泵闸工程高支模脚手架设计施工技术要点

蔡华钦

摘 要：本文以新建跃进泵闸泵站工程厂房高支模脚手架施工项目为例，详细阐述了泵闸工程脚手架搭设方案设计及安全稳定性验算，进而总结分析了高支模脚手架施工技术要点，确保脚手架搭设安全稳定，工程顺利推进。

关键词：泵闸工程；高支模；脚手架施工

1 工程概况

新建跃进泵闸位于上海市长兴岛跃进河与长江交汇处，是集防洪、挡潮、排水及引水于一体的泵闸。泵闸室长20.00m，宽28.20m，采用整体式结构。泵房及闸室均设上部厂房，闸室口门净宽12m，闸底槛顶高程-1.0m，底板厚1.2～2.2m。泵闸的上部结构为框架结构，上部设置吊车梁和桥机。

本工程梁板施工高支模相关参数统计如下：

本工程支架搭设高度超过8m，根据国家规范相关规定，属于高大支撑模板系统，需按有关规定编制专项施工方案。

本文选取最具代表性的危险梁板闸室9.5m平台的主梁L4进行高支模分析研究验算，截面尺寸500*1200，板厚200mm，支架高度11.3m。

2 工程高大支模脚手架搭设体系方案设计

本工程高大模板支撑施工采用钢管脚手架（扣件式）搭设支撑体系。支模脚手架的立杆、纵横杆均选用Ф48×3.0钢管。

（1）立杆

泵室板模下脚手架立杆纵向、横向水平间距设定分别为0.90m、0.78m。梁模下脚手架立杆纵向、横向水平间距设定分别为0.9m、根据具体实际梁断面图确定。闸室板模下脚手架立杆纵向、横向水平间距设定均为0.6m，梁模下立杆纵向水平间距设定分别为0.6m、根据具体实际梁断面图确定。泵闸上部结构板模下脚手架立杆纵向、横向水平间距分别为1.0m、0.9m，梁模下脚手架立杆纵向、横向水平间距分别为0.9m、根据具体实际梁断面图确定。

（2）水平杆

脚手架搭设支撑体系沿纵向设置向水平杆，其与立杆之间采用直角扣件连接。底层水平杠步距设定为1.8m，其他步距设定为1.6m。

（3）剪刀撑

垂直方向：泵室全高沿横向和纵向每跨设置两道垂直剪刀撑；閘室全高沿横向和纵向每跨设置三道垂直剪刀撑；泵闸上部结构全高沿横向每跨设置两道垂直剪刀撑，沿纵向每跨设置四道垂直剪刀撑。垂直剪刀撑下部和上部分别达到基础面和支架最顶层水平杆。垂直剪刀撑设置间距小于6m，且与同已立面上竖向立杆的夹角为45～60度。

水平方向：扫地杆层设置一道水平剪刀撑、顶层设置一道水平剪刀撑、中间每隔三步设置一道水平剪刀撑，设置间距小于6m，且与同一水平面上纵横向水平杆的夹角为45～60度。

（4）人行斜道

支架上附着排架或建筑物上设置之字型人行斜道，坡度1：3，宽度1.2m。

（5）立杆基础

闸室5.0m梁板的立杆基础为1.2m闸室钢筋砼底板；泵闸上部结构高支模立杆基础为5.0m钢筋砼顶板。

3 主梁L4高支模方案设计

L4为闸室主要结构梁，梁两侧间距1.2m布置立杆，底部均匀布置两根立杆，沿梁跨度方向间距0.6m布置立杆，步距1.6m布置横杆；梁底采用间距250mm布置3根主楞，采用单钢管与立杆双扣件连接；梁侧次愣采用间距237mm布置5根50×100mm方木，采用双钢管，并用间距600mmΦ12对拉螺杆支撑，距离梁底高度分别为150mm、475mm、800mm。其梁高支模设计如图1：

施工流程：施工放线→梁底支撑搭设→满堂脚手架搭设→梁底模支设→梁侧模支设→楼板模板支设。

顺梁方向立杆和梁两侧水平杆采用单扣连接，梁底立杆纵向间距0.6m，横向间距根据梁的截面尺寸布置。梁底模板的水平杆件间距根据立杆设置间距的情况布置，一般在竖直方向设置三根水平杆，即底部扫地杆，上部支撑杆和中间拉杆。

4 主梁L4支架稳定性计算复核

（1）计算参数

构造参数：梁截面宽度B-0.5（m）；梁截面高度D-1.2（m）；混凝土板厚度200（mm）；立杆沿梁跨度方向间距La-0.60（m）；立杆上端伸出至模板支撑点长度a-0.10（m）；横杆步距h-1.60（m）；板底承重立杆排距Lb-0.60（m）；梁支撑架搭设高度H-11.5（m）；梁两侧立杆间距1.2（m）；承重架支撑形式；梁底增设承重立杆根数2根；采用的钢管类型为Φ48×3；立杆承重连接方式：双扣件。

荷载参数：新浇混凝土重力密度-24（kN/m3）；模板自重-0.50（kN/m2）；钢筋自重-1.50（kN/m3）；施工均布荷载-2.0（kN/m2）；新浇混凝土侧压力-17.8（kN/m2）；混凝土振捣对梁底模荷载-2.0（kN/m2）；混凝土振捣对梁侧模荷载-4.0（kN/m2）；

钢管材料参数：见表2

（2）梁底支撑小横杆受力稳定验算

经过连续梁的计算得到：

支座力：N1=N4=0.67 kN；N2=N3=6.789 kN；

最大弯矩 Mmax=0.294 kN·m；

最大挠度计算值 Vmax=0.194 mm；

最大应力 σ=65.6 N/mm2<205 N/mm2，因此支撑小横杆的最大应力满足要求！

（3）扣件抗滑移的计算

扣件的抗滑承载力计算公式（规范5.2.5）：

R ≤ Rc

其中 Rc取16.00 kN；

计算过程中R取最大支座反力，通过以上计算得到 R=6.789 kN<16.00kN，因此扣件抗滑承载力的满足要求！

（4）梁底受力最大的支撑立杆稳定性验算

立杆的稳定性计算公式：σ = N/（φA）≤[f]

其中σ：钢管立杆轴心受压应力计算值（N/mm2）；

N：立杆的轴心压力设计值8.334 kN，它包括：横向钢管的最大支座反力6.789 kN；脚手架钢管的自重：N2 = 1.2×0.125×（11.5-1.2）=1.545 kN；

φ：轴心受压立杆的稳定系数，由长细比 lo/i 查表得到；

根据《扣件式规范》，立杆计算长度lo有两个计算公式lo=kμh和lo=h+2a，

K：计算长度附加系数，取1.163；

μ：计算长度系数，取1.7；

为安全考虑，取大值，即：

lo = Max[1.163×1.7×1.6，1.6+2×0.1]= 3.163 m；

计算得细长比lo/i = 3163.36 / 15.9 = 199；

查表得到φ= 0.182；

综上：立杆受压应力为σ=8334/（0.182×424）= 108 N/mm2<205 N/mm2，因此立杆稳定性满足要求！

5 结论

综上，根据高支模脚手架设计过程，从典型断面选择至各参数选取，高支模脚手架设计和施工过程中需注意以下几点：

第一，脚手架钢管及扣件材料质量控制。为保证脚手架施工和使用过程中安全、稳定，施工前严格检查钢管及扣件质量，对扣件抗滑性能、抗破坏性能、扭转刚度性能、抗拉性能、抗压性能外观进行检验，确保符合相关规范发要求，相关参数达到设计参数标准。如钢管和扣件质量不符合要求，其特征和相关性能系数将达不到方案设计过程中的取值，影响结构安全。

第二，合理布置立杆和水平杆的间距。立杆和水平杆的间距设计是高支模脚手架设计的关键点。综合考虑设计结构形式、荷载特点和施工质量、进度要求，进行间距合理布置后，可通过典型部位的受力验算再进行优化。为了有效提升设计刚度，可在两个立杆之间通过按步距满设双向水平杆。此外，对于頂部以及扫地杆的设计，应该额外增设加强层。扫地杆与水平拉杆需要按照设计与要求完成对接操作，对于剪刀撑的设计往往采用搭接的方式来实现，并且搭接长度需要严格控制在1000mm以上。

第三，对于可能存在的梁与楼板之间荷载相差较大的情况，可以通过灵活采用多种不同立杆间距设置的方式进行应对，但是具体实施过程中还需要额外注意将其控制在一个方向变距，并且在另外一方向上保持稳定不变。

第四，水平杆步距一般采用等步距设置；当支架中部有加强层或支架很高，荷载在不同高度轴力沿变化较大，可采用下小上大的变步距设置，但变化不要过多；为了最大程度上保证高支模脚手架本身的刚度与稳定性，需要在竖向剪力撑顶部的交叉点平面位置，额外布置一道水平连续的剪力撑，加强安全性和稳定性。

第五，保证作业队伍专业性和方案充分交底、落实。脚手架坍塌事故，往往是由于脚手架搭设不规范或未按设计方案实施导致，因此，脚手架系统作业人员需由专业架子工实施并保证其持证上岗，项目部技术人员对施工人员进行充分的方案技术及安全交底后方可进场施工。

参考文献

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[2]杜荣军.扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全[J].施工技术，2002，31（3）：3-5.

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