柔性短肢工字钢悬挑脚手架施工技术

文／徐建军 中铁城建集团南昌建设有限公司 江西南昌 330002

1、项目概况

1.1 工程概况

南昌青山湖沈桥村（漆村）安置小区城市棚户区改造安置房建设项目位于京东大道以东、解放路以北,项目由18栋住宅楼、1 栋幼儿园、1 栋物业附属用房及2 个地下车库构成，总建筑面积为335452.81m2，其中地上建筑面积为250839.03m2，地下建筑总面积为84613.78m2。地下室分为两块，地下室为一层，局部为两层。住宅楼最高楼高33 层，约95.7m。其中15 栋高层层数皆为20 层以上，结构形式为框架-剪力墙结构，均采用柔性短肢工字钢悬挑脚手架施工。

1.2 悬挑架概况

结合本项目概况特点，为了不影响地下室顶板后续工序施工，本项目前期策划考虑外脚手架从三层悬挑，本项目标准层层高为2.9m，结合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）和住建部《危险性较大的分部分项工程专项施工方案编制指南》建办质〔2021〕48 号文的要求，布置时应采用6 层悬挑架，每挑挑架高度控制在20m 以内，以此来减少施工安全风险，且方案实施前报专家评审。

2、特点

（1）本方案操作方便，适应范围广，安全可靠。

（2）本方案更改了在楼板上预埋锚环的固定方式，改为在外墙、梁上预埋套管，安装时固定化学锚栓，既降低了混凝土施工导致预埋偏位的隐患，保证了锚栓的预埋准确性，又达到了材料可拆卸，降低拆除费用，循环利用，节约环保。

（3）本方案柔性短肢工字钢为简支梁受力，钢梁尾端用高强螺栓与主体结构连接，前端用钢丝绳连接，钢梁悬挑端上部由花篮螺栓拧紧受力，要求此花篮螺栓为闭口螺栓，且要求钢丝绳拉直成受力状态，此方案比传统工字钢受力更合理。

（4）本方案采用悬挑模式，比传统悬挑架节约了较多钢材，且无需预留洞口，便于后续二次结构及装修装修施工。且很大程度上减少了外墙漏水隐患，即可缩短工期，又可节约成本。

3、施工工艺流程及操作要点

3.1 工艺流程

施工准备→主体结构套管预埋→工字钢材料加工制作→主体结构强度检测→安装前验收→安装悬挑工字钢钢梁→钢梁回顶→验收→进行上部脚手架搭设（包括连墙件安装）→安装斜拉钢丝绳→验收→拆除回顶脚手架→安装外架密目安全网。

3.2 施工准备

根据施工方案要求，进行现场检查，是否现场有障碍物等影响外架搭设，并对现场转角位置进行测量放样，确定短肢工字钢角度及加工长度。确保现场放样尺寸与施工方案一致，不一致时，应及时通知项目技术负责人进行沟通协调，并进行修改确定最终方案。并根据方案绘制脚手架平面布置图，施工人员根据此图纸进行后续施工。

3.3 主体结构套管预埋

顶板模板安装完成后，根据脚手架平面布置图，在板边缘精确定位标记工字钢悬挑锚固中心位置，梁板钢筋安装完成后，在设置悬挑梁的平台砼浇筑前，根据悬挑梁的设计位置，梁中预埋 M20 高强螺栓套筒，并与结构钢筋定位牢固，确保预埋位置、标高控制准确。套筒两端采用泡沫封堵，待砼梁侧板拆除后，清理套筒，安装高强螺栓与悬挑梁。

3.4 悬挑架体材料加工制作

工字钢端部铁板下料和焊接：

（1）根据受力计算，本工程采用国标16#工字钢，根据现场放样图确定工字钢长度及厚度、角度等。作业工人根据技术交底进行现场下料加工。

（2）针对各楼栋各阳角位置悬挑短肢工字钢现场尺量角度、长度，单独进行加工制作。

3.5 安装前验收检查

（1）根据技术交底要求，对所有材料构配件进行检查验收，核对工字钢规格、数量，检查构配件是否有变形，检查工字钢连接板焊接是否牢固，并填写验收记录表。

（2）重点检查已加工短肢悬挑工字钢焊缝质量，工字钢与连接板焊接角度。

（3）现场对主体结构混凝土强度等级进行回弹实验，混凝土强度达到15MPa 以后方可进行后续安装工作。

3.6 安装悬挑工字钢钢梁

（1）悬挑工字钢安装时注意型号、位置准确，保证悬挑的长度符合设计要求，根据架体构造要求，悬挑工字钢长度为1.25m、1.75m、2.6m 三种。

（2）悬挑工字钢位置确定后，采用 2 个8.8 级 M20 高强螺栓与结构固定。

（3）悬挑工字钢安装完成后进行焊接16#连梁。

3.7 钢梁回顶

首层工字钢必须利用下脚手架进行反顶，且在上部卸荷钢丝绳斜拉完成验收要及时进行拆除。

3.8 进行上部脚手架搭设（包括连墙件安装）。

图1 上拉式悬挑脚手架剖面图

3.9 安装斜拉钢丝绳

斜拉钢丝绳安装需按方案要求设置，需使用闭口花篮螺栓连接，使得钢丝绳拉直受力。

3.10 拆除回顶脚手架并安装外架密目网

待上部主体结构强度达设计强度75%后，根据方案专家评审意见，需拆除回顶钢梁的脚手架。最后安装外架绿色阻燃型安全密目网，以保证外架整体美观。

4、材料与准备

短肢悬挑架采用 16#工字钢，分转角型和普通型两种，长度为 1.7m 至2.6m 不等，采用 2 个 8.8 级 M20 高强螺栓与建筑结构固定，型钢悬挑外端采用花篮螺栓与结构拉结，斜拉采用Φ18 钢丝绳，中间配有直径20mm 的花篮螺栓紧固。本项目短肢悬挑架采用Ф48×2.8 钢管搭设，立杆的横距800mm，立杆的纵距1500mm，立杆的步距1800mm，内排架距墙宽度不小于300mm，脚手板采用钢跳板，隔步铺设。连墙件按两步两跨设置。

4.1 工字钢选用

现场选用 16#工字钢挑梁，工字钢的截面尺寸允许偏差如下表1：

表1

4.2 工字钢的验收

（1）工字钢验收时首先观看其外观质量，看其是否有裂缝、结疤和折叠，成捆时检查端面是否平整，有无缺损。重点检查工字钢厚度是否符合要求，其次检查尺寸时要以腰的高度为准，检查弯腰饶角要用直尺和塞尺测量，并在距端头部小于 750mm 处测量，工字钢每米质量偏差不得超过-5%～+3%，另每批材料均应向厂家索取材质证明书。

（2）工字钢的重量可以通过过磅或通过理论换算得出。其每米重量的理论值。

（3）工字钢地锚采用一级钢φ20 固定，钢丝绳采用Φ16 钢丝绳，每道工字钢用Φ16 钢丝绳与上层的预留吊环拉结，吊环采用一级钢φ20。

4.3 高强螺栓及索具螺旋扣

高强螺栓、索具螺旋扣：严格按照本方案中的规格采购，其质量应符合《钢结构高强度螺栓连接技术规程》（JGJ82-2011）、《索具螺旋扣》（CB／T3818-2013）的规定，并附有制造厂提供的质量证明书。高强螺栓应进行涂油保护，高强螺栓螺纹不得有损伤，不应出现有生锈或污染情况。

5、质量控制

（1）本悬挑架承受脚手架最大高度不应超过20m。

（2）悬挑架沿建筑物纵向间距为1.40～1.50，个别转角处外排脚手立杆最大间距≤1.70。

（3）悬挑架上拉钢丝绳锚固位置与下方高强螺栓固定点位置垂直距离应大于2800mm，仰角不宜过小。

（4）超长型短肢工字钢应采用双钢丝绳斜拉，且要求钢丝绳与工字钢连接处采用保护套进行安全保护。

（5）悬挑钢梁与连接板的焊接必须经过焊接工艺评定，按照ⅠⅡ级焊缝质量标准进行检查验收。

（6）钢梁与主体连接配备70＊70＊8mm 压板，在压板采用双螺母固定，螺栓端外露长度≥1 只螺母厚度,以此来确保不变形。

（7）悬挑架完成后，由项目技术负责人牵头，组织项目经理、专职安全员、质量员、监理单位、建设单位等相关人员进行使用前验收工作，具体验收内容如下：

检查高强螺栓规格、尺寸是否符合设计要求；螺栓垫片、压板等是否按方案实施；8.8 级Φ20 高强螺栓是否拧紧；钢丝绳是否处于绷直状态；钢丝绳绳卡数量是否符合相关要求；钢丝绳是否设置有安全弯；钢丝绳与工字钢连接位置是否有保护措施等；短肢工字钢水平度不得大于20mm，且需小于L/1000；前期回顶钢梁支撑件是否拆除；

（8）在过程施工中，根据工程特点分为以下几个阶段进行检查；

悬挑钢梁安装固定完毕后架子搭设前，主要检查安装的尺寸位置，安装是否牢固，顶板混凝土强度是否达到要求；作业层上施加施工荷载前；每搭完10 至13m 高度后；停用时间超过一个月；达到设计高度后；遇有六级大风与大雨后；工序交接检查前（如外墙抹灰完外墙保温施工前，外墙保温施工完外墙真石漆施工前）；

除了按以上几个阶段进行检查外，项目安全部门每周必须对架子进行不少于二次的周检，工程技术部门安排测量人员及时做好架子的变形观测，观测项目主要是架子的垂直度和变形。且应加强过程监督检查，特别关注外脚手架上是否有堆放材料、垃圾等，应及时进行清理。

（9）架子每次的检查验收均由安全检查部门做好检查记录，纳入安全资料内存档。架子验收和定期检查的主要项目：杆件的设置和连接，连墙件、支撑、卸料平台处的构造；扣件螺栓是否松动；架子的变形；安全防护措施。

6、安全环保措施

（1）进入现场的施工作业人员必须接受三级安全教育，且考试合格后，方可以进入施工作业；（2）作业人员必须正确佩带和使用个人防护用品，严格按照劳务保护规定，且需按项目实名制管理要求进行实名认证；（3）涉及到短肢工字钢现场加工，严格执行动火作业操作规程，加工用的乙炔瓶和氧气瓶需单独存放；存放距离需保证5m 以上；（4）悬挑工字钢加工电焊工及安装操作架子工必须持证上岗，且证书需在有效期内，并经入场安全教育方可作业。（5）工字钢喷漆作业场地必须选择在通风场地，油漆需设置单独安全存放间。（6）工字钢吊装时需安排两名指挥员，一名在楼下指挥，一名在作业层指挥作业。严格按“十不吊”原则，以确保外脚手架施工安全；（7）需坚持先安装后拆、后安装先拆，从上至下的拆除原则，悬挑架工字钢上所有构件拆除完成后，最后进行工字钢拆除。拆除人员需正确佩戴安全绳，安全绳需固定在有效位置。

7、实施效果分析

7.1 经济效益

根据新颁发的《建筑施工脚手架技术规范》（130-2011）规定，悬挑钢梁的设计为1:1.25，现工具式悬挑钢梁1.3 米，传统式悬挑型钢因锚固位置不同，平均悬挑长度达到3.675米，相比之下减少了原搁置楼层内的2.375 米工字钢和圆钢拉环锚固。具体计算如下：

传统型工字钢悬挑脚手架：

人工费（预埋螺栓）：1 工日×500 元/工日=500 元；

人工费（安装工字钢）：15工日×500元/工日=7500元；

材料费（16#工字钢）：76 根×3.675 米×176 元/米=49156.8 元

材料费（15mm 厚钢压板）：76×3 个×3 元/ 个=684 元（按照周转次数2 次计算为342 元）

材料费（Ф20U 型螺栓）：76×3 个×7 元/个=1596元

计算每层悬挑工字钢综合费用为500+7500+49156.8+342+1596=59094.8 元

短肢工字钢悬挑脚手架：

人工费（预埋穿梁套管）：1 工日×500 元/工日=500 元；

人工费（安装工字钢）：15工日×500元/工日=7500元；

材料费（16#工字钢）：76 根×1.3 米×176 元/米=17388.8 元

材料费（15mm 厚螺栓垫铁）：76×2 个×1 元/个=152 元（按照周转次数2 次计算为76 元）

材料费（六角高强螺栓）：76×2 个×6 元/个=912 元（按照周转次数2 次计算为456 元）

计算每层悬挑工字钢综合费用为500+7500+17388.8+76+456=25920.8 元

计算短肢悬挑工字钢可以节省费用比例为：（1-25920.8/59094.8×100%）≈56%

安装悬挑层数87 层计算，可节省费用为：（39365.2-25920.8）元/层×87 层≈29 万元

青山湖区沈桥村（漆村）安置小区城市棚户区改造安置房建设项目4#至20#楼，使用的短肢悬挑式脚手架与普通钢丝绳悬挑脚手架经济投入成本节约了近29 万元。

7.2 社会效益

工具式悬挑式脚手架确保了安全与美观于一体。大大节约了成本，缩短了工期，预控了外墙渗水等质量通病；

施工方便，采取传统悬挑脚手架，部分悬挑工字钢在楼内长度伸至达到7m，型钢布置密集，对整个脚手架工程的材料用量和楼面整体形象造成影响；工字钢穿剪力墙对主体混凝土结构的整体外观效果带来负面效果，更换短肢悬挑脚手架后无论是楼内还是外立面的形象都带来较大提升。最主要的短肢式悬挑脚手架可以重复周转利用，既缩短了工期又节约了成本，又降低了安全风险。

结语：

柔性短肢工字钢悬挑脚手架施工技术解决了传统悬挑架工字钢用量大、预留洞口多、洞口封堵后渗漏风险高、预埋螺栓处细部处理困难等问题，也比花篮拉杆工具式造价低，还对房屋主体结构影响小。能较好的缩短工期，解决费用。取得了较好的使用效果，得到了监理、建设及相关参建单位的一致认可。具有较好的推广价值。