間距為900mm×900mm，步距1200mm；當梁寬度為500mm時，梁底立桿間距為900mm×900mm，沿梁的寬度方向加一根立桿；當梁寬度大于500mm時，梁底立桿間距為1200mm×1200mm，步距1200mm，沿梁的寬度方向增加2根立桿。立桿底部設置槽鋼墊板，墊板長度不小于2跨。立桿用連接套對接，相鄰立桿的接頭位置不宜設置在同步內(nèi)。梁支架搭設橫截圖見圖1。

（2）水平桿：模板支架水平桿按步縱橫向通長滿布設置，底部水平桿距地高度為300mm，水平步距為1.2m。

（3）剪刀撐：模板支架支撐高度均大5m，采用有剪刀撐框架式支撐結構。剪刀撐采用扣件式鋼管進行搭設，采用扣件與立桿固定：豎向剪刀撐在模架外側周圈連續(xù)布置，模架中間縱、橫向分別連續(xù)布置；水平剪刀撐在頂部、底部連續(xù)設置。剪刀撐與水平線的夾角為45°～60°。

（4）可調(diào)托撐：頂部安裝可調(diào)托撐。可調(diào)托撐伸出頂層水平桿的懸臂長度嚴禁超過650mm，可調(diào)托座插入立桿長度不得小于200mm。

（5）模板：模板采用厚度16mm的優(yōu)質(zhì)多層覆膜木模板，采用5cm×10cm方料做水平向龍骨，龍骨外豎向每間隔600mm配置2根Φ48鋼管，高度大于700mm的梁側模用Φ12穿墻螺栓固定，與穿墻螺栓緊固成整體。

圖1 梁支架搭設橫截圖

（6）系統(tǒng)拉結：施工時同步搭設梁、柱、剪力墻及板的模板支架，各構件之間進行可靠連接。混凝土澆筑時先行澆筑柱、剪力墻，達到一定強度后再澆筑梁、板，目的是梁、板的模板支架與周圍已建成的結構進行可靠連接，以增強系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。模板支架系統(tǒng)為獨立系統(tǒng)，禁止與腳手架、卸料平臺等架體相連。

4 模板支架計算及依據(jù)

模板支架計算主要參考《建筑施工手冊》(第四版)（GB50009-2001）、《 鋼 結 構 設 計 規(guī) 范 》（GB50017-2003）、《 建 筑 結 構 荷 載 規(guī) 范 》（GB50009-2012）和《建筑施工承插型輪扣式模板支架安全技術規(guī)程》（T/CCIAT 00003-2019）等相關規(guī)范、規(guī)程；模板支架結構設計安全計算的內(nèi)容主要為模板和主、次楞梁等構件的強度與撓度驗算、立桿穩(wěn)定性驗算、抗傾覆驗算和地基承載力驗算。經(jīng)過相關驗算，各參數(shù)均能夠滿足要求。

5 結束語

本工程的主體結構按原定計劃施工完畢，拆除模板后經(jīng)檢測，外觀質(zhì)量能夠滿足規(guī)范要求。經(jīng)測算，擠壓造粒廠房面積每層面積約840m2，使用承插型輪扣式腳手架后，10—15名普工可以在2d內(nèi)搭設完成，工效比扣件式腳手架提高1倍，為后續(xù)工程的順利實施提供了保障。

實踐證明，承插型輪扣式模板支架能夠保證施工安全、質(zhì)量和進度，且可節(jié)約成本，值得在石化行業(yè)中大力推廣。