塔类设备保温施工脚手架施工方案.docx

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塔类设备保温施工脚手架施工方案

塔类设备保温施工

脚手架搭、拆专项方案

编制：

审核：

批准：

2018年05月09日

1.工程概况和编制依据

1.1工程概况

江苏威名石化有限公司年15万吨环己酮项目，主装置区内3台塔类设备整体保温，需搭设脚手架进行施工。

环己酮塔直径3750/4300mm，塔高48000mm，环己醇塔直径1050mm，塔高29470mm，轻质塔直径1350/800mm，塔高28910mm。

三台塔脚手架搭设形式均采用双排落地式脚手架。

1.2编制依据

1）中国天辰工程有限公司提供的设备制造蓝图；

2）本计算根据中国建筑出版社《建筑施工脚手架实用手册》；

3）《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）；

4）《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80-2016）；

5）《石油化工建设工程施工安全技术规范》（GB50484-2008）；

6）江苏威名石化有限公司关于脚手架施工的相关规定。

2.施工准备

2.1施工技术准备

2.1.1根据设计文件及相关标准规范的要求，完成了施工技术方案的编写；

2.1.2对施工人员进行施工技术交底和安全培训；

2.1.3检查需要搭设脚手架设备的施工情况，办理完工序交接手续后方可施工。

2.2施工现场准备

2.2.1脚手架架杆、脚手板等材料按照规格及质量要求准备齐全；

2.2.2对钢管、扣件、脚手板等在使用前认真检查，不合格的构配件不得使用；

2.2.3施工现场地面、杂物清理完毕，搭设场地已硬化，已经满足脚手架的搭设要求；

2.2.4施工现场有完备的安全设施及劳保用品；

2.2.5铺设施工电缆，设置配电箱，保证施工电源。

2.3劳动力准备

2.3.1搭设阶段共需架子工4名，维护阶段共需架子工1名，拆除阶段共需架子工4名。

所有架子工均需持证上岗。

2.4材料准备

本工程脚手架所用的钢管、扣件、跳板均由租赁公司提供，进入现场材料均应验收合格。

名称及规格

用途

总需用量

备注

6m长管

立杆

190根

租赁

4m长管

剪刀撑

40根

租赁

3m长管

横向水平杆

250根

租赁

2m长管

横向水平杆

60根

租赁

1.5m长管

横向水平杆

630根

租赁

转向扣件

2700件

租赁

对接扣件

150件

租赁

2.5机具准备

搭、拆架子所需机具主要有架子板手、吊线，由架子工自备。

项目部应配备如下检查工具（可借用，但应符合要求）：

名称

数量

用途

扭力板手

1把

检查扣件拧紧力度

游标卡尺

1把

检查焊接钢管外径和壁厚、外表面锈蚀深度

钢卷尺

2把

检查钢管弯曲程度和搭设中的距离或长度

水平尺

1把

检查水平杆高差

角尺

1把

检查剪刀撑与地面的倾角

注：

《建筑施工扣件式钢管脚手架》（JGJ130-2011）中提及的钢板尺用钢卷尺代替。

2.6技术准备

施工前应按要求向架子工作好技术交底。

人员变动后应重新交底。

3.材料进厂验收

3.1钢管的材质及规格要求

一般采用符合GB700-2006《普通碳素结构技术条件》技术要求的Q235钢，外表平直光滑、无裂纹、分层、变形扭曲，打洞截口及锈蚀程度小于0.5mm的钢管，必须具有生产厂家的产品检验合格证。

现场采用外径48mm，壁厚3.5mm的焊接钢管作为立杆和斜杆（剪刀撑），大横杆钢管长度在3-6m之间，用于小横杆的钢管长度在1.5-2.0m之间。

3.2扣件的材质及规格要求

扣件是专门用来对钢管脚手架杆件进行连接的，他有同转、直角（十字）和对接（一字）三种形式，扣件应采用可锻铸铁制成，其技术要求应符合GB15831-2006《钢管脚手架扣件》的规定，严禁使用变形、裂纹、油丝、砂眼等弊病的扣件，不许沿轴心方向承受拉力，直角扣件不许沿十字轴方向承受扭力；对接扣件不宜承受拉力，当用于竖向节点时，只允许承受压力，扣件螺栓的紧固力矩应控制在40-50Nm之间，使用直角和回转扣件紧固时，钢管端部，应伸出扣件盖板边缘，不小于100mm，扣件夹紧钢管时，开口处最小距离不小于5mm，回转扣件的两端旋转面间隙要小于1mm。

3.3脚手板的材质及规格要求

脚手板用木质跳板，作业层脚手板要铺平、铺稳、铺实。

脚手板应设置在三根横向水平杆上。

当脚手板长度小于2m时，可采用两根横向水平杆支承，但应将脚手板两端与横向水平可靠固定，严防倾翻。

脚手板铺设采取对接平铺或搭接铺设。

脚手板对接平铺时接头处应设两根横向水平杆，脚手板外伸长度应采取130mm-150mm，两块脚手板外伸长度的和不应大于300mm。

脚手板搭接铺设时，接头应在横向水平杆上，搭接长度不应小于200mm，其伸出横向水平杆的长度不应小于100mm。

作业层端部脚手板探头长度应取150mm，其板的两端均应固定于支撑件上。

4．施工顺序

4.1脚手架搭设施工工艺

脚手架搭设的工艺流程：

场地平整、夯实基础设置立杆垫板排放纵向扫地杆竖立杆将纵向扫地杆与立杆扣接安装横向扫地杆安装纵向水平杆安装横向水平杆安装剪刀撑安装连接墙件扎安全网作业层铺设脚手板和挡脚手板验收。

双排架宜先立里排立杆，后立外排立杆。

双排架内、外排两立杆的连接要与塔面垂直。

立杆接长时，宜先立外排，后立内排。

作业层的下侧及外侧须挂设安全网，脚手架外围拉密目网，防止高处坠物伤人。

脚手架搭设时，尽量避免将横杆或立杆搭设在设备平台的直梯内，以免影响作业人员的上下通行。

塔底封头处脚手架搭设注意避开人孔通道，不能影响施工人员进出。

脚手架完工后，应对脚手架进行检查，对不合格项进行整改。

自检合格后报监理或总包组织验收，验收后由监理或总包签字后挂脚手架验收合格牌，直至验收合格后方可使用。

在使用过程中，应定期（至少每周一次）对脚手架进行检查。

4.2脚手架的拆除施工工艺

拆架程序应遵循由上向下，先搭后拆的原则，一般的拆除顺序为：

安全网拦杆脚手板剪刀撑横向水平杆纵向水平杆立杆。

不准分立面拆架或在上下两步同时进行拆架。

做到一步一清、一杆一清，要先抱住立杆再拆开最后两个扣。

拆除纵向水平杆、斜撑、剪刀撑时，应先拆中间扣件，然后托住中间，再解端头扣。

所有连塔杆等必须随脚手架拆除同步下降，严禁先将连塔件整层或数层拆除后再拆脚手架。

分段拆除高差不应大于两步，连塔杆被拆除前，应加设临时支撑防止变形、失稳。

当脚手架拆至下部最后一根长钢管的高度（约6m）时，应先在适当位置搭临时抛撑加固后再拆连塔件。

5.脚手架构造

5.1脚手架设计尺寸

5.1.1脚手架搭设距离塔壳体200mm沿塔体外侧采用双排双立杆式进行搭设脚手架，参见图一。

图一

5.1.2脚手架步距为1.2m；

5.1.3立杆纵距为1000mm（参见图一）；

5.1.4大横杆长度为1.5-2m，小横杆长度为1-1.5m，小横杆间距为1-2m；

5.1.5踢脚杆、防护杆从第二步起设置分别为0.3m和1.2m，顶排防护栏杆不少于二道，高度分别0.9m、1.3m；

5.1.6相交处增设横向斜杆，采用刚性连墙件，27㎡设一处。

5.1.7塔脚手架连墙件使用钢管与设备平台、管道支架、塔管口、悬臂梁、人孔进行牢固拉结。

首选是与钢平台进行连接，其次利用管道支架，然后再考虑塔管口、人孔时，用短架杆将脚手架与塔壁连接，并箍紧。

同时与设备平台栏杆、立柱连接。

连接形式如下：

5.1.9装置内塔器扇形平台宽度均为1m，平台的内边梁离设备的尺寸为0.20m，故如上所说，脚手架横距为1m，内侧脚手架落在设备平台上，外侧脚手架在设备平台外侧，外侧脚手架立杆连接在平台栏杆上，并且平台栏杆内侧增加横杆固定，并增加斜撑，加斜撑方式参照上图。

5.1.10塔脚手架自塔器安装后保温施工前开始搭设，搭设过程中，搭设物资使用小型的卷扬机利用塔顶吊柱运送（成捆架杆运送不大于500Kg），吊点位置设在塔顶吊柱上，利用塔平台放置临时脚手架搭设物质。

搭设的脚手架为双排脚手架只供塔器保温施工非承重架，平台上放置机具，不超过平台载荷。

5.2纵向、横向水平杆，脚手板，防护栏杆，踢脚板

5.2.1纵向立杆，其长度不小于3步。

纵向水平杆不允许对接，应采用定长件交错布置，两根相邻纵向水平接头设置相互错开不小于500mm；

5.2.2纵向搭接长度不小于1m，并等间距设置3个旋转扣件固定，端部扣件盖板边缘至搭接纵向水平杆杆端的距离不小于100mm；

5.2.3纵向水平杆的各节点采用直角扣件固定在横向水平杆上；

5.2.4横向水平杆的各个节点处必须调协并用直角扣件扣接且严禁拆除；

5.2.5脚手架板的铺设宽度不得小于两块板的宽度，离设备外壁距离是20——30cm，不得有空隙和探头板，并在两侧设置踢脚板，防止小件工具滑落。

脚手架板搭接时不得小于20cm；对接时应架设双排小横杆，间距不小于20cm。

在架子拐弯处脚手板应交叉搭接，垫平架板应用木板，并且要与架板和横杆绑扎牢固，不得采用砖垫。

5.2.6脚手板必须垂直于塔体切线方向横向铺设，满铺到位，不留空位。

四角用14#铁丝双股并联绑扎固定在纵向水平杆上，要求绑扎牢固，交接处平整，严禁探头板。

5.2.7钢脚手板外侧自第二步起必须设1.2m高同材质的防护栏和300mm高的踢脚杆。

5.3立杆

5.3.1每根立杆垂直稳放在垫板上；

5.3.2脚手架立杆距离塔壳体切线净距离为200mm，大于300mm处的须铺设脚手板，并设置平稳牢固；

5.3.3脚手架须设置纵、横向扫地杆，纵向扫地杆采用直角扣件固定在距离底面上不大于200mm处的立杆上。

横向扫地杆也采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上，当立杆基础不在同一高度上时，必须将高处的纵向扫地杆向低处延伸长两跨与立杆固定，高低差不小于1m，靠边坡上方的立杆轴线到边坡的距离不小于500mm；

5.3.4立杆在与塔操作平台相遇处，平台下立杆顶部应顶紧平台板下面，平台上立杆底部应顶紧平台板上面，通过平台的上下对中紧密接触达到卸载的目的；

5.3.5立杆接长处顶层步可采用搭接外，其余各层步接头必须用对接扣件连接，对接，搭接，均须符合如下规定：

立杆上的对接扣件交错布置，两根相邻立杆的接头要相互错开，不设置在同步内，同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开的距离不小于500mm，各接头中心至主节点的距离不大于步距的1/3。

5.3.6在每隔20m的距离可利用塔体及平台搭设横杆或用钢丝绳拉吊进行附着和部分卸载。

5.4爬梯及垂直运输

由于设备的搭设高度较高，为保证施工人员的上下安全与方便和便于小件运输，脚手架在搭设过程中借助塔设备自身平台爬梯进行上下，不再另做直爬梯。

材料的垂直运输：

借用塔顶的旋转吊臂挂设钢丝绳，利用2T卷扬机进行垂直运输，在地面与架体上用对讲机进行指挥操作，吊装过程中地面上设置专人监控。

限制活动载荷的重量，架管每次运输不超过4根。

6.脚手架的计算

酮塔脚手架为此方案中搭设较大且高度较高，验算以酮塔脚手架为例进行验算。

活荷载参数：

施工荷载均布参数（kN/m2）:

3.000；

风荷载参数：

江苏省南通市，基本风压为1.25，风荷载高度变化系数μz为0.84，风荷载体型系数μs为0.65；

静荷载参数：

每米立杆数承受的结构自重标准（kN/m2）:

0.1291；脚手板自重标准值（kN/m2）:

0.300；栏杆挡脚板自重标准值（kN/m2）:

0.140；安全设施与安全网（kN/m2）:

0.005；脚手板类别:

木质脚手板；地基参数：

地基土类型:

硬化水泥地面；地基承载力标准值（kN/m2）:

200.00；基础底面扩展面积（m2）:

0.09；基础降低系数:

1.00。

6.1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，大横杆在小横杆的上面。

按照大横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。

6.1.1.均布荷载值计算

大横杆的自重标准值:

P1=0.038kN/m；

脚手板的荷载标准值:

P2=0.350×1.200/（2+1）=0.140kN/m；

活荷载标准值:

Q=3.000×1.200/（2+1）=1.200kN/m；

静荷载的计算值:

q1=1.2×0.038+1.2×0.140=0.214kN/m；

活荷载的计算值:

q2=1.4×1.200=1.680kN/m；

大横杆计算荷载组合简图（跨中最大弯矩和跨中最大挠度）

大横杆计算荷载组合简图（支座最大弯矩）

6.1.2.强度计算

最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩

跨中最大弯距计算公式如下:

跨中最大弯距为M1max=0.08×0.214×1.2002+0.10×1.680×1.2002=0.267kN.m；

支座最大弯距计算公式如下:

支座最大弯距为M2max=-0.10×0.214×1.2002-0.117×1.680×1.2002=-0.314kN.m；

我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

σ=Max（0.267×106,0.314×106）/5080.0=61.811N/mm2；

大横杆的抗弯强度:

σ=61.811N/mm2小于[f]=205.0N/mm2。

满足要求！

6.1.3.挠度计算:

最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度

计算公式如下：

静荷载标准值:

q1=P1+P2=0.038+0.140=0.178kN/m；

活荷载标准值:

q2=Q=1.200kN/m；

三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度

V=0.677×0.178×1200.04/（100×2.06×105×121900.0）+0.990×1.200

×1200.04/（100×2.06×105×121900.0）=1.081mm；

脚手板,纵向、受弯构件的容许挠度为l/150与10mm请参考规范表5.1.8。

大横杆的最大挠度小于1200.0/150mm或者10mm,满足要求!

6.2小横杆的计算:

小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。

用大横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。

6.2.1.荷载值计算

大横杆的自重标准值：

p1=0.038×1.200=0.046kN；

脚手板的荷载标准值：

P2=0.350×1.200×1.200/（2+1）=0.168kN；

活荷载标准值：

Q=3.000×1.200×1.200/（2+1）=1.440kN；

荷载的计算值:

P=1.2×（0.046+0.168）+1.4×1.440=2.273kN；

小横杆计算简图

6.2.2.强度计算

最大弯矩考虑为小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公式如下:

Mqmax=1.2×0.038×1.2002/8=0.008kN.m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

Mpmax=2.273×1.200/3=0.909kN.m；

最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.917kN.m；

σ=M/W=0.917×106/5080.000=180.601N/mm2；

小横杆的计算强度小于205.000N/mm2,满足要求！

6.2.3.挠度计算

最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度计算公式如下:

Vqmax=5×0.038×1200.04/（384×2.060×105×121900.000）=0.041mm；

P2=p1+p2+Q=0.046+0.168+1.440=1.654kN；

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度计算公式如下:

Vpmax=1654.080×1200.0×（3×1200.02-4×1200.02/9）/（72×2.060×105

×121900.0）=4.040mm；

最大挠度和V=Vqmax+Vpmax=0.041+4.040=4.081mm；

小横杆的最大挠度小于（1200.000/150）=8.000与10mm,满足要求!

6.3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=0.038×1.200=0.046kN；

脚手板的荷载标准值:

P2=0.350×1.200×1.200/2=0.252kN；

活荷载标准值:

Q=3.000×1.200×1.200/2=2.160kN；

荷载的计算值:

R=1.2×（0.046+0.252）+1.4×2.160=3.382kN；

R<6.40kN,单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求。

6.4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0.1161

NG1=0.116×25.000=2.903kN；

（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；本例采用木质脚手板，标准值为0.35

NG2=0.350×4×1.200×（1.200+0.3）/2=1.260kN；

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值（kN/m）；本例采用木栏杆，标准值为0.14

NG3=0.140×4×1.200/2=0.336kN；

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；0.005

NG4=0.005×1.200×25.000=0.150kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=4.649kN；

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=3.000×1.200×1.200×2/2=4.320kN；

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=0.550kN/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=0.7×0.550×0.840×0.649=0.210kN/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=1.2×4.649+1.4×4.320=11.626kN；

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=1.2×4.649+0.85×1.4×4.320=10.719kN；

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=0.850×1.4×0.210×1.200×

1.8002/10=0.097kN.m；

6.5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=11.626kN；

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=1.530

计算长度,由公式lo=kuh确定：

lo=3.181m；

Lo/i=201.000；

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=0.179；

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=11626.000/（0.179×489.000）=132.824N/mm2；

立杆稳定性计算σ=132.824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=10.719kN；

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=1.530

计算长度,由公式lo=kuh确定：

lo=3.181m；

Lo/i=201.000；

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=0.179

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=10719.000/（0.179×489.000）+97108.653/5080.000=141.575N/mm2；

立杆稳定性计算σ=141.575小于[f]=205.000N/mm2满足要求。

6.6连墙件的计算:

连墙件的轴向力计算值应按照下式计算：

Nl=Nlw+No

风荷载基本风压值Wk=0.210kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=12.960m2；

连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN）,No=5.000kN；

风荷载产生的连墙件轴向力设计值（kN），应按照下式计算：

NLw=1.4×Wk×Aw=3.808kN；

连墙件的轴向力计算值NL=NLw+No=8.808kN；

其中φ--轴心受压立杆的稳定系数,l为内排架距离墙的长度,

由长细比l/i=500.000/15.800的结果查表得到0.912；

A=4.89cm2；[f]=205.00N/mm2；

连墙件轴向力设计值Nf=φ×A×[f]=0.912×4.890×10-4×205.000×103=91.423kN；

Nl=8.808

连墙件采用双扣件与墙体连接。

经过计算得到Nl=8.808小于双扣件的抗滑力16.0kN，满足要求。

6.7立杆的地基承载力计算:

立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求

p≤fg

地基承载力设计值:

fg=fgk×Kc=200.000kN/m2；

其中，地基承载力标准值：

fgk=200.000kN/m2；

脚手架地基承载力调整