碗扣式脚手架工程施工设计方案.docx

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碗扣式脚手架工程施工设计方案

轨道交通二号线一期工程光谷广场站区间明挖段

脚手架施工方案

编制：

复核：

审核：

中铁四局集团

轨道交通二号线第二十五标段项目经理部

二○一○年四月

一、编制依据

1.1《市轨道交通二号线一期工程名都站-光谷广场站区间明挖段主体结构施工图》

1.2《建筑施工安全检查标准》JGJ-99

1.3《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规》JGJ166-2008

1.4其它有关国家、地区现行技术标准、设计规、规定等。

二、工程概况

市轨道交通二号线一期工程区间明挖段位于光谷广场站站前渡线位置及光谷广场南端的虎泉街地下，呈东西走向，起终点里程为右DK27+406.208～右DK27+448.00，总长41.792m，宽19.8m。

主体结构为马蹄形明洞，最小覆土厚6.45m。

DK27+406.208～DK27+421.708段，施工时采用间距70×70×120cm的扣件式脚手架，因脚手架数量不够，余下段采用60×60×120cm碗扣式脚手架，碗口式脚手架用于DK27+421.708～448段拱顶施工。

采用满天红全断面搭设。

三、脚手架材料要求

1、脚手架杆件采用外径48mm、壁厚3.5mm的钢管，其力学性能应符合国家现行标准《碳素结构钢》GBT700中Q235A钢的规定，使用的钢管应平直光滑、无裂纹、无锈蚀、无分层、无结巴、无毛刺等，不得采用横断面接长的钢管。

2、铸造件表明应光整，不得有砂眼、缩孔、裂纹、浇冒口残余等缺陷，表面粘砂应清除干净。

3、冲压件不得有毛刺、裂纹、氧化皮等缺陷。

四、脚手架的搭设方法

本工程采用碗扣式钢管脚手架，根据工程实用满堂手架，沿南、北两面侧墙形成脚手架体系。

操作层满铺脚手板。

脚手支架单元600㎜×600㎜×1200㎜。

模板采用尺寸1830×915×16mm的胶合板，脚手架顶托上部环向采用长9m外径48mm、壁厚3.5mm的钢管弯曲成设计图纸弧度弧形拱固定，纵向采用100×50mm的方木固定模板，方木至于弧形钢管上部。

1、拱形脚手架架设

首先根据设计图纸坐标在场地放出隧道仰拱、拱墙位置，搭设满堂红脚手架，根据图纸尺寸调节调节顶托长度，顶托伸出长度不宜过长，在15cm以；上部安装模板。

2、立杆搭设

纵横向立杆间距0.6m×0.6m，允许搭设偏差±5cm,立杆垂直度允许搭设偏差±10cm。

下部设扫地杆，扫地杆距离地面高度小于或等于35cm。

立杆底配置可调底座或固定底座；立杆上端包括可调螺杆伸出顶层水平杆的长度不得大于0.7m。

3、横杆搭设

立杆之间满设双向水平杆，纵横向水平拉杆步距1.2m，确保其在两个方向都具有足够的设计刚度，一根横杆两端的高差，不能超过2cm，纵向水平杆全长平整度不小于±10cm。

4、剪刀撑

模板支撑架四周从底到顶连续设置竖向剪刀撑，中间纵横向由底至顶连续设置竖向剪刀撑，其间距小于或等于4.5m。

剪刀撑的斜杆与地面夹角应在45°～60°之间，斜杆应每步与立杆扣接。

当模板支撑架高度大于4.8m时，顶部和底部必须设置水平剪刀撑，中间水平剪刀撑设置间距应小于或等于4.8m。

5、施工作业要求

5.1.上架作业人员必须持证上岗，戴安全帽，系安全带。

5.2.混凝土浇注过程中，要确保模板支架均衡受荷，宜用对称浇注方式进行。

5.3.严格控制施工荷载，在混凝土浇注过程中，派专人检查支架及其支撑情况，发现下沉、松动和变形时，及时解决。

五、脚手架搭设施工工艺

脚手架搭设工艺流程为：

场地整理→施工放样→定位设置底座→纵向扫地杆→立杆→横向扫地杆→横杆→剪刀撑。

六、脚手架搭设施工安全措施

1、脚手架的基础必须满足承载力要求，基础的混凝土必须达到设计强度的75%以上才能施工。

2、搭设过程中划出工作标志区，禁止行人、统一指挥、上下呼应、动作协调，严禁在无人指挥下作业。

3、作业层上的施工荷载应符合设计要求，不得超载，不得在脚手架上集中堆放模板、钢筋等物料。

4、脚手架使用期间，严禁擅自拆除架体结构杆件，如需拆除必须确定补救措施后方可实施。

5、脚手架应与输电线路保持安全距离，施工现场临时用电线路架设应按国家现行标准执行。

6、在搭设过程中应由安全员、架子班长等进行检查、验收和签证。

7、定期检查脚手架，发现问题和隐患，在施工作业前及时维修加固，以达到坚固稳定，确保施工安全。

七、脚手架拆除施工工艺

拆架程序应遵守由上而下，先搭后拆的原则，即先拆拉杆、剪刀撑、斜撑，而后拆横杆、立杆等。

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。

拆除斜撑、剪刀撑时，应先拆中间扣件，然后托住中间，再解端头扣。

拆除长杆件时应两人协同作业、以免单人作业时造成失事故。

分段拆除高差不应大于2步。

拆下的杆配件应吊运至地面、不得向下抛掷。

八、脚手架拆除的安全技术措施

1、拆架前，全面检查待拆脚手架，根据检查结果，拟订作业计划，报请批准，进行技术交底后才准备工作。

2、架体拆除前，必须察看施工现场环境，包括地面的设施等各类障碍物、附件、电气装置情况，凡能提前拆除的尽量拆除掉。

3、拆架时应划分作业区，周围设绳绑围栏或竖立警戒标志，地面应设专人指挥，禁止非作业人员进入。

4、拆除时要统一指挥，上下呼应，动作协调，当解开与另一人有关的结扣时，应先通知对方，以防坠落。

5、在拆架时，不得中途换人，如必须换人时，应将拆除情况交代清楚后方可离开。

6、每天拆架下班时，不应留下隐患部位。

7、拆架时严禁碰撞脚手架附近电源线，以防触电事故。

8、拆除的构配件应采用起重设备吊运或人工传递到地面，严禁抛掷。

九、附件碗扣式脚手架验算书

1、参数信息:

（1）脚手架参数

横向间距或排距（m）:

0.6；纵距（m）:

0.6；步距（m）:

1.2；

立杆上端伸出至模板支撑点长度（m）:

0.1；

脚手架搭设高度（m）:

9.0；

采用的钢管（mm）:

Φ48×3.5；

扣件连接方式:

WDJ碗口式

板底支撑连接方式:

方木支撑；

（2）荷载参数

模板与木板自重q1=0.35kN/m2；混凝土与钢筋自重q2=25kN/m2；

顶板浇筑厚度h=0.8m;倾倒混凝土荷载标准值q3=2kN/m2；

施工均布荷载标准值q4=1kN/m2；

（3）木方参数

木方弹性模量E=9500N/mm2；木方抗弯强度设计值13N/mm2；

木方抗剪强度设计值1.3N/mm2；木方的间隔距离300mm；

木方的截面宽度:

50mm；木方的截面高度:

100mm；

支撑架荷载计算单元

2、模板支撑方木的计算:

方木按照简支梁计算，方木的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=5×10×10/6=83.33cm3；

I=5×10×10×10/12=416.67cm4；

荷载的计算：

（1）钢筋混凝土板自重（kN/m）：

Q1=25×0.3×0.8=6kN/m；

（2）模板的自重线荷载（kN/m）:

Q2=0.35×0.3=0.105kN/m；

（3）活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载（kN）：

P1=（1+2）×0.6×0.3=0.5kN；

强度计算:

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:

均布荷载：

q=1.2×（6+0.105）=7.326kN/m；

集中荷载：

p=1.4×0.54=0.756kN；

最大弯距：

M=Pl/4+ql2/8=0.756×0.6/4+7.326×0.62/8

=0.443kN·m；

最大支座力：

N=P/2+ql/2=0.756/2+7.326×0.6/2=2.576kN；

截面应力:

σ=M/w=0.443/83.333=5.317N/mm2；

方木的计算强度为：

5.317N/mm2＜13.0N/mm2,满足要求!

抗剪计算：

最大剪力的计算公式:

Q=ql/2+P/2

截面抗剪强度必须满足:

T=3Q/2bh<[T]

其中最大剪力:

Q=0.6×7.326/2+0.756/2=2.576kN；

截面抗剪强度计算值：

T=3×2575.8/（2×50×100）=0.773N/mm2；

截面抗剪强度设计值[T]=1.3N/mm2；

方木的抗剪强度为0.773N/mm2＜1.3N/mm2，满足要求!

挠度计算:

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

均布荷载q=Q1+Q2=6+0.105=6.105kN/m；

集中荷载p=0.54kN；

最大变形V=5×6.105×6004/（384×9500×4166666.67）

+540×6003/（48×9500×4166666.67）

=0.322mm；

方木的最大挠度0.322mm＜600/250=2.4mm,满足要求!

3、木方支撑钢管计算:

支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；

集中荷载P取纵向板底支撑传递力:

P=7.326×0.6+0.756=5.152kN；

支撑钢管计算简图

最大弯矩：

Mmax=0.541kN·m；

最大变形：

Vmax=0.508mm；

最大支座力：

Qmax=11.076kN；

截面应力：

σ=0.541/5080=106.5N/mm2；

支撑钢管的计算强度106.5N/mm2＜205N/mm2,满足要求!

支撑钢管的最大挠度600/150=4mm＜10mm,满足要求!

4、模板支架荷载标准值（轴力）:

作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载。

静荷载标准值包括以下容：

脚手架的自重（kN）：

NG1=0.149×9=1.341kN；

模板的自重（kN）：

NG2=0.350×0.6×0.6=0.126kN；

钢筋混凝板自重（kN）：

NG3=25×0.8×0.6×0.6=7.2kN；

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=8.667kN；

活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载。

活荷载标准值：

NQ=（1+2）×0.6×0.6=1.08kN；

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=1.2×8.667+1.4×1.08=11.912kN；

5、立杆的稳定性计算:

立杆的稳定性计算公式:

其中：

N----立杆的轴心压力设计值N=11.912kN；

σ--轴心受压立杆的稳定系数,由长细比lo/i查表得到；

i----计算立杆的截面回转半径（cm）：

i=1.58cm；

A----立杆净截面面积：

A=4.89cm2；

W----立杆净截面模量（抵抗矩）:

W=5.08cm3；

σ----钢管立杆抗压强度计算值（N/mm2）；

[f]----钢管立杆抗压强度设计值:

[f]=205N/mm2；

Lo----计算长度

如果完全参照脚手架规，由公式

（1）或

（2）计算

Lo=k1uh

（1）

Lo=（h+2a）

（2）

k1---计算长度附加系数，取值为1.155；

u---计算长度系数，参照脚手架规中表5.3.3；u=1.7；

a----立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度:

a=0.1m；

公式

（1）的计算结果：

立杆计算长度:

Lo=k1uh=1.155×1.7×1.2=2.356m；

Lo/i=2356.2/15.8=149.127；

由长细比Lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数:

φ=0.312

钢管立杆受压强度计算值:

σ=11912/（0.312×489）=78.077N/mm2

立杆稳定性计算σ=78.077N/mm2＜[f]=205N/mm2满足要求！

公式

（2）的计算结果：

立杆计算长度Lo=h+2a=1.2+0.1×2=1.4m；

Lo/i=1400/15.8=88.608；

由长细比Lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数:

φ=0.673

钢管立杆受压强度计算值:

σ=11912/（0.673×489）=36.196N/mm2

立杆稳定性计算σ=36.196N/mm2＜[f]=205N/mm2满足要求！

但考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式（3）计算

Lo=k1k2（h+2a）（3）

k1--计算长度附加系数按照表1取值1.243；

k2--计算长度附加系数，h+2a=1.4按照表2取值1.026；

公式（3）的计算结果：

立杆计算长度：

Lo=k1k2（h+2a）=1.243×1.026×（1.2+0.1×2）

=1.785m；

Lo/i=1785/15.8=112.97；

由长细比Lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.496

钢管立杆受压强度计算值σ=11912/（0.496×489）=49.113N/mm2

立杆计算σ=49.113N/mm2＜[f]=205N/mm2满足要求！

由以上计算可知，间距0.60×0.60×1.20m碗扣式脚手架能满足施工要求，可采用此方案进行脚手架施工。