型鋼懸挑梁式腳手架基礎(chǔ)的設(shè)計與施工措施

冀文冬（山西晉建集團(tuán)五建有限公司，山西 晉中 030600）

1 工程概況

1.1 建筑施工概況

本工程為匯景新城項目3#樓，建筑面積為12720.01m2，地下二層、地上十七層，剪力墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計使用年限50 年，抗震設(shè)防烈度為8 度，標(biāo)準(zhǔn)層層高為3m，建筑總高度52.1m，室內(nèi)外高差0.6m。

1.2 型鋼懸挑梁式腳手架專項工程概況

本工程外腳手架采用懸挑架和落地架兩種，均為扣件式鋼管腳手架。具體如下：

（1）主體1層頂板以下采用雙排鋼管落地腳手架。

（2）1 層頂板及以上采用分段懸挑梁式腳手架，投入兩套型號為16a的工字鋼挑梁。1層頂板（2層地面）開始懸挑，每6 層進(jìn)行一次懸挑，第一次懸挑為2 層地面至7 層頂板，第二次懸挑為8 層地面至13 層頂板，第三次懸挑為14層地面至頂層。分段懸挑高度均不超過20m，表1為懸挑雙排扣件式腳手架參數(shù)。

表1 懸挑雙排扣件式腳手架參數(shù)

2 腳手架基礎(chǔ)用材料選擇

（1）型鋼水平懸挑采用16a 號工字鋼，采用直徑16mm預(yù)埋鋼筋環(huán)固定懸挑水平鋼梁，鋼筋環(huán)按照鋼筋錨固要求錨入樓板。工字鋼與預(yù)埋鋼筋環(huán)之間用木楔打緊，木楔端部采用鐵釘或點焊鋼筋頭，以防木楔松動。工字鋼梁上設(shè)置固定連接棒與鋼管立桿連接，連接棒選用直徑25mm 的鋼筋，長度不應(yīng)小于200mm，與工字鋼梁焊接牢固。

（2）加強(qiáng)對鍛鑄造扣件的管理。進(jìn)場扣件應(yīng)符合GB15831《鋼管腳手架扣件》的規(guī)定，不得有裂紋、氣孔、縮松、砂眼等鍛造表面缺陷，鋼管螺栓擰緊力矩達(dá)65N·m時不得破壞?？奂柽M(jìn)行進(jìn)場的外觀檢驗和實驗室復(fù)檢，對進(jìn)場的十字扣件、對接扣件和旋轉(zhuǎn)扣件等需進(jìn)行復(fù)檢，試驗結(jié)果滿足設(shè)計要求后方可使用，搭設(shè)架子前應(yīng)進(jìn)行保養(yǎng)。

（3）使用的其他材料如鋼管、安全網(wǎng)等應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

3 施工工藝技術(shù)

3.1 腳手架技術(shù)參數(shù)

腳手架技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 技術(shù)參數(shù)

3.2 工藝流程

預(yù)埋鋼筋環(huán)→混凝土澆筑→懸挑工字鋼→工字鋼固定→搭設(shè)第一步縱向水平桿（掃地桿）→搭設(shè)立桿→設(shè)置第一步橫向水平桿（掃地桿）→縱向水平桿→橫向水平桿→搭設(shè)護(hù)身桿→搭設(shè)剪刀撐→設(shè)置連墻件→鋪設(shè)腳手板→固定安全網(wǎng)。

3.3 施工方法

懸挑腳手架除架體基礎(chǔ)與落地式腳手架不同外，其他桿件的布置要求與落地式腳手架基本相同，本文主要講述型鋼懸挑梁式腳手架基礎(chǔ)的設(shè)置，即根據(jù)腳手架立桿的位置，定好立桿下方懸挑工字鋼的設(shè)置位置，即定距定位。根據(jù)樓座外觀，在樓座平面圖中提前畫出立桿的位置，根據(jù)立桿的位置，排布出懸挑工字鋼的設(shè)置位置，根據(jù)工字鋼的位置，將預(yù)埋環(huán)設(shè)置到位。

3.3.1 普通部位工字鋼的設(shè)置

普通部位指的是可以通過工字鋼外懸挑，內(nèi)、外立桿可直接支撐在工字鋼上，即每一跨可設(shè)置一根工字鋼挑梁，無須采用疊梁、下支撐等方式設(shè)置的部位，需滿足如下基本要求：

（1）混凝土樓板厚度大于100mm，混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于20MPa。

（2）工字鋼截面高度大于160mm，需有合格的出場報告和復(fù)檢報告。

（3）外懸挑長度不應(yīng)超過3m，應(yīng)滿足錨固長度的要求，即錨固段長度應(yīng)大于懸挑段的1.25 倍。工字鋼出廠為9m 整料，施工現(xiàn)場一般將其裁剪為3 根3m、2 根4.5m 或3m、6m 各一根，故市面上存在的大量為3m、4.5m 和6m 模數(shù)。若懸挑長度超過3m，錨固長度需達(dá)到3.75m，一方面樓面上無3.75m的錨固長度，另一方面用6.75m 的工字鋼不經(jīng)濟(jì)；特別注意的是，外伸陽臺和懸挑樓板不得作為懸挑支承點，外伸陽臺寬度和懸挑樓板寬度算在外懸挑長度中計算。

（4）錨固工字鋼的U 形鋼筋環(huán)或螺栓直徑不應(yīng)小于16mm，需有合格的出場報告和復(fù)檢報告。

滿足以上要求后，根據(jù)現(xiàn)場實際參數(shù)完成大橫桿的計算（均布荷載值、抗彎強(qiáng)度、撓度）、小橫桿的計算（均布荷載值、抗彎強(qiáng)度、撓度）、扣件抗滑力的計算、腳手架荷載標(biāo)準(zhǔn)值、立桿的穩(wěn)定性計算（考慮風(fēng)荷載和不考慮風(fēng)荷載）、連墻件的計算、懸挑梁的計算（受力計算、整體穩(wěn)定性計算）、錨固段與樓板連接的計算（若采用鋼筋拉環(huán)，計算拉環(huán)強(qiáng)度；若采用螺栓，計算螺栓黏結(jié)力錨固強(qiáng)度和混凝土局部承壓）。計算合格后，方可采用懸挑工字鋼的形式進(jìn)行施工。具體步驟如下：

（1）根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)平面圖，沿建筑物四周將擬設(shè)置立桿的部位根據(jù)腳手架跨度1.5m 的要求標(biāo)記出，切記注意卸料平臺部位、施工升降機(jī)擬安裝部位的立桿跨度，需根據(jù)現(xiàn)場實際尺寸設(shè)置。

（2）根據(jù)立桿排布位置，在平面圖中畫出懸挑工字鋼的設(shè)置位置。特別標(biāo)注出每根工字鋼的外懸挑長度、內(nèi)錨固長度、工字鋼所在的水平位置等。

（3）加工鋼筋預(yù)埋環(huán)或購買預(yù)埋螺栓。懸挑工字鋼與主體結(jié)構(gòu)之間常用的連接方法有非預(yù)埋螺栓連接法、預(yù)埋U型鋼筋法、預(yù)埋螺栓法等。特別注意加工或購買的預(yù)埋環(huán)需滿足鋼筋伸入混凝土的錨固長度的要求，預(yù)埋環(huán)的整體高度不得小于樓板厚度和工字鋼高度的總和。

（4）待頂板鋼筋底筋鋪設(shè)完成后，進(jìn)行鋼筋預(yù)埋環(huán)的設(shè)置。每根懸挑工字鋼需設(shè)置至少3 個預(yù)埋環(huán)。在外伸支座部位設(shè)置一個定位環(huán)，保證工字鋼不左右晃動，在錨固端尾200mm、400mm處各設(shè)置一個鋼筋預(yù)埋環(huán)，與樓板結(jié)構(gòu)鋼筋焊接或綁扎牢固，如圖1所示。

圖1 穿墻與不穿墻預(yù)埋環(huán)設(shè)置

（5）混凝土澆筑過程中，需加強(qiáng)過程檢查，保證預(yù)埋環(huán)不被破壞或移位。

（6）混凝土澆筑完成后設(shè)置工字鋼。逐個檢查預(yù)埋環(huán)的位置是否有位移，有位移的需進(jìn)行整改。逐個將工字鋼放置在定位環(huán)中固定到位，當(dāng)采用螺栓壓板固定時，鋼壓板尺寸不應(yīng)小于100mm×10mm（寬×厚），用雙螺母擰緊；當(dāng)采用螺栓角鋼壓板固定時，角鋼的規(guī)格不應(yīng)小于63mm×63mm×6mm，用雙螺母擰緊。當(dāng)采用鋼筋預(yù)埋環(huán)時，用鋼楔或硬木楔緊，即懸挑工字鋼與預(yù)埋環(huán)應(yīng)緊固，嚴(yán)禁懸挑工字鋼晃動，做法如圖2～圖4所示。

圖2 預(yù)埋螺栓基礎(chǔ)

圖3 非預(yù)埋螺栓基礎(chǔ)

圖4 預(yù)埋U型環(huán)基礎(chǔ)（整環(huán)）

（7）為保證架體的穩(wěn)固，腳手架立桿應(yīng)與懸挑工字鋼之間有可靠的定位，保證立桿不滑動或竄動，確保架體的穩(wěn)固。搭設(shè)立桿前，需在工字鋼上焊接牢固直徑不應(yīng)小于25mm、長度不應(yīng)小于200mm的定位鋼筋或短管，定位點距工字鋼端部不少于100mm。搭設(shè)立桿時，立桿需插入定位鋼筋內(nèi)。

（8）外懸挑的工字鋼前端需有吊拉卸荷措施。采用鋼絲繩（直徑14mm 以上）或鋼拉桿與上一層建筑結(jié)構(gòu)斜拉結(jié)，鋼絲繩、鋼拉桿不參與受力計算，只是卸荷措施。與建筑結(jié)構(gòu)拉結(jié)的吊環(huán)應(yīng)使用HPB300級鋼筋，直徑不宜小于20mm。如圖5所示。

圖5 工字鋼設(shè)置立面圖

（9）以上設(shè)置完成后，開始搭設(shè)基礎(chǔ)架體。將第一道縱向水平桿（縱向掃地桿）沿縱向放置在多跨工字鋼上，搭設(shè)立桿，立桿與縱向水平桿連接，而后設(shè)置第一道橫向水平桿（橫向掃地桿）。在此部位需特別注意，縱向水平桿的對接接頭需相互錯開，不得在同步同跨內(nèi)，掃地桿要求縱向在上、橫向在下，橫向水平桿與工字鋼的距離為200mm。

3.3.2 特殊部位工字鋼的設(shè)置

特殊部位指的是轉(zhuǎn)角處、樓梯間、電梯間等，由于位置的限制，此部位無法對懸挑工字鋼的錨固端進(jìn)行錨固，需要單獨進(jìn)行疊梁或下支撐的方式進(jìn)行設(shè)置。此設(shè)置方法標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中無詳細(xì)介紹，就需進(jìn)行單獨計算。首先排布特殊部位工字鋼，而后排布其余部位工字鋼。本文主要介紹以下3種設(shè)置方法。

（1）采用聯(lián)梁（重疊梁）形式設(shè)置（轉(zhuǎn)角部位、無法單獨設(shè)置外挑工字鋼部位）

采用聯(lián)梁連接形式，需明確以下參數(shù)：①主梁截面尺寸；②次梁截面尺寸；③主梁間距與立桿間距的倍數(shù)關(guān)系；④連接螺栓尺寸；⑤其他荷載等參數(shù)，用計算軟件計算。

設(shè)置聯(lián)梁時，必須保證主次梁連接部位的穩(wěn)固，可采用焊接或螺栓連接等形式連接，另需按照集中荷載作用下的簡支梁對聯(lián)梁進(jìn)行計算。

（2）采用下支撐方式設(shè)置（轉(zhuǎn)角部位、陽臺部位預(yù)埋件焊接型鋼三腳架形式）

如圖6 所示，采用下支撐方式，水平陽角型鋼采用焊接預(yù)埋件連接，計算條件為一端固支的連續(xù)梁。

圖6 下支撐方式立面圖

需明確以下參數(shù)：①陽角工字鋼截面尺寸、長度；②支撐材料選擇（角鋼、槽鋼、鋼管、工字鋼等）；③內(nèi)、外側(cè)聯(lián)梁傳遞支座力；④支桿上支點（主梁處支點）與建筑物角點的距離（水平距離）；⑤支桿下支點（建筑物支點）與建筑物角點的距離（垂直距離）。

需開展型鋼受力計算、型鋼整體穩(wěn)定性計算、支桿的強(qiáng)度計算和型鋼與建筑物連接的計算。

（3）采用上拉方式設(shè)置（轉(zhuǎn)角部位）

采用上拉方式，水平陽角型鋼采用焊接建筑物預(yù)埋件連接，計算條件為一端固支的連續(xù)梁。

需明確以下參數(shù)：①陽角工字鋼截面尺寸、長度；②拉桿材料選擇（鋼絲繩等）型號、公稱抗拉強(qiáng)度；③內(nèi)、外側(cè)聯(lián)梁傳遞支座力；④拉桿上支點（主梁處支點）與建筑物角點的距離（水平距離）；⑤拉桿下支點（建筑物支點）與建筑物角點的距離（垂直距離）。

需開展型鋼受力計算、型鋼整體穩(wěn)定性計算、拉繩強(qiáng)度計算和型鋼與建筑物連接的計算。

4 腳手架基礎(chǔ)的驗收

懸挑腳手架的驗收不同于其他腳手架，需對腳手架基礎(chǔ)進(jìn)行專項驗收，基礎(chǔ)驗收合格后，方可進(jìn)行下一步的搭設(shè)作業(yè)。驗收過程分預(yù)埋環(huán)的驗收、材料的驗收和搭設(shè)的驗收三部分。

4.1 預(yù)埋環(huán)的驗收

若采用預(yù)埋環(huán)的基礎(chǔ)類型，則需對預(yù)埋環(huán)設(shè)置位置、距離工字鋼錨固端部的尺寸（不得小于200mm）、預(yù)埋壞是否設(shè)置在頂板鋼筋底筋下等進(jìn)行檢查，且加強(qiáng)對混凝土澆筑過程的監(jiān)護(hù)，保證預(yù)埋環(huán)位置不擾動。

4.2 基礎(chǔ)用材料的驗收

搭設(shè)架體使用的預(yù)埋環(huán)（鋼筋、螺栓、壓板、螺母）、工字鋼等材料，要求有出場合格證并進(jìn)行進(jìn)場復(fù)檢，合格的材料方可使用。

4.3 基礎(chǔ)施工過程的驗收

待混凝土澆筑完成且混凝土強(qiáng)度等級達(dá)到要求時，需對工字鋼與預(yù)埋環(huán)之間的穩(wěn)固情況、工字鋼端部定位筋的設(shè)置、主次梁的連接等進(jìn)行專項驗收，驗收合格后方可進(jìn)行下一步的搭設(shè)工作。

4.4 驗收人員

懸挑式腳手架作為危險性較大的分部分項工程，架體基礎(chǔ)的驗收也需按照危大工程的要求進(jìn)行專項驗收，驗收人員包括總包單位技術(shù)負(fù)責(zé)人、項目負(fù)責(zé)人、項目技術(shù)負(fù)責(zé)人、方案編制人員、項目專職安全員等，監(jiān)理單位總監(jiān)理工程師和架體搭設(shè)人員也需參加驗收。

5 結(jié)語

本文主要對型鋼懸挑腳手架懸挑工字鋼與主體結(jié)構(gòu)之間常用的預(yù)埋螺栓連接法、預(yù)埋U型鋼筋法、預(yù)埋螺栓法的預(yù)埋做法做了探討，對進(jìn)一步加強(qiáng)懸挑腳手架基礎(chǔ)的穩(wěn)固性、安全性具有一定的參考價值。