漳澤水庫(kù)溢洪道啟閉機(jī)房滿堂模板腳手架設(shè)計(jì)

苗素蘭

在工業(yè)與民用建筑工程施工中，很多采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。而扣件式鋼管模板支架是混凝土結(jié)構(gòu)工程施工中非常重要的臨時(shí)設(shè)施，扣件式鋼管腳手架搭設(shè)滿堂架，施工方法簡(jiǎn)便，鋼管與外腳手架通用，可降低成本，得到廣泛應(yīng)用。鋼管模板支架經(jīng)過設(shè)計(jì)計(jì)算并合理搭設(shè)，可保證其安全性。但是，如果施工企業(yè)疏于管理，施工方案未經(jīng)仔細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算，選用鋼管與扣件材質(zhì)不合格、搭設(shè)構(gòu)造不符合施工規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，就有可能發(fā)生整體坍塌等重大傷亡事故。

1 工程概況

漳澤水庫(kù)溢洪道始建于1960年，位于壩東端(0+077)m處，為開敞式，溢洪道總長(zhǎng)362 m，由四孔(10×6.3)m弧形鋼閘門控制，最大泄量每秒1 350 m3。為提高水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其進(jìn)行改建，進(jìn)口閘室由開敞式改為胸墻式，門孔由4孔(10×6.3)m改為(9.2 ×6.6)m，堰頂加厚0.4 m，閘墩加高5 m，加厚(0.4 ×2)m，閘前重做鋼筋混凝土鋪蓋23 m，重做整體現(xiàn)澆梁板式工作橋，重做框架仿古式啟閉機(jī)房。工程改建后防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)百年一遇洪水設(shè)計(jì)，兩千年一遇洪水校核，溢洪道最大泄量達(dá)每秒2 100 m3。

溢洪道閘門啟閉機(jī)房座在四孔閘墩上，設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，大梁截面尺寸為(1.2×0.4)m，板厚為 0.15 m，長(zhǎng)46.8 m，寬7.8 m，高8 m，啟閉機(jī)房底板距溢洪道底板為17 m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件施工單位采用扣件式鋼管腳手架作為機(jī)房底板模板支撐。

2 滿堂模板腳手架初步設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)溢洪道啟閉機(jī)房底板混凝土厚度為150 mm，主梁截面尺寸為400 mm×1 200 mm。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)及腳手架搭設(shè)的一般規(guī)定，選用扣件式鋼管模板支架。梁和板等水平混凝土構(gòu)件的自重和施工荷載通過底模下的木枋將荷載傳至支架的水平鋼管，水平鋼管又通過與立桿的扣件將荷載傳至立桿，因此用扣件式鋼管腳手架作支模架時(shí)其承載力主要由支架頂部水平鋼管與立桿的扣件抗滑力決定。初步確定板下模架立柱間距為1 000 mm×1 000 mm，梁下橫向用兩根立柱抬一根梁，縱、橫向間距初步確定為500 mm×800 mm，腳手架步距為1.8 m。

本模板支架支撐在溢洪道底板弧形堰上，但弧形堰的基礎(chǔ)經(jīng)過夯實(shí)并澆筑混凝土，底板基礎(chǔ)很容易滿足支模施工和使用要求，因此，本設(shè)計(jì)對(duì)基礎(chǔ)承載不再考慮。

具體施工時(shí)除滿足規(guī)范要求外，還需根據(jù)溢洪道的實(shí)際情況按下列構(gòu)造要求搭設(shè):

1)模架底部必須設(shè)置縱、橫向掃地桿?？v向掃地桿應(yīng)采用直角扣件固定在距地面不大于200 mm處的立桿上。橫向掃地桿應(yīng)采用直角扣件固定在緊靠縱向掃地桿下方的立桿上。設(shè)置縱、橫向掃地桿可大大地提高腳手架的承載力。2)因溢洪道底板閘室布有一弧形堰，模架立桿基礎(chǔ)不在同一高度上，要將高處的縱向掃地桿向低處延長(zhǎng)兩跨與立桿固定。3)立桿接長(zhǎng)除頂層頂步可采用搭接外，其余各層各步接頭必須采用對(duì)接扣件連接。立桿上的對(duì)接扣件應(yīng)交錯(cuò)布置:兩根相鄰立桿的接頭不應(yīng)設(shè)置在同步內(nèi)，同步內(nèi)隔一根立桿的兩個(gè)相隔接頭在高度方向錯(cuò)開的距離不宜小于500 mm;各接頭中心至主節(jié)點(diǎn)的距離不宜大于步距的1/3。4)溢洪道滿堂模架立柱在外側(cè)周圍由下至上設(shè)豎向連續(xù)式剪刀撐，滿堂模板支架中間每隔四排支架立桿設(shè)置一道縱向剪刀撐，由底至頂連續(xù)設(shè)置，其寬度為4 m。立桿從頂層開始向下每隔兩步設(shè)置一道水平剪刀撐，并在剪刀撐部位的頂部、掃地桿處必須設(shè)置水平剪刀撐。剪刀撐斜桿的接長(zhǎng)，采用搭接，搭接長(zhǎng)不小于1 m且采用不小于兩個(gè)旋轉(zhuǎn)扣件固接。設(shè)置剪刀撐有利于支架的整體穩(wěn)定。

3 安全穩(wěn)定驗(yàn)算，調(diào)整初步設(shè)計(jì)

3.1 計(jì)算荷載的確定

作用于腳手架的荷載可分為永久荷載(恒荷載)與可變荷載(活荷載)。永久荷載(恒荷載)包括腳手架結(jié)構(gòu)自重(立桿、縱向水平桿、橫向水平桿、剪刀撐、橫向斜撐和扣件等自重)、構(gòu)、配件自重(腳手板、欄桿、擋腳板、安全網(wǎng)等防護(hù)設(shè)施的自重)?？勺兒奢d(活荷載)包括施工荷載(作業(yè)層上的人員、器具和材料的自重)、風(fēng)荷載。荷載標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)規(guī)范選用。根據(jù)規(guī)范本工程驗(yàn)算腳手架立桿穩(wěn)定性時(shí)，可不考慮風(fēng)荷載作用。

其中，NG1k為腳手架結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力;NG2k為構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力;∑NQk為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力總和。

3.2 板下模架扣件承載力計(jì)算

因模板是通過楞木擱置在水平鋼管上，水平鋼管通過直角扣件把力傳給立柱，則厚度為15 cm的鋼筋混凝土樓板傳給水平鋼管的施工荷載為:

混凝土重:0.15 ×24 ×1.2=4.32 kN/m2;

鋼筋重:1.1 ×1.2=1.32 kN/m2;

模板重:0.3 ×1.2=0.36 kN/m2;

施工人員與設(shè)備重:1.5 ×1.4=2.10 kN/m2;

合計(jì):q=8.1 kN/m2。

按照J(rèn)GJ 130建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范規(guī)定:一個(gè)直角扣件、旋轉(zhuǎn)扣件(抗滑)的承載力設(shè)計(jì)值為8.0 kN。由以上計(jì)算可知，當(dāng)立柱縱、橫雙向間距均為1 m時(shí)，則一個(gè)扣件承受外力為8.1 kN，大于允許值8.0 kN，不能滿足要求，應(yīng)縮小立柱間距，改為 0.9 m。則一個(gè)扣件反力為 0.9×0.9×8.1=6.56 kN，小于允許值8.0 kN，滿足要求。

3.3 梁下支承鋼管連接扣件計(jì)算

直接支承混凝土梁的水平短鋼管所承受外荷載:

鋼筋混凝土梁自重:0.4 ×1.2 ×25.5 ×1.2=14.688 kN/m;

梁底模和側(cè)模重:[0.4+2 ×(1.2 －0.12)］×0.3×1.2=0.922 kN/m;

混凝土振搗荷載:2 ×1.4 ×0.4=1.12 kN/m。

梁下水平鋼管的支座反力為:

混凝土自重:R1=14.688 ×0.5/2=3.672 kN;

模板重:R2=0.922 ×0.5/2=0.231 kN;

振搗荷載:R3=1.12 ×0.5/2=0.28 kN;

合計(jì):R=4.18 kN＜8 kN，即一個(gè)扣件承載力安全。

3.4 梁下水平鋼管強(qiáng)度計(jì)算

按簡(jiǎn)支梁計(jì)算:

跨中彎矩 M=4.183 ×0.2=0.836 6 kN·m。

彎曲應(yīng)力 f=0.836 6 ×106/(5.08 ×106)=164.7 N/mm2＜205 N/mm2，滿足要求。

3.5 模架立柱強(qiáng)度計(jì)算

1)立柱所承受荷載:根據(jù)設(shè)計(jì)模架高17 m，步距為1.8 m，共10步。

腳手架立柱:15 ×0.038 4 ×1.2=0.691 kN;腳手架水平桿:[(9+1) ×2+3 ×3］×0.038 4 ×1.2=1.336 kN;腳手架剪刀撐:(1.8×1.41×4+1×1.41×5×2) ×0.038 4×1.2=1.118 kN;

腳手架扣件:[10×2+15/4+15×1.41×2×2/(5×4)+15×1.41 ×2/(5 ×2.5)］×0.014 6 ×1.2=0.549 kN。

腳手板(3層):1×1×3×0.1×1.2=0.36 kN。

施工荷載(一層):1×1×2×1.4=2.8 kN。

腳手架荷載:6.854 kN。

板傳來荷載:0.8 ×1×7.236=5.79 kN。梁傳來荷載:4.183 kN。

共計(jì):梁側(cè)面一根立柱底部最大軸向壓力:

2)立柱穩(wěn)定性計(jì)算。

立柱步距1.8 m，其計(jì)算長(zhǎng)度l0，參照腳手架立柱取用:

總的允許軸向承載壓力設(shè)計(jì)值[N］1=0.185×205×489=18.55 kN，大于實(shí)有軸向力 N=16.827 kN，可以。

由以上計(jì)算可知，板下模架立柱間距確定為900 mm×900 mm，梁下模架立柱縱向間距確定為500 mm、橫向間距確定為800 mm，腳手架步距確定為1.8 m，滿足安全穩(wěn)定要求。

總之，扣件式鋼管模板支架是混凝土結(jié)構(gòu)工程施工中非常重要的臨時(shí)設(shè)施，它既可使工程順利施工又直接影響工程質(zhì)量、進(jìn)度、效率、安全等。

影響滿堂模架的整體穩(wěn)定的因素是多方面的，文章只是從設(shè)計(jì)計(jì)算各方面進(jìn)行了分析，施工中任一環(huán)節(jié)不到位，不符合設(shè)計(jì)要求，都是致命的安全問題。而且，如果只有完善的設(shè)計(jì)與施工方案，現(xiàn)場(chǎng)沒有認(rèn)真的技術(shù)交底，施工人員不按設(shè)計(jì)要求去實(shí)施，同樣也會(huì)發(fā)生事故。滿堂模架在架設(shè)、拆卸過程中都必須指定專人對(duì)模板與腳手架工程施工認(rèn)真監(jiān)督，嚴(yán)格檢查，要確保每一環(huán)節(jié)都通過驗(yàn)收，以減少安全事故的發(fā)生。

[1]杜榮軍.建筑施工腳手架實(shí)用手冊(cè)[M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1994.

[2]JGJ 162-2008，建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范[S］.