新型盤扣式腳手架在水電工程建設(shè)中的應(yīng)用

善治兵

（四川涼山水洛河電力開發(fā)有限公司，四川成都 610000）

0.引言

盤扣式腳手架是一種新型腳手架，該產(chǎn)品在20世紀(jì)80年代從歐洲引進(jìn)，是繼碗扣式腳手架之后的升級(jí)產(chǎn)品。又稱菊花盤式腳手架、插盤式腳手架、轉(zhuǎn)盤式腳手架、扣盤式腳手架等，插座為直徑133mm、厚10mm，圓盤上開設(shè)8個(gè)孔，采用Φ48mm×3.5mm、Q345B鋼管做主構(gòu)件，立桿在一定長(zhǎng)度的鋼管上每隔0.5m焊接上一個(gè)圓盤，底部帶連接套，橫桿是在鋼管兩端焊接上帶插銷的插頭制成。

1.工程概況

新藏水電站位于四川省涼山彝族自治州木里縣境內(nèi)，為金沙江左岸一級(jí)支流水洛河“一庫十一級(jí)”中的第七個(gè)梯級(jí)電站。擬新建的新藏水電站進(jìn)廠公路橋是水洛河上的新藏水電站地下發(fā)電廠房的進(jìn)廠公路交通橋，用于滿足新藏水電站發(fā)電廠房建設(shè)期大型設(shè)備運(yùn)輸及運(yùn)行期間發(fā)電廠日常運(yùn)營(yíng)需要，主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：孔跨布置為1m～58.947m（凈跨徑），凈矢高16.709m，結(jié)構(gòu)形式為中承式拱橋，全長(zhǎng)70.3m。設(shè)計(jì)行車速度20km/h，公路等級(jí)四級(jí)，設(shè)計(jì)荷載：公路I級(jí)，橋梁設(shè)計(jì)安全等級(jí)：一級(jí)，橋梁凈寬：7m。設(shè)計(jì)洪水頻率：1/100。地震設(shè)防：基本烈度為7度。主拱肋凈跨徑為58.947m，采用中承式鋼筋混凝土矩形截面。橋面板跨徑為：5.2+6.7+8×5+6.7+5.2m，采用橫梁+縱梁+面板的梁格體系，雙吊桿分別錨固于拱肋及橫梁上（見圖1）。

圖1 支架搭設(shè)縱斷面圖

2.建設(shè)背景

水洛河枯期河道流量約30m3/s,汛期河道流量平均約1200m3/s，枯峰比較大，流域未行成調(diào)級(jí)水庫，汛期無法在河道中施工作業(yè)，防汛要求較高。該項(xiàng)目于2020年12月中旬進(jìn)場(chǎng)，必須在2021年4月30日前完成所有防汛工程，安全度汛對(duì)工期提出較高要求，若在4月30日前無法完成拱肋和橋面系施工，并完成吊桿張拉，拆除腳手架和清理河道，需要在第二個(gè)枯期重新進(jìn)行腳手架支撐體系的搭設(shè)，措施費(fèi)用較高，對(duì)工程造價(jià)影響較大。拱肋和橋面系的支撐體系是該工程的關(guān)鍵工作，占用時(shí)間最長(zhǎng)，是是否能安全度汛和按期完工的重要工序。組織監(jiān)理人、承包人對(duì)施工方案的討論比選，從其工期、造價(jià)、安全等多方面綜合考慮，最終選擇盤扣式腳手架為支撐體系。

3.盤扣式腳手架的特點(diǎn)

3.1 材料工藝

（1）原材料。主要材料全部采用低合金結(jié)構(gòu)鋼（Q345B），強(qiáng)度高于傳統(tǒng)腳手架（Q235）的1.5～2倍。1）立桿，規(guī)格L1500mm,外徑Φ=48mm，壁厚T=3.2mm，用于與標(biāo)準(zhǔn)基座連接，主要承力構(gòu)件。2）橫桿，規(guī)格L=600mm、900mm,外徑Φ=48.2mm,壁厚T=2.5mm，兩端焊有橫桿鑄頭，并配置銷板，用于與立桿圓盤相扣接。3）斜桿，規(guī)格600mm×1500mm，900mm×1500mm，外徑Φ=33mm，壁厚T=2.3mm，用于在豎向固定立桿，防止變形，形成三角形穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，增加架體整體剛度。4）可調(diào)底座，規(guī)格H=600mm，外徑Φ=38mm,壁厚T=5mm，作為調(diào)節(jié)架體底部高度，調(diào)節(jié)范圍100mm～450mm。5）標(biāo)準(zhǔn)基座，規(guī)格H=500mm，外徑Φ=48mm,壁厚T=3.2mm，作為架體搭設(shè)起步之用，上部焊接外套管，下部與可調(diào)底座直接相連接。6）可調(diào)頂托，規(guī)格H=600mm，外徑Φ=38mm，壁厚T=5mm，作為調(diào)節(jié)架體頂部高度，上部放置工字鋼梁，調(diào)節(jié)范圍100mm～450mm。（2）加工工藝。主要部件采用內(nèi)、外熱鍍鋅防腐工藝，提高了產(chǎn)品的使用壽命，同時(shí)為完全提供了保證，又做到美觀。該產(chǎn)品加工經(jīng)過20道專機(jī)工序，減少人為因素干預(yù)，橫桿、立桿采用全自動(dòng)焊接專機(jī)，質(zhì)量穩(wěn)定可靠[1]。（3）其他特征。1）用量少：一般情況下，立桿間距為1.5m～1.8m，橫桿步距為1.5m，最大間距可以達(dá)到3m，步距達(dá)到2m，相比傳統(tǒng)產(chǎn)品用量較少40%～50%。2）組裝快捷：由于用量少、重量輕，作業(yè)人員更加方便地進(jìn)行組裝和拆卸，在費(fèi)用上相對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)品節(jié)約30%。

3.2 腳手架搭設(shè)

（1）第一層是基礎(chǔ)，在地面進(jìn)行規(guī)劃和精準(zhǔn)放線。插銷外表面應(yīng)與水平桿和斜桿桿端扣接頭內(nèi)表面吻合，插銷連接應(yīng)保證錘擊自鎖后不拔脫，抗拔力不得小于3kN。斜桿順時(shí)針方向組搭，方向不能相反。（2）橫桿每1500mm安裝一層，斜桿每層均為一個(gè)方向。（3）每搭設(shè)高度6m進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查和驗(yàn)收，形成驗(yàn)收記錄。

4.基礎(chǔ)處理

地基填筑類型：片石+石渣+C20砼面層。埋設(shè)3根直徑Φ1500mm的混凝土圓管作為排水，河道流量為生態(tài)流量10m3/s。地基承載力：350kPa。墊板面積A(m2):0.25。

5.腳手架支撐體系驗(yàn)算

5.1 荷載取值及荷載組合

根據(jù)《JTG 166-2016建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》要求，支撐架頂施工層荷載應(yīng)通過承托軸心傳遞給立桿。

（1）荷載類型。1）模板、背帶自重（1kN/m2）；2）新澆筑混凝土自重（取26kN/m3）；3）施工人員、材料及機(jī)具等施工荷載（4kN/m2）；4）傾倒混凝土產(chǎn)生的沖擊荷載（1kN/m2）；5）振搗混凝土產(chǎn)生的荷載（1kN/m2）；6）風(fēng)力等荷載（1kN/m2）。（2）荷載組合。N=1.35(∑NGK1+∑NGK2)+1.4NQK；式中，∑NGK1為立桿由架體結(jié)構(gòu)及附件自重產(chǎn)生的軸力標(biāo)準(zhǔn)值總和；∑NGK2為模板支撐架立桿由模板及支撐梁自重和混凝土及鋼筋自重產(chǎn)生的軸力標(biāo)準(zhǔn)值總和；NQK為立桿由施工荷載產(chǎn)生的軸力標(biāo)準(zhǔn)值。

5.2 結(jié)構(gòu)建模及荷載

（1）本次計(jì)算采用MIDAS Civil 5.3.1軟件進(jìn)行建模分析，共建立節(jié)點(diǎn)32936個(gè)，單元89251個(gè)，模型僅建立鋼管支架部分，基礎(chǔ)及模板等均采用節(jié)點(diǎn)荷載加載至支架頂節(jié)點(diǎn)模擬，模型中最大搭設(shè)高度為21.7m。（2）計(jì)算豎向最大位移4.9mm。支架搭設(shè)完畢后應(yīng)按1.2倍設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行預(yù)壓，并測(cè)量實(shí)際豎向位移，實(shí)測(cè)值與計(jì)算值不應(yīng)相差過大，并根據(jù)實(shí)測(cè)豎向位移值反向調(diào)整頂托，使拱肋混凝土澆筑后，拱肋線型符合設(shè)計(jì)拱軸線型[2-3]。（3）計(jì)算桿件最大組合應(yīng)力值為125.5N/mm2，小于支架桿件強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，強(qiáng)度滿足要求。（4）進(jìn)行風(fēng)荷載作用下傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算、壓桿穩(wěn)定驗(yàn)算、地基基礎(chǔ)計(jì)算驗(yàn)收，滿足規(guī)范要求。

6.對(duì)比分析

（1）該項(xiàng)目的拱肋支撐體系搭設(shè)高度21.7m,寬度13.2m，長(zhǎng)度58.5m，屬危險(xiǎn)性較大工程。（2）傳統(tǒng)腳手架方案擬定立桿順橋向縱距90cm，橫橋向間距60cm，橫桿水平步距120cm，計(jì)劃支架搭設(shè)工期26d，腳手架材料用量約130t。（3）盤扣式腳手架方案擬定立桿間距1.5m，橫桿步距1.5m，在三道A橫梁和兩道B橫梁處進(jìn)行加密，計(jì)劃支架搭設(shè)工期15d，腳手架材料用量約80t。（4）支撐體系使用時(shí)間為2個(gè)月，盤扣式腳手架租賃費(fèi)單價(jià)高于傳統(tǒng)腳手架，但總量少40%，總租賃費(fèi)用節(jié)約20%。節(jié)約工期11d，為后續(xù)施工贏得寶貴時(shí)間。（5）在搭拆費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)、租賃費(fèi)、維護(hù)費(fèi)中節(jié)約30%。

7.應(yīng)用推廣

在公路橋梁現(xiàn)澆支撐、大型廠房梁板支撐、大型水利船舶工程等已表現(xiàn)出良好的應(yīng)用效果和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在水電工程中應(yīng)用較少，通過該工程的實(shí)例應(yīng)用分析，盤扣式腳手架保證支架模板的整體穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)外架、排架結(jié)構(gòu)的靈活性和安全性，相比傳統(tǒng)腳手架不僅搭設(shè)、拆解快捷，且在安全性、承載力、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保美觀等多方面領(lǐng)先。