范和港大桥主塔自锁式模块脚手架施工技术

许 奎，龙再扬，李 洋，阳志拓

（中交二航局深圳分公司，广东 深圳 518000）

概述

范和港大桥是惠东凌坑至碧甲高速公路土建工程I标段的控制性工程，采用双塔单索面、墩、塔、梁固结的预应力砼斜拉桥，2个主塔都采用独柱结构，主塔高度为76m，塔底长为8.5m，宽为3.8m，12～55m高度之间的塔身长为6.9m，宽为3.8m。

1 自锁式模块支架总体设计

本工程自锁式模块脚手架为支架长10.7m、宽6.5m、高55.235m。根据ADG脚手架的特点，48系列立杆进行搭设就可以满足施工的要求，立杆的搭设为底座上面套DF杆，DF杆上面为2m立杆。横杆的步距外侧为1m，内侧为2m，立杆的纵向间距为1m＋2.5m＋0.7m＋2.5m＋1m＋2m＋1m，立杆的横向间距为1m＋1m＋2.5m＋1 m＋1m。纵向侧面设置一个上人楼梯，楼梯长为4.2m、宽为2m。外侧立面每6m布置一道斜拉杆，内侧立面不布置斜拉杆。4m高处布置一道水平安全网，往上每10m布置一道安全网，施工平台下方需要布置一道安全网，外立面满布安全网。此支架主要是用于主塔环向预应力钢绞线张拉施工、塔柱修饰及作业人员上下使用。

2 自锁式模块支架施工

2.1 自锁式模块脚手架简介

自锁式模块（立杆＋横杆＋斜杆＝单元模块）脚手架的主要杆件直径为φ48，材质为Q345B，且经过热镀锌处理，承载能力比一般脚手架钢管高，由立杆、横杆和斜拉杆组成的支撑体系，稳定性好，轻质高强。架体的承载能力高，架体连接形式均采用U型卡件与C型楔销锁紧固定。安装速度快，精度高。具体结构见下图1。

图1 自锁式模块脚手架连接图

2.2 支架搭设流程

基础安装→摆放地脚→调平→安装立杆→横杆→斜拉杆→格构柱搭设→加固→成型验收。

2.3 支架搭设

2.3.1 基础施工

本支架基础直接坐落于主梁0#块，采用I25a工字钢进行悬挑，底座立于工字钢上，短方向最外排需要用I25a工字钢把力传递给I25a工字钢悬挑部分（如图2）。

图2 基础平面图

2.3.2 底座调平

在支架基础安装完毕后，按照图纸尺寸放线出每个底座的位置，并且每个底座焊接于I25a工字钢上。底座固定以后，开始对底座进行调平。首先采用水准仪以任意一个底座为后视点，依次调平每一个底座。底座调平以后，安装底座之间的平联，再用水平尺复核底座之间的平联，不到位的底座进行局部调整，使之达到设计要求。

2.3.3 立杆、横杆、斜拉杆安装

底座安装完之后开始安装立杆、横杆和斜拉杆。搭设过程中采用水平尺校核水平横杆的水平度，使之达到设计要求。

2.3.4 扶墙安装

由于本支架需要搭设高度为55.235m，属于高支架，为了增加支架的稳定性，需要设置扶墙。第一层预埋件布置在高度为2.235m处，往上每4m设置一层预埋件，预埋件平面位置（如图3）。预埋件采用Φ32直螺纹套筒进行预埋，Φ32钢筋锚固于砼长度不小于30cm。

图3 预埋件平面位置图

不设置预埋件区域每2m高度需要用钢管连接架子与主塔四周形成抱箍，用以加强架子的稳定性，设置预埋件区域每4m高度需要用钢管连接架子与主塔用以加强架子的稳定性（如图4）。

图4 抱箍位置平面图

2.3.5 梯步安装

在支架搭设2m高之后，开始安装爬梯梯步，方便人员上下及材料上下传递。支架每搭设高度为2m时，爬梯紧随其后安装。已搭设完毕自锁式模块脚手架（如图5）。

图5 自锁式模块脚手架图

3 支架拆除

3.1 脚手架拆除前应派专人检查脚手架上的材料、杂物是否清理干净，脚手架拆除前必须划出安全区，并设置警示标志。派专人进行警戒，架体拆除时下方不得有其他人员作业。

3.2 脚手架拆除顺序与安装顺序相反。遵循后搭设的先拆，先搭设的后拆原则。

3.3 拆除的脚手架杆件及配件用安全的方式逐层拆除、分类、打包、运输装车，并保护现场物品安全。在拆除时做好协调、配合工作，禁止单人拆除较重杆件、配件。严禁向下抛掷脚手架杆件、配件。

3.4 脚手架拆除时，为使架体保持稳定，拆除的最小留置区段的高宽比不准大于2∶1，拆除的每根杆件都用安全绳和安全钩放置地面，决不能抛掷。在每个步距内要首先拆除斜杆，其次是横杆，最后将立杆拆除，以此类推。

4 支架验算

4.1 荷载取值

恒载标准值取脚踏板和各杆件自重，可变荷载标准值取2kN/m2（200kg/m2）。

4.2 杆件的承载力及稳定验算

以下图6单元为例进行计算。

图6 支撑脚手架受力单元图

4.3 立杆承载力计算

该区域脚手架分析最大单杆支撑面积单元1.75m（长）×1m（宽）×55.235m（高）的体积内的架体材料统计核算，总重量1560kg。

单个支撑单元支撑面积S＝1.75m2。

荷载统计：

永久荷载：架体自重＝1560kg

活荷载：施工荷载200kg/m2×1.75m2×2＝700kg

单杆恒载设计值：1.33×1560＝2075kg

单杆恒载设计值：1.5×700＝1050kg

48单杆承载力设计值为：2075kg＋1050kg＝31.25kN

查《ELU-ELS-Protégé pages》极限状态的概念，48系列B类2m步距，48立杆极限承载力（压力）为36kN＞31.25kN，满足要求，安全。

4.4 立杆稳定性计算

单根立杆所受荷载：

不组合合风荷载时：

N/φA≤f

式中：N——计算立杆段的轴向力设计值

φ——轴心受压构件的稳定系数

λ——长细比，λ＝lo/i，lo＝1.0×2.0m＝2.0

i——截面回转半径，根据本钢管参数i＝1.615cm

代入计算：λ＝lo/i＝2/1.615×100＝123.84

查《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录C表C-2得φ＝0.304

A——立杆的截面面积，本钢管取A＝387mm2

f——钢材的抗压强度设计值，按《钢结构设计规范》（GB50017-2003）Q345钢取310N/mm2

σ＝N/φA＝28.52kN/0.304/387mm2

＝ 242.42N/mm2＜f＝310N/mm2，满足要求，安全

组合合风荷载时：

式中：

在下图区域内均匀堆载2000kg水泥砂浆，对下图7单元进行计算。

图7 支撑脚手架受力单元图

4.5 立杆承载力计算

该区域脚手架最大单杆支撑面积单元为1.75m（长）×0.5m（宽）×55.235m（高）的体积内的架体材料统计核算，总重量780kg。

单个支撑单元支撑面积S＝0.875m2。

荷载统计：

永久荷载：架体自重＋水泥砂浆重＝780kg＋0.875/4.2×2000kg＝1200kg

活荷载：施工荷载200kg/m2×0.875m2×2＝350kg

单杆恒载设计值：1.33×1200＝1596kg

单杆恒载设计值：1.5×350＝525kg

48单杆承载力设计值为：1596kg＋525kg＝21.21kN

查《ELU-ELS-Protégé pages》极限状态的概念，48系列B类2m步距，48立杆极限承载力（压力）为36kN＞21.21kN，满足要求，安全。

4.6 立杆稳定性计算

单根立杆所受荷载：

不组合风荷载时：

N/φA≤f

式中：N——计算立杆段的轴向力设计值

不组合风载荷时：

φ——轴心受压构件的稳定系数，

λ——长细比，λ＝lo/i，lo＝1.0×2.0m＝2.0

i——截面回转半径，根据本钢管参数i＝1.615cm

代入计算：λ＝lo/i＝2/1.615×100＝123.84

查《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录C表C-2得φ＝0.304

A——立杆的截面面积，本钢管取A＝387mm2

f——钢材的抗压强度设计值，按《钢结构设计规范》（GB50017-2003）Q345钢取310N/mm2

不组合风荷载时：

σ＝N/φA＝19.30kN/0.304/387mm2

＝164.05N/mm2＜f＝310N/mm2，满足要求，安全

组合合风荷载时：

5.7 工字钢受力计算

对短边方向的工字钢进行计算（图8）：

图8

分析可知上图可简化为下图计算：

只要满足Mmax/W≤f，工字钢就是安全的。

Mmax＝N×L＝20.26kN×1m＝20.26kN·m

不组合风荷载时：

单个支撑单元支撑面积S＝0.875m2。

荷载统计：

永久荷载：架体自重＋500kg重千斤顶＝780kg＋500kg＝1280kg

活荷载：施工荷载200kg/m2×0.875m2×2＝350kg

工字钢为25#：W＝402cm3

对长边方向工字钢进行计算（下图9）：

悬挑部分为1m，对最大设立点进行计算，最大受力点除了受上方立杆单元的轴力，还要受短边方向工字钢传递过来的轴力。

不组合风荷载时：单个支撑单元支撑面积S＝1.375m2

荷载统计：

永久荷载：架体自重＋传递的轴力＝680kg＋1280kg

＝1960kg

M/W≤fM＝N×L＝31.22kN×1m＝31.22kN·m

工字钢为25#：W＝402cm3

5 总结

（1）自锁式模块脚手架全部采用低碳合金钢制造，强度高于传统脚手架的普通碳钢，在各种结构应用当中，大大地节约用量，有效提高施工工效，降低劳动强度。

（2）锁式模块脚手架全部采用内外热镀锌防腐工艺，提高了支架的使用寿命，保障了结构的设计安全。

（3）锁式模块脚手架杆件与扣件焊成一体，立杆上的U型卡与横杆上的C型卡通过楔铁自上而下穿接，标准化构件施工便捷、安全可靠、承载能力强、稳定性好。

（4）在施工安全文明施工要求比较高的情况下，本支架更能体现出其优越性，此支架值得广泛推广。

图9