架空送电线路架线跨越施工中钢管脚手架的应用及计算

2013-03-16丁希权

机电信息 2013年9期

丁希权

（甘肃送变电工程公司，甘肃兰州730050）

0 引言

近年来，在送电线路工程放线跨越运行电力线、高速公路、电气化铁路、民房等高风险施工项目中，脚手架在架线工程中被广泛使用。并且，按照施工技术管理的要求，技术人员把钢管脚手架的应用作为技术措施也列入到了工程施工组织设计文件内。但是，一般这部分内容在施工组织设计内并无详细叙述和计算过程，不符合施工的实际要求，没有计算依据，仅仅是凭施工人员的经验施工。针对这一现状，下面进行架空送电线路脚手架跨越施工的技术研究。

1 钢管脚手架的构成和要求

扣件式钢管脚手架是以横向横杆、纵向横杆、立杆、脚手板和剪刀撑、扫地杆、底座、拉撑件以及连接它们的扣件组成的一种钢管脚手架。

1．1 钢管

脚手架钢管应采用现行国家标准《直缝电焊钢管》或《低压流体输送用焊接钢管》规定的3号普通钢管，其质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》规定。脚手架钢管的尺寸应符合规范要求，每根钢管的最大质量不应大于25 kg，宜采用48 mm×3．5 mm钢管，钢管上严禁打孔。

1．2 扣件

扣件式钢管脚手架应采用可锻铸铁制作的扣件，其材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》的规定，采用其他材料制作的扣件，应经试验证明其质量符合该标准的规定后方可使用。脚手架采用的扣件，在螺栓拧紧扭力矩达65 N·m时，不得发生破坏。

2 扣件式钢管脚手架设计计算

扣件式钢管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。一般进行的计算为：纵向、横向水平杆等受弯构件的强度和连接扣件的抗滑承载力计算、立杆的稳定性计算、立杆地基承载力计算。

2．1 荷载计算

在送电线路施工中，作用在扣件式钢管脚手架上的荷载除有顶端绝缘网荷载自重、风荷载、操作人员体重、脚手架对地拉线重力和扣件式钢管脚手架自重力外，还应充分考虑牵引绳、导线通过越线架上方时的重力、摩擦力和瞬间冲击力。各种荷载的作用部位和分布可按实际情况采用。扣件式钢管脚手架荷载的传递顺序为：脚手板→横向横杆→纵向横杆→立杆→垫块→地基。

2．2 纵向、横向水平杆的抗弯强度计算

纵向、横向水平杆的抗弯强度计算公式为：

式中，δ为抗弯强度；m为弯矩设计值，横向、纵向水平杆的内力一般按照二跨连续梁计算弯矩（如特殊情况可按多跨连续梁弯矩计算）；w为截面模量；［f］为钢材的抗弯强度设计值。

2．3 纵向、横向水平杆的扰度计算

纵向、横向水平杆的扰度计算公式为：

式中，υ为扰度；q为纵向、横向水平杆上的等效均布荷载；l为纵向、横向水平杆的跨度；e为钢材的弹性模量；i为纵向、横向水平杆的截面惯性矩；［υ］为容许扰度。

2．4 连接扣件的抗滑承载力计算

纵向、横向水平杆与立杆连接时，其扣件的抗滑承载力应符合下式规定：

r≤［r］

式中，r为纵向、横向水平杆传给立杆的竖向作用力；［r］为扣件抗滑承载力设计值。

2．5 立杆的稳定性计算

立杆的稳定性计算公式为：

σ＝n／φa≤［f］

式中，n为支架计算立杆的轴向力设计值，n＝1．2∑ngk＋1．4（∑ngk为支架自重、拉线自重及拉线产生的轴向力的总和）；φ为轴心受压构件的稳定系数，应根据长细比λ取值，当λ＞250时，φ＝7 320／λ2；a为立杆的截面面积；［f］为钢材的抗弯强度设计值。

2．6 立杆地基承载力计算

根据在现场对脚手架的实验结果，荷载板底面的应力与其沉量的关系以及在荷载作用下地基土的变形情况，如果荷载应力突增时，地基承载变形将发生突变，丧失地基承载力。所以立杆基础底面的平均压力一定要满足下式要求：

p≤［fg］

式中，p为立杆基础底面的平均压力；［fg］为地基承载力设计值。

3 施工要求

3．1 准备

（1）现场技术负责人应按施工组织设计和脚手架施工作业指导书中有关脚手架施工的要求，向架设和使用人员进行技术安全交底。（2）应按施工措施要求对钢管、扣件、脚手板等进行检查验收，不合格产品不得使用。（3）经检验合格的构配件应按品种、规格分类，堆放整齐、平稳，堆放场地不得有积水。（4）应清除搭设场地杂物，平整搭设场地，并使排水畅通。（5）当脚手架基础下有设备基础、管沟时，在脚手架使用过程中不应开挖，否则必须采取加固措施。

3．2 地基

（1）脚手架地基现场必须根据脚手架搭设高度、搭设地点及搭设场地土质情况进行分析选择。（2）脚手架底座底面标高宜高于自然地坪50 mm。（3）脚手架与被跨越物的距离应满足电力安全操作规程的相关要求。

3．3 搭设

（1）脚手架的搭设高度要满足被跨越物的安全距离。（2）每搭完一步脚手架后，应按规定校正步距、纵距、横距及立杆的垂直度。（3）钢管垫板均应准确地放在定位线上，宜采用长度不少于2跨、厚度不小于50 mm的木垫板，也可采用槽钢。（4）立杆搭设严禁将外径48 mm与51 mm的钢管混合使用，相邻立杆的对接扣件不得在同一高度内，错开距离应符合要求。（5）纵向水平杆搭设在封闭型脚手架的同一步中，纵向水平杆应四周交圈，用直角扣件与内外角部立杆固定。（6）纵向、横向扫地杆搭设应符合要求。（7）剪刀撑、横向斜撑搭设应随立杆、纵向和横向水平杆等同步搭设，各底层斜杆下端均必须支承在垫块或垫板上。（8）扣件规格必须与钢管外径（48 mm或51 mm）相同；螺栓拧紧扭力矩不应小于40 N·m，且不应大于65 N·m；在主节点处固定横向水平杆、纵向水平杆、剪刀撑、横向斜撑等用的直角扣件、旋转扣件的中心点的相互距离不应大于150 mm；对接扣件开口应朝上或朝内，各杆件端头伸出扣件盖板边缘长度不应小于100 mm。

3．4 拆除

（1）拆除脚手架应全面检查脚手架的扣件连接、支撑体系等是否符合构造要求。应根据检查结果补充完善施工中的拆除顺序和措施，经批准后方可实施，应由现场技术负责人进行拆除安全技术交底，应清除脚手架上杂物及地面障碍物。（2）拆除脚手架时，拆除作业必须由上而下逐层进行，严禁上下同时作业。当脚手架采取分段、分立面拆除时，对不拆除的脚手架两端，应先按规定设置连接件和横向斜撑加固。

3．5 安全

（1）脚手架搭设人员必须持有送电线路登高架设作业证书，上岗人员应定期体检，合格者方可持证上岗。（2）搭设脚手架人员必须戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋。（3）脚手架的构配件质量与搭设质量，应按规定进行检查验收，合格后方准使用。（4）当有六级及以上大风和雾、雨、雪天气时应停止脚手架搭设与拆除作业。雨、雪后上架作业应有防滑措施。（5）脚手架在现场的使用过程中，要设专人看护，定期进行安全检查与维护。（6）在脚手架使用期间，严禁拆除主节点处的纵、横向水平杆，纵、横向扫地杆。（7）不得在脚手架地基处及其邻近处进行挖掘作业，否则应采取安全措施。（8）搭设被跨越物是带电线路时，要设专人进行现场监护，要有防人身触电的有效措施。（9）搭拆脚手架时，地面应设围栏和警戒标志，严禁非操作人员入内。