第３１卷 第２期 云南水力发电 ＹＵＮＮＡＮ ＷＡＴＥＲ ＰＯＷＥＲ 高边坡施工排架的搭设与荷载计算 顾兴宇 （中国水利水电第十四工程局有限公司，云南 昆明６５００４１） 摘要：脚手架在工程施工中应用广泛，脚手架的搭设方案与荷载计算是脚手架搭设前的理论依据。文中对实际工程中高边坡施工排 架的搭设关键点进行阐述，并对排架的荷载进行详细周密的受力分析与计算。长河坝电站大坝下游左岸雾化区边坡开挖与支护的排架 度５０ｍ，２０１３年７月投入使用，为期约４个月，完成边坡开挖支护施工，运行良好。 关键词：高边坡；施工排架搭设；荷载计算 中图分类号：ＴＶ５１２；ＴＵ７３１．２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００６－３９５１（２０１５）０２－００１１－０３ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－３９５１．２０１５．０２．００４ １ 排架搭设构配件及材料 １．１钢管 排架各杆件均采用外径４８ｒａｍ、壁厚３．５ｍｍ 形或梅花型布置，其距离不得大于表ｌ的规定。 连墙杆要求施工质量可靠，锚筋长度要求深入 地层不小于１．Ｏｍ，外露０．５ｍ，下倾４５。，注 Ｍ２０～Ｍ３０水泥砂浆。 表１连墙锚杆布置距离 ｍ 的焊接钢管或者３号普通钢管，采用现行ＧＢ／ Ｔ１３７９３ 直缝电焊钢管 或者ＧＢ／Ｔ１３０９２ 低 压流体输送用焊接钢管》，质量应符合现行ＧＢ／ Ｔ７００（（碳素结构钢 技术要求的Ｑ２３５一Ａ级钢规定。 钢管应外表平直光滑，无裂纹、分层、变形扭曲、 打洞截口以及腐蚀程度小于０．５ｒａｍ。 １．２扣件 ２．３排架剪刀撑的设置 ５０ｍ以下的排架除两端设剪刀撑外，中间每 间隔６～１２ｍ设１道。剪刀撑应联系３～４根立 对钢管排架杆件进行连接的扣件，采用 可锻铸铁制成，共材质要求符合现行国家标准 杆，斜杆与地面夹角在４５。～６０。之间。剪刀撑 ＧＢ １ ５８３ １ 钢管排架扣件 的规定，螺栓拧紧扭力 矩达６５Ｎ・ｍ时，不得破坏。严禁使用有变形、 裂纹、滑丝、砂眼等疵病的扣件。 应沿架高连续布置，在相邻两排剪刀撑之间，每 隔１０～１５ｍ高加设１组长剪刀撑，剪刀撑的斜杆 除两端用旋转扣件与排架的立杆或大横杆扣紧外， 在中间应增加２～４个扣接点。每榀上下连墙锚 杆布置斜撑。 ２．４钢管排架的杆件采用扣件搭接 大横杆、立杆、剪刀撑搭接长度不少于 ２排架搭设措施 ２．１排架搭设规格及顺序 边坡排架施工根据现场边坡坡度实际情况， 坡比不大于１：１时采用２排排架，贴坡进行搭设， 坡度较陡，坡比大于１：ｌ时，排架搭设采用３排 ５０ｃｍ，且不少于３个扣件加固。立杆必须采用带 轴心一字扣对接，相邻立杆接头不得设于同步内， 立杆接头与中心节点相距不大于５０ｃｍ。立杆的垂 排架，立杆的纵距及横距设置为１．５ｍ、大横杆及 小横杆的间排距都为１．５ｍ。大横杆的步距设置为 １．５ｍ。 直偏差不应大于架高的１／３００，并同时控制其绝对 偏差值： ２０ｍ＜架高≤５０ｍ时，绝对偏差值为不大干 ７５ｍｍ； ２．２排架连墙锚杆设置 排架搭设排架与建筑物岩体或边坡必须采 用柔性连墙杆连接，可按２步３跨或３步３跨矩 ３排架设计、校验计算 该排架按３排排架进行校验计算，排架校验 ｝ 收稿日期：２０１５－０２－０８ 作者简介：顾兴宇（１９８４一），男，黑龙江伊春人，工程师，主要从事水利水电工程技术管理工作。 云南水力发电 ２０１５年第２期 计算采用１跨的形式以最大受力局部进行校验计 算。脚手架的承载能力按概率极限状态设计法的 要求，采用分项系数设计表达式进行设计，进行 下列设计计算：①１跨排架永久荷载Ｇｋ；②ｌ跨 排架最大可变荷载 ；③纵横向水平杆的抗弯强 度；④纵横向水平杆的挠度验算；⑤１跨立杆稳 定性验算；⑥地基承载力验算。 ３．１荷载计算 该排架每跨间距为１．５ｍ，排距为１．５ｍ，每 跨立杆根数为６根，排架以最大高度５０ｍ进行验 算；对排架进行受力分析，排架主要承受永久荷 载和可变荷载，其中永久荷载由排架自质量（立杆、 水平杆、扣件）和构配件自质量（脚手板、栏杆、 安全网、挡脚板）组成，可变荷载由施工荷载（作 业层人员、材料、器具）和风荷载组成。 ３．１．１永久荷载 １）永久荷载。永久荷载Ｇｋ＝排架自质量 Ｇｋ】＋配构件自重Ｇｋ２ ２）排架重力Ｇ 排架自重由架管自重Ｇ 和扣件自重Ｇ 组成，按加密排架横向间距Ｌｂ和 纵向间距厶均为１．５ｍ搭设，每３．３７５ｍ。排架 需用１８ｍ架管，每１．５ｍ需用１个直角扣件和每 ６．８５ｍ需用１个旋转扣件，每个直角扣件和旋转 扣件的标准重力分别为１３．２Ｎ／个和１４．６Ｎ／个， ４８×３．５架管每ｍ标准重力为３８．４Ｎ／ｍ。计算 得 Ｇｋｌ＝２４．６ｋＮ ３）配构件自质量Ｇｋ：。按４个作业层进行计算： 每个作业层满铺竹跳板并设栏杆、挡脚板，竹夹 板规格为：长×宽×厚＝３．０ｍ×０．２５ｍ×０．０５ｍ。 安全网在排架范围内全部挂设。竹跳板标准重力 为：０．３５ｋＮ／ｍ ，根据 建筑施工扣件式钢管排 架安全技术规范 表４．２．１－１查得。栏杆、挡脚 板准重力：０．１４ｋＮ／ｍ ，根据 建筑施工扣件式 钢管排架安全技术规范 表４．２．１－２查得。安全 网标准重力：０．０１ｌｋＮ／ｍ 。计算得： Ｇｋ２＝１．４６ｋＮ Ｇｋ＝Ｇｋ１＋Ｇｋ２＝２６．０６ｋＮ ３．１．２可变荷载 １）施工荷载Ｑｋ 。作业层人员标准重力： ８００Ｎ／人根据 建筑施工扣件式钢管排架安全技 术规范》表Ａ－２查得，按在排架上同时作业人员 最多的情况考虑即按１２人计。设备标准重力：按 ４台钻机同时作业计，每台标准重力为１００００Ｎ。 材料、器具质量：钻杆按每台钻机１５ｍ配置，每 根 ４２×１．０ｍ标准钻杆重力为１００Ｎ／根，钻具按 ２套／台配置，每套钻具标准重力１０００Ｎ／套。计 算得： Ｑｋｔ＝６３．６ｋＮ ２）风荷载Ｑ 排架属于半封闭式，排架搭 设最大高度约５０ｍ，每个连墙点的覆盖面积为ｌ６ ｍ ＜４０ｍ ，根据（（建筑施－ｒ：￣ｎ件式钢管排架安全 技术规范》４．３．２条和６．４规定可以不考虑风载影 响。但是为了确保排架在使用过程中的安全，综 合考虑在施工荷载基础上乘１．２的安全系数。计 算得： Ｏｋ２＝７６．３２ｋＮ Ｑｋ１＝１３９．９２ｋＮ ３．２杆件验算 ３．２．１纵横向水平杆的抗弯强度 按最大承载区排架进行验算，综合考虑排架 整体组合效应，从排架整体受力分析，底层排架 是受力危险部位，以底层排架分析计算。排架总 荷载均匀作用在底层长１．５ｍ宽１．５ｍ的平台上。 作用在横向水平杆线荷载，见图ｌ。 ｑｋ＝（Ｑｋ＋Ｑｋ）／（１．５×１．５）×Ｌａ／２＝５５．３２ｋＮ 图１横向水平杆线荷载图 作用在横向水平杆线荷载设计值： ｇ＝（１．２Ｑｋ＋１．４Ｑｋ）／（１．５×１．５）×Ｌ ／２＝７５．７２ｋＮ １）横向水平杆抗弯强度验算式： ＝ ≤ｆ＝２０５Ｎ／ｍｍ （卜钢管的抗弯强度设 计值） Ｍ＝Ｉ．２ＭＧＫ＋１．４∑ＭＱＫ＝６３．１１７ｋＮ ＝Ｍ／ ＿＿１２４Ｎ／ｒａｍ２＜ｆ＝２０５Ｎ／ｍｍ 满足规范要求。 （ ４８×３．５钢管截面模量 Ｗ＝５．０８ｃｍ ）据（《建筑施工扣件式钢管排架安全 技术规范》附录Ｂ表Ｂ得。 ２）纵向水平杆抗弯强度验算。 ａ：Ｍ／Ｗ≤ｆ＝２０５Ｎ／ｍｍ２ 横向水平杆传给纵向水平杆的集中力Ｆ，见图， ｇ ／２，按３跨简支梁算，则 ＝０．２１３Ｆ Ｌ 顾兴字 高边坡施工排架的搭设与荷载计算 ａ＝Ｍｍ ／Ｗ＝２１．４ Ｎ／ｍｍ ＜ｆ＝２０５Ｎ／ｍｍ ， 安全。 ４８×３．５钢管抗剪承载力为２９ｋＮ，远大于抗 滑力８ｋＮ，故不必验算钢管抗剪力。 卜— Ｌ 图２纵向水平杆荷载图 ３．２．２纵横向水平杆的挠度验算 纵横向水平杆的挠度验算： ≤［ ：Ｌ／１５０ 且不大干１０ｍｍ。 横向水平杆，简支梁ｖ＝５ｏ￣￣Ｊ３８４ Ｅ ９．１ｍｍ ＜ １５０—１０ｍｍ，安全。其中跨度Ｖ＝Ｉ．５ｍ（Ｅ一 钢材的弹性模量，取２．１×１０５Ｎ／ｍｍ ；钢管的惯 性矩Ｉ＝１２．１９ｃｍ ），据 建筑施工扣件式钢管排 架安全技术规范 附录Ｂ表查得。 纵向水平杆，Ｖ＝（Ｆｋ厶／ｌＯＯ ×１．６１５ Ｆｋ为集中力标准值，Ｖｋ＝ｑＺ，ｂ／２＝３．４１ｋＮ受 力简化见图３ Ｖ＝（ ３／１００ＥＩ）×１．６１５＝６．９１ｒａｍ＜ ［ ］＝Ｌ／１５０＝１０ｍｍ安全。 圈３集中力受力简化图 ３．２．３立杆稳定性验算 立杆稳定性验算以一跨６根立杆最大受力进 行验算。 验算长细比：２＝Ｌ ０／ｉ＝ ｈ／ｉ＝１．１ ５５×１．６ Ｘ １．５／１．５８＝１７５．４４（ｋ、 、 取值根据 建筑施工 扣件式钢管排架安全技术规范 ５．３．３条和附录Ｂ 表查得）。 由 根据 建筑施工扣件式钢管排架安全技 术规范 附录Ｃ查取（６值， ＝０．２３０。 计算轴向力Ｎ： 不组合风载时：Ｎ＝Ｉ．２（ＮＧｋ ＋ⅣＧｋ ）＋ １．４∑ⅣＱｋ＝２２７．１６ｋＮ 验算公式：ｆ。＝Ｎ／６＜／‘ ＝Ｎ／６Ａ＝２２７．１６／６＝３７．８６ＫＮ ２０５Ｎ Ｘ ４８９／１０００＝１００．２４５ｋＮ，稳定（厂为一根立杆最大 承载力）。 ４８×３．５钢管截面积Ａ由（（建筑施 工扣件式钢管排架安全技术规范》附录Ｂ表查得 Ａ＝４．８９ｃｍ 。 ３．２．４地基承载力验算 立杆基础底面的平均压力应满足：Ｐ≤垃 其中尸为立杆基础底面的平均压力： Ｐ＝ＮＯ／Ａ＝（７７８．１６＋２２２．３）／１．５×１．５） 地基承载力设计值： ： × ＝０．４×１ ５０＝６０ｋＮ／ｍ２＞．１７ｋＮ／ｍ２， 地基承载力的计算满足要求。 由 建筑施工扣 件式钢管排架安全技术规范 ５．５．３条按碎石土取 值 ＝０．４，地基承载力标准值 由 建筑地基基 础设计规范 （ＪＧＪ７）附录五查得。 ４结语 承重或高施工排架搭设前，先对排架的搭设 的形式进行评估，确定初步搭设措施，经考虑确 定最终搭设方案，方案中排架的设计及校验计算 必须通过后，经相关部门审批后再执行搭设。施 工脚手架的搭设应从材料环节开始控制；脚手架 搭设，在临空或临边处，采用挡脚板及安全网对 临空或临边处进行严密防护，施工平台及通道部 位，脚手板应平铺满铺，脚手板探头长度满足相 关规范要求。施工作业人员必须悬挂安全绳并佩 戴相关安全防护用品，方可参与施工作业。脚手 架的间排距、步距严格执行脚手架搭设方案中的 具体要求。 长河坝电站大坝下游左岸雾化区边坡开挖与 支护的排架度５０ｍ，２０１３年７月投入使用，为期 约４个月，完成边坡开挖支护施工，运行良好。 参考文献： ［１］汪正荣，朱国梁．简明施工计算手册【Ｍ］．３版．北京：中国建筑工 业出版社，２００５． 【２］金永祯．建筑施工手册［Ｍ】．３版．北京：中国建筑工业出版 社，１９９９． ［３】ＪＧＪ１３０－－２００１，Ｊ８４－２００１建筑施工扣件式钢管排架安全技术规范［ｓ］． ［４］ＪＧＪ５９－９９建筑施工安全检查标准［Ｓ］． ［５ ＪＧＪ１３０ ２００１建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范［５］Ｓ】． 【６】ＪＧＪ８０－９１建筑施工高处作业安全技术规范［Ｓ］．
