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边坡排架搭设方案

大渡河双江口水电站场内交通工程【河口料场路】施工工程

边坡排架搭设施工方案

中国水利水电第一工程局有限公司

大渡河双江口水电站工程项目经理部

大渡河双江口水电站场内交通工程【河口料场路】施工工程

边坡排架搭设施工方案

批准：

审查：

编写：

中国水利水电第一工程局有限公司

大渡河双江口水电站工程项目经理部

二O一五年十二月

大渡河双江口水电站场内交通工程【河口料场路】施工工程

边坡排架搭设施工方案

一、工程概况

本工程设计明挖挖方高度最高54m。

在岩质边坡段，边坡设计坡比为1：

0.5～1：

0.75,在岩体完整段,边坡设计坡比1：

0.3，施工排架作为上述施工项目作业的载体，在高边坡支护作业设施中占有极为重要的作用，涉及施工安全、进度及文明施工、工程质量，需要按要求进行设计、组织审批，施工时应严格按要求进行施工。

二、排架施工依据及排架搭设要求

2.1、排架施工中所涉及的依据及规范

1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（2002）版（JGJ130－2001）；2、《岩土锚杆（索）技术规程CECS22－2005》；

3、《建筑结构荷载规范》（GB50017－2003）；

4、《建筑边坡工程技术规范》（GB50330－2002）；

5、《建筑桩基技术规范》（JGJ94－94）；

6、边坡支护设计图、地勘资料及施工现场土质实际情况等；

2.2、排架搭设

1、排架施工应严格执行“三不施工”的原则。

即“没有施工图纸不施工，没有进行安全技术交底或交底不清不施工，没有安全监护或监护不到位不施工”。

排架搭设要根据施工现场实际情况，在边坡开挖工序经监理工程师验收全部合格，且对上层马道及边坡危石进行清除后确保下部施工安全、确认工序转换后，在高边坡锚杆、锚索、主动网防护、或隧道边仰坡防护施工过程中进行排架搭设。

2、排架及施工荷载轴向力主承力区选择在边坡底部的碎落台上；排架搭设前先处理好地基，在满足排架搭设地基承载力要求后才能进行排架的搭设施工。

脚手架搭设前基础要平整夯实，架基及周围不得积水，在距脚手架外立杆外侧0.5米处，设置一排水沟，在最低点，设置积水坑，水流入坑内，用潜水泵将水排出，排水沟坡度为3-5‰。

以保证架基的承载能力，基槽回填土必须步步夯实后，才能做脚手架基础。

回填土夯实后，上面铺设厚度50mm的0.2×3m木脚手板，之后在木脚手板上放置钢底座，钢底座上放置立杆，之后按设计的立杆间距进行放线定位，铺设木脚手板要平稳，不得悬空。

3、根据现场的实际情况采用扣件式钢管脚手架，立杆和大、小横杆（纵、横水平杆）、坡面扫地杆均采用φ48×3.5mm钢管，连接扣件采用标准扣件；

4、根据高边坡实际设计参数，采用错落坡型排架，脚手架随坡度而设，主受力立杆间距1.5m，其余辅助受力立杆随坡度而调整搭设间距1.4-1.5m，锚杆施工自下而上施工，因此脚手架施工顺序也由下而上搭设。

5、脚手架连墙杆和卸载连壁锁脚锚杆采用φ25mm螺纹钢筋，按照1步2跨（1h×2L）进行设置，固定点拉杆深度不低于1.5m，角度与边坡锚杆角度相等，连墙杆和卸载连接点设定在每一级边坡平台、每级斜坡面以上。

锚杆施工自下往上，脚手架连墙杆、卸载跟随设置，连墙杆、卸载连接点按要求操作、施工。

6、扣件式钢管脚手架、构架和设置要求的一般规定

①立杆纵距应为1.4～1.6m，立杆横距应≤1.2m，平杆步距应为1.5～1.8m。

②作业层距地面高度≥2.0m时，脚手板的铺设宽度：

外脚手架≥750mm、里脚手架≥500mm。

铺设的脚手板边缘与坡面的间隙≤30mm，铺设的脚手板边缘与挡脚板的间隙≤100mm。

当脚手板侧边不贴近立杆时，应予以固定。

③剪刀撑的斜杆与水平面的交角宜在45°～60°之间，水平投影宽度不应小于两跨（≥4m）或不应大于四跨（≤8m）。

斜杆应与排架基本构架杆件加以可靠连接，至少应与3～4根立杆相连接，且斜杆相邻连接点之间的长细比≤60。

④立杆底端100～300mm高底处，一律设纵向和横向扫地杆，并与立杆连接牢固,为防止滑动，每隔3缝打入锚管（Ф48×3.5）深1.5m与纵横杆扣接。

7、杆件连接构造的规定

①排架左右相邻立杆和上下相邻平杆的对接接头应相互错开设置在不同的构架框格内。

相邻立杆接头宜布置在不同步距内，距相邻平杆的距离应<1/3步距。

上下相邻平杆接头宜布置在不同纵距内，距相邻立杆的距离应<1/3步距。

②扣件式钢管排架杆件的搭接接头长度应≥0.8m。

搭接部分的结扎不应少于2道，且结扎点间距≤0.6m。

③杆件端部伸出结扎点的长度≥0.1m。

④单立杆和双立杆连接：

当采用单杆连接时，单立杆与双立杆之中的一根立杆直接对接，并在对立杆上加旋转扣二道。

当采用双杆连接时，单立杆底支于横杆上，上部与横杆扣牢，并与双立杆不少于3道旋转扣连接。

⑤相邻步架的大横杆应相互错开布置在立杆的两侧，以改善立杆的偏心受压状况。

⑥平杆（大、小横杆）不得跳设或漏设。

8、扣件式钢管脚手架杆配件的一般规定：

①钢管端部切口应平整，杆件无明显变形、裂纹和严重锈蚀情况。

②扣件应与杆件管径相匹配，其性能应符合国家相关的标准规定。

严禁使用加工不合格、锈蚀和有裂纹的扣件。

③脚手架杆配件应能满足安全要求，并与脚手架主体结构架杆连接可靠。

④竹串片脚手板的竹片宽应≥60mm，拼接螺栓直径为Ф8～Ф10，螺栓间距≤600mm，拼接必须坚固可靠。

铺设后用14#～16#镀锌铁丝绑牢固定。

9、剪刀撑采用6米的钢管搭设，立杆5根、大横杆5根为一组剪刀撑，每隔6根设置一组与地面成45度角，脚手架两端转角处两侧设置，每组剪刀撑上下要连续设置，斜杆除两端用回转扣件与立杆、大横杆扣紧外，在中间要增加2个扣件扣牢，斜杆两端扣件与立杆结点的距离不得大于150mm，最下边斜杆与立杆的连结点距离不大于200mm，剪刀撑杆件的搭接长度为1000mm，用三个扣件扣牢，扣件扣在钢管端头处不小于10cm处。

剪刀撑下端一定要落地。

10、脚手板的铺设，施工操作层的脚手架必须铺满、铺稳、铺严，距离墙面不得大于200mm，里立杆与墙面之间铺设一块脚手板，不得有空隙和控头板，本工程砌筑自上而下的进行施工只考虑一个操作层，对头铺设的脚手板，接头下面必须设两根小横杆，板端距小横杆150mm，拐弯处的脚手板必须交叉搭铺。

11、操作层、通道口的防护，在每个操作层高1.2m处设两道防护栏杆，必须挂设有准用证的密目式立网，立网的边绳与大横杆靠紧，并用绳系结牢固，并设180mm高的踢脚板用木脚板代替。

距地3m处设一层兜网，设一个安全通道口长3米，高3米，与洞口同宽，上铺一层50mm的木脚手板铺严并挂标识牌。

12、脚手板的铺设，施工操作层的脚手架必须铺满、铺稳、铺严，距离坡面不得大于200mm，里立杆与墙面之间铺设一块脚手板，不得有空隙和控头板。

13、脚手架的上下通道：

脚手架体要设置安全马道：

①马道宽度不小于1米，坡度以1：

3（高：

长）为宜。

②马道的立杆、横杆间距应与脚手架相适应，基础按脚手架要求处理，立面设剪刀撑。

③人行斜道小横杆间距不超过1.5米。

④马道上满铺脚手板，板上钉防滑条，防滑条不大于300mm。

⑤设置护栏杆，上部护身栏杆1.2米，下部护身栏杆距脚手板0.6米，同时设180mm宽档脚板。

三、排架搭设设计

3.1排架搭设边界条件

1、排架搭设部位；边坡支护施工部位为各级马道以上边坡。

2、排架搭设规格：

排架搭设长度、高度应根据现场实际长度确定。

3、排架搭设要求：

由于边坡支护的特殊性，所搭设的施工排架除应满足相应规范要求外，还应根据支护设计的孔排间距要求，设置每一层高度与立杆的间排距离，以满足施工需要。

根据每段边坡高度以及长度，进行排架搭设分层，马道以上第一层高为1.0m，其余每层高度按1.8m高的排距搭设（顺边坡方向）。

立杆间距（纵线路方向）1.5m。

为确保排架的整体性，在立杆外侧排采用剪刀撑进行连接，排架两端以及马道上第一层布置安全防护网和防护栏，如图3-1所示。

图3-1排架搭设示立面示意图

材料：

脚手架采用φ48×3.5钢管，每米自重38.4N；直角扣件每个自重13.2N；旋转扣件每个自重14.6N；对接扣件每个自重18.4N。

3.2排架工作条件特点

扣件连接节点属于半刚性，且节点刚性大小与扣件质量、安装质量有关，节点性能存在较大变异；

1、脚手架结构、构件存在初始缺陷，如杆件的初弯曲、锈蚀，搭设尺寸误差、受荷偏心等；

2、以边坡岩面和马道面作为支撑点，对脚手架的约束性较小，易变形。

3、用扣件连接的钢管脚手架，其纵向或横向水平杆的轴线与立杆轴线在主节点上并不汇交在一点。

当纵向或横向水平杆传荷载至立杆时，存在偏心距。

在一般情况下，此偏心产生的附加弯曲应力不大。

为了简化计算，予以忽略。

3.3钢材设计强度取值说明

1、对Q235－A级钢的抗拉、抗压、抗弯强度设计值f取为：

205N/mm2。

2、扣件抗滑承载力设计值，根据现行国家标准《钢管脚手架扣件》规定的标准值除以抗力分项系数1.25取值。

3、容许挠度是根据现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）及《钢结构设计规范》（GB50017-2003）的规定确定的。

4、由于它压（拉）杆是按单根杆件进行验算，取μ=1.27，这里按步距、纵距为1.5m+0.2m时，斜杆的长度在[λ]=250条件下计算确定。

3.4荷载计算

1、承重排架均布额定荷载

根据本段边坡搭设排架的最大步距1.8m,最大纵距1.5m，按最高14.5m（12层）等参数，并结合承重排架搭设规范，可查得此类排架施工均布活荷载标准值3KN/m2,施工均布恒荷载标准值3.73KN/m2（其中脚手板均布荷载为0.35KN/m2,栏杆及挡板均布载为0.14KN/m2,Ф48×3.5钢管脚手架每平米立杆承受的钢管自重标准值为3.24kN/m2），即承重结构每平米能承受均布荷载为：

N总=6.73KN/m2

2、承重排架实际均布荷载

①排架及脚手板荷载

按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》中要求，脚手架自重标准值采用0.35KN/m2,栏杆挡脚板自重标准值0.11KN/m,安全设施及安全网0.005KN/m2.

②钻机重量

按排架上布置2台钻机，每台钻机重量约134.0kg约1.34KN。

G（机）=1.34KN×2台=2.68KN

③施工人员重量

在5排排架上布置2台钻机，需施工人员5人，考虑其他辅助及管理人员5人，平均每人重约0.8KN，则施工人员自重为：

G（人）=10人×0.8KN=8KN

④钻机反向力

根据钻机说明书，每台钻机的水平反向力G（反推力）=12KN

则在排架内，最多可有2台钻机产生反向推力，即推力为24KN。

钻机产生的总荷载为24KN

⑤总均布荷载为:

N总=①+②+③+④=9KN+2.68KN+8KN+24KN=43.68KN

计算采用电算，计算按5排排架，同时2个作业层，按高度14.5米进行验算：

施工荷载均布参数为：

43.68/（5*1.5*2）=2.913KN/m2

结果如下：

（一）参数信息:

脚手架参数

搭设尺寸为：

立杆的纵距为1.50米，立杆的横距为1.50米，立杆的步距为1.80米；计算的脚手架为双排脚手架搭设高度为14.5米，立杆采用单立管；内排架距离墙长度为0.30米；小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为2；采用的钢管类型为Φ48×3.5；横杆与立杆连接方式为单扣件；抗滑承载力系数为0.80；连接筋采用两步三跨，竖向间距3.60米，水平间距4.50米，采用焊缝连接；

2.活荷载参数

施工荷载均布参数（kN/m2）:

2.913；脚手架用途:

结构脚手架；同时施工层数:

2；

3.风荷载参数

四川省马尔康地区，基本风压为0.30，风荷载高度变化系数μz为0.84，风荷载体型系数μs为0.65

4.静荷载参数

每米立杆数承受的结构自重标准（kN/m2）:

0.1248；脚手板自重标准值（kN/m2）:

0.350；栏杆挡脚板自重标准值（kN/m2）:

0.110；安全设施与安全网（kN/m2）:

0.005；脚手板铺设层数:

2；脚手板类别:

竹串片脚手板；栏杆挡板类别:

栏杆冲压钢；

5.地基参数

地基土类型:

碎石土；地基承载力标准值（kN/m2）:

500.00；基础底面扩展面积（m2）:

0.09；基础降低系数:

0.40。

（二）小横杆的计算:

小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。

按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。

1.均布荷载值计算

小横杆的自重标准值:

P1=0.038kN/m；

脚手板的荷载标准值:

P2=0.350×1.500/3=0.175kN/m；

活荷载标准值:

Q=2.913×1.500/3=1.457kN/m；

荷载的计算值:

q=1.2×0.038+1.2×0.175+1.4×1.457=2.295kN/m；

小横杆计算简图

2.强度计算

最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩，计算公式如下:

最大弯矩Mqmax=2.295×1.5002/8=0.646kN.m；

σ=Mqmax/W=127.071N/mm2；

小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求！

3.挠度计算:

最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度

荷载标准值q=0.038+0.175+1.457=1.670kN/m；

最大挠度V=5.0×1.670×1500.04/（384×2.060×105×121900.0）=4.384mm；

小横杆的最大挠度小于1500.0/150=10.000与10mm,满足要求！

（三）大横杆的计算:

大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。

1.荷载值计算

小横杆的自重标准值:

P1=0.038×1.500=0.058kN；

脚手板的荷载标准值:

P2=0.350×1.500×1.500/3=0.262kN；

活荷载标准值:

Q=2.913×1.500×1.500/3=2.185kN；

荷载的计算值:

P=（1.2×0.058+1.2×0.262+1.4×2.185）/2=1.721kN；

大横杆计算简图

2.强度计算

最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和。

均布荷载最大弯矩计算:

M1max=0.08×0.038×1.500×1.5002=0.010kN.m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

集中荷载最大弯矩计算:

M2max=0.267×1.721×1.500=0.689kN.m；

M=M1max+M2max=0.010+0.689=0.700kN.m

抗弯强度:

σ=0.700×106/5080.0=137.752N/mm2；

大横杆的抗弯强度σ=137.752小于[f]=205.0N/mm2；

3.挠度计算

最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和,单位:

mm

均布荷载最大挠度计算公式如下:

大横杆自重均布荷载引起的最大挠度：

Vmax=0.677×0.038×1500.04/（100×2.060×105×121900.0）=0.052mm；

集中荷载最大挠度计算公式如下:

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度：

P=（0.058+0.262+2.185）/2=1.252kN

V=1.883×1.252×1500.03/（100×2.060×105×121900.0）=3.170mm；

最大挠度和：

V=Vmax+Vpmax=0.052+3.170=3.222mm；

大横杆的最大挠度小于1500.0/150=10.0或者10mm,满足要求！

（四）扣件抗滑力的计算:

按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，

该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN。

纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算（规范5.2.5）:

R≤Rc

其中Rc--扣件抗滑承载力设计值,取6.40kN；

R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

横杆的自重标准值:

P1=0.038×1.500=0.058kN；

脚手板的荷载标准值:

P2=0.350×1.500×1.500/2=0.394kN；

活荷载标准值:

Q=2.913×1.500×1.500/2=3.277kN；

荷载的计算值:

R=1.2×（0.058+0.394）+1.4×3.277=5.130kN；

R<6.40kN,单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

（五）脚手架荷载标准值:

作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。

静荷载标准值包括以下内容：

（1）每米立杆承受的结构自重标准值（kN/m）；本例为0.1248

NG1=0.125×14.500=1.810kN；

（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；本例采用竹串片脚手板，标准值为0.35

NG2=0.350×2×1.500×（1.500+0.3）/2=0.945kN；

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值（kN/m）；本例采用栏杆冲压钢，标准值为0.11

NG3=0.110×2×1.500/2=0.165kN；

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；0.005

NG4=0.005×1.500×14.500=0.109kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=3.028kN；

活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2

取值。

经计算得到，活荷载标准值

NQ=2.913×1.500×1.500×2/2=6.554kN；

风荷载标准值应按照以下公式计算

其中Wo--基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用：

Wo=0.300kN/m2；

Uz--风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用：

Uz=0.840；

Us--风荷载体型系数：

Us=0.649；

经计算得到，风荷载标准值

Wk=0.7×0.300×0.840×0.649=0.114kN/m2；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

N=1.2NG+1.4NQ=1.2×3.028+1.4×6.554=12.810kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×3.028+0.85×1.4×6.554=11.434kN；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW计算公式

Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.850×1.4×0.114×1.500×

1.8002/10=0.066kN.m；

（六）立杆的稳定性计算:

不组合风荷载时，立杆的稳定性计算公式为：

立杆的轴心压力设计值：

N=12.810kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.58cm；

计算长度附加系数：

K=1.155；

计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

U=1.590

计算长度,由公式lo=kuh确定：

lo=3.306m；

Lo/i=209.000；

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的结果查表得到：

φ=0.166；

立杆净截面面积：

A=4.89cm2；

立杆净截面模量（抵抗矩）：

W=5.08cm3；

钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205.000N/mm2；

σ=12810.000/（0.166×489.000）=157.809N/mm2；

立杆稳定性计算σ=157.809小于[f]=205.000N/mm2满足要求！

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

立杆的轴心压力设计值：

N=11.434kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.58cm；

计算长度附加系数：

K=1.155；

计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

U=1.590

计算长度,由公式lo=kuh确定：

lo=3.306m；

Lo/i=209.000；

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的结果查表得到：

φ=0.166

立杆净截面面积：

A=4.89cm2；

立杆净截面模量（抵抗矩）：

W=5.08cm3；

钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205.000N/mm2；

σ=11433.578/（0.166×489.000）+66210.445/5080.000=153.886N/mm2；

立杆稳定性计算σ=153.886小于[f]=205.000N/mm2满足要求！

（七）最大搭设高度的计算:

不考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算：

构配件自重标准值产生的轴向力NG2K（kN）计算公式为：

NG2K=NG2+NG3+NG4=1.219kN；

活荷载标准值：

NQ=6.554kN；

每米立杆承受的结构自重标准值：

Gk=0.125kN/m；

Hs=[0.166×4.890×10-4×205.000×103-（1.2×1.219

+1.4×6.554）]/（1.2×0.125）=40.079m；

脚手架搭设高度Hs等于或大于26米，按照下式调整且不超过50米：

[H]=40.079/（1+0.001×40.079）=38.535m；

[H]=38.535和50比较取较小值。

得到，脚手架搭设高度限值[H]=38.535m。

考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算：

构配件自重标准值产生的轴向力NG2K（kN）计算公式为：

NG2K=NG2+NG3+NG4=1.219kN；

活荷载标准值：

NQ=6.554kN；

每米立杆承受的结构自重标准值：

Gk=0.125kN/m；

计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩：

Mwk=Mw/（1.4×0.85）=0.066/（1.4×0.85）=0.056kN.m；

Hs=（0.166×4.890×10-4×205.000×10-3-（1.2×1.219+0.85×1.4×（6.554+

0.166×4.890×0.056/5.080）））/（1.2×0.125）=42.205m；

脚手架搭设高度Hs等于或大于26米，按照下式调整且不超过50米：

[H]=42.205/（1+0.001×42.205）=40.496m；

[H]=40.496和50比较取较小值。

经计算得到，脚手架