隧洞口高边坡脚手架施工应用

周建锋

摘要：在建筑工程施工中，通常要进行脚手架施工。脚手架广泛应用在楼房建筑施工、市政施工等项目，但在输水隧洞施工项目中，在隧洞的出口开挖前，通常要进行锁口作业，而这时的边坡较高、边坡坡面的岩石较为破碎，对脚手架的固定和施工要求较高。文章通过在兰州市水源地作业工地开挖输水隧洞洞口过程中的脚手架成功应用实例进行了总结和推广。

关键词：建筑工程；输水隧道；脚手架；锁口作业；边坡破碎安全 文献标识码：A

中图分类号：TU745 文章编号：1009-2374（2016）22-0112-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.22.055

1 施工概述

输水隧洞出口开挖前通常需要对边坡、洞脸进行系统锚杆（锁口锚筋桩）、挂网喷混凝土形式进行支护及锁口支护。其中，出口边坡系统锚杆为Φ25，L=3.0m，外露0.1m，间排距3m×3m梅花型布置；马道锁脚锚杆为两排Φ25，L=4.5m，间排距2m×2m。钢筋网为φ6.5@15cm×15cm喷15cm混凝土。锁口支护采取3Φ25锚桩，L=9.0m，外露0.3m。距隧洞开挖轮廓1.0m环形布置，间排距2.0m，梅花形布置。鉴于输水洞出口边坡坡面岩石破碎，锚杆和锚筋桩施工需搭设脚手架。为规范脚手架搭设，保证搭设的脚手架及相关防护设施满足承载和安全使用的要求，对输水隧洞出口边坡支护所需的脚手架工程进行方案设计。

本次脚手架工程设计为输水隧洞出口边坡支护排架设计方案，输水隧洞其他部位脚手架搭设可参照本设计。

2 施工方案

2.1 具体方案

输水隧洞边坡锚杆、锚筋桩支护开挖高度为18.44m，锁口锚筋桩距开挖设计边线为1.0m，防护栏高度为1.5m，排架最终高度应大于18.44m，拟脚手架搭设高度为19.94m。

采用的脚手架管外径为48×3.5mm标准脚手架管。

按照通用做法，杆纵向间距定为1.5m，横向间距为1.8m，水平杆间距为1.5m。双排贴坡布置，距离岩石坡面30cm。搭设完成后，在作业层铺设5cm厚的马道板，并进行牢靠绑扎。外围设置一层安全防护网。

2.2 结构验算

相关计算参数：立杆截面积A=489mm2，立杆的截面抵抗矩W=5.00×103mm3，立杆回转半i=15.8mm。钢材抗压强度设计值fc=0.205kN/mm2，连结坡面锚筋横距lw=4.5m，连结坡面锚筋竖距lw=3.0m。

2.2.1 荷载计算。

恒载的标准值Gk：

Gk=Hi×（gk1+gk3）+n1×la×gk2

查建筑施工手册，gk1=0.1451kN/mm2，gk2=0.2250kN/mm2，gk3=0.0904kN/mm2。当Hi=20m时，

则有：

Gk=18×（0.1451+0.0904）+1.5×0.2250×2=4.914kN

2.2.2 活载的标准值。

Qk=n1×la×qk

查建筑施工手册，取施工荷载标准值为3kN/m2，得qk=2.25kN，则有：

Qk=2×1.5×2.25=6.75kN

2.2.3 风荷载的标准值Wk。

wk=0.7×μs×μz×wo

查建筑施工手册表5-6得，μs=1.3φ（按背靠建筑物为敞开情况计），参考《建筑结构荷载规范》表6.2.1中查得，μz=0.80（离地面5m）和μz=1.72（离地面10m）。

wk=0.7×0.814×0.80（或1.72）×0.7=0.32（或0.68）kN/m2

2.2.4 脚手架整体稳定验算。

第一，确定材料强度附加分项系数γm′，因组合风荷载，取γm=1.5607。

第二，计算轴心力设计值：N′=1.2（NGK+NQK）。

因脚手架为顺坡面方向搭设，作用在竖杆上的压力可分解为水平分力和沿竖杆方向的分力，为简化计算和增加保证系数，不作分解，直接进行压力累加和计算。

验算底部截面：N′=1.2×（4.914+6.75）=13.997kN

第三，计算风荷载弯距Mw：Mw=0.12×qwk×h2，式中qwk即Wk，h为步距，则验算底部截面：Mw=0.12×0.32×1.52=0.0864kN·m=86.4kN·mm

第四，确定稳定系数φ：

查建筑施工手册表5-20（插值法）得：

μ=1.85，λ=（μh）/i=（1.85×1.5）/0.0158=175，由表5-22查得φ=0.235

第五，验算稳定：

N′/（φA）+Mw/W≤fc/（0.9×γm′）

将fc和γm′的值代入上式，得到：N′/（φ×A）+Mw/W≤0.1459kN/m2

将以上4种验算情况的数值分别代入上式，值为0.1388kN/m2≤0.1459kN/m2，合格。

3 施工要求

3.1 脚手架配件要求

3.1.1 脚手架杆件。架子管切口应平整，禁止使用有变形、裂纹和锈蚀严重的架子管。

3.1.2 扣件要求。脚手架连接件是安全保证的关键，应使用标准件，严禁使用不合格、有锈蚀和有裂纹产品。

3.1.3 脚手板。马道板厚度采用5cm、材质采用杉木或松木板，板宽约30cm，使用镀锌铁丝绑扎。

3.1.4 安全防护网。安全防护网必须达到的《安全网》（GB 135725-85）的要求，取得生产许可证、合格证，并经国家和省劳动防护用品技术检验部门检验。

3.2 脚手架基础

脚手架基础要求牢固，底部适当增加方木、垫块、钢板等材料垫块，确保接触面积不小于0.15m2。

3.3 架管的搭设

严格进行技术交底，在统一指挥下，按照预先编制的方案程序进行。

3.3.1 测量放线、铺设垫块，确定立杆位置。

3.3.2 应从一端开始，向另外一端延伸搭设。

3.3.3 依次搭起立杆，扫地杆、立杆、横杆，并连接牢固，并按照此方法继续向上搭设。

3.3.4 脚手架每2步3跨，设置一与岩石面连结点，连结点采用Φ25、L=3.0m插筋，并与短平杆焊接牢固。

3.4 安全网安装

安全网应随脚手架升高而升高，安全网要有力张开，确保有效安全，安全网安装完成后应定期对其进行检查和更换。

4 检查、验收

（1）脚手架节点连接有效、可靠，扣件螺栓预紧力扭矩达到40～60N·m；（2）立杆垂直度应小于3mm/m，总高度范围内垂直度偏差不大于50mm；（3）平杆的水平偏差应小于4mm/m，总长范围内偏差不大于50mm。

5 脚手架的使用

（1）架面上实用的荷载不得超过3kN/m2；（2）施工过程中，严禁随意拆除脚手架的基本构件，整体性杆件、连接紧固构件；（3）在脚手架上施工时，应注意安全保护和人员安全，严禁嬉戏、打闹、休息。在脚手架上的作业人员，必须系好安全带、穿软底鞋、戴安全帽，不准穿塑料鞋底或带钉子的硬底鞋，规范使用劳动防护用品；（4）在作业过程中发现有不安全现象时，应立即停止作业，并通知所有架上施工人员撤离，安全隐患解决以后才能恢复正常作业；（5）在任何情况下，严禁从脚手架上向下抛掷材料物品和石块。

6 脚手架拆除

拆架子前，必须对相邻的电气设备和其他管、线路、机构设备等进行保护。

脚手架拆除时，应按确定的拆除程序进行，按顺序自上而下的进行，严禁上下层同时拆除或自下而上的进行；拆除脚手架大横杆、剪刀撑，应先拆中间扣，再拆两端扣，由中间操作人往下传递。对已松开过的杆件，应及时拆除运走，避免作业人员因误扶或者误靠，造成安全事故。

参考文献

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（责任编辑：小 燕）