第5期(总第23O期) 山西交通科技 2014年l0月 SHANXI SCⅡ NCE&TECHNOLOGY of C0MMUNICATIONS NO.5 oct. 浅谈新型盘扣式支架在现浇箱梁施工的应用 窦军帅 (山西省交通建设工程监理总公司,山西 太原030012) 摘要:结合现场地形和条件在现浇箱梁施工,支架搭设的盘扣式支架施工方案进行了技术 和经济比较,确定采用新型盘扣支架的施工方案。主要介绍了岢临高速U1标现浇箱粱的难点 和重点及工期要求,对盘扣式支架进行了结构分析和经济对比,结构验算,通过本工程现浇箱 梁施工,验证盘扣式支架结构安全性能、快速和经济性。 关键词:盘扣式支架;格构性;经济对比 中图分类号:U448.213 文献标识码:B 文章编号:1006—3528(2014)05--0051--04 板处高为20 m。 1工程概况 b)现浇箱梁支撑荷载大,其中AK1+478.569(第 岢岚至临县高速公路是《山西省高速公路网规 划》“三纵十二横十二环”中西纵高速公路的重要组 成部分,也是山西省西部把第四横(保德一五台长城 岭)和第五横(平定杨树庄一佳县)高速公路连接起 来的重要路段。岢临高速公路第LJ1合同段起点位 三部分)现浇箱梁外腹板高2.15 m,宽0.9 m,及 2号横梁高2 m,宽2 In直接需搭设18.5 m的支架 来支撑。 c)施工工期非常紧,业主要求我项目段内岢岚 枢纽的现浇桥在3个月内完成所有现浇箱梁的施 工,需完成7座现浇箱梁桥,全长约为717 m,桥面 宽均为l9.5 in,混凝土方量约为1万m,;而且部分 于山西省岢岚县高家会乡西会村,终点位于岢岚县 高家会乡草城村,线路起讫桩号为KI+10D--K4+ 400,路线全长5.5 km,包括路基土方、涵洞、桥梁和 岢岚纽互通工程。 岢岚枢纽上有7座现浇箱梁桥,全长约为 717 m,桥面宽度均为l9.5 m。桥上部结构为单箱双 现浇桥下部墩柱还没有完成,施工任务重;由于岢岚 入冬较快,施工工期短,箱梁其实施工时间不到 60 d,且搭设脚手架的体积达l7万ins,须一次性投 人大量方木及竹胶板等材料,施工任务难度大。因此 选择较为经济和安全的施工方案是本工程现浇箱梁 施工的重点。 3施工方案的对比与选择 室钢筋混凝土现浇连续箱梁或预应力现浇箱梁,下 部结构为柱式墩,钻孔灌注桩基础。 2施工难点 岢临高速LJ1标现浇箱梁主要位于岢临枢纽本 区地形切割剧烈,河谷发育,沟壑纵横,高差变化较 目前,我国满堂式模板支架绝大部分地区主要 采用碗扣式钢管脚手架、门式钢管脚手架、扣件式钢 大。本合同段内湿陷性黄土一般为Ⅱ级非自重一Ⅱ 级自重湿陷,湿陷土层厚度5~10 in。由于人工整 修,地面多为台阶地和耕地,且岢保高速和岢保公路 斜交,征地工作困难,车流量较大,当地居民对工程 施工干扰性较大。现浇箱梁施工过程中,存在以下施 工难点。 管脚手架等传统脚手架,其中以碗扣式钢管脚手架 为现浇箱梁应用比较广泛。 碗扣式钢管脚手架是采用定型钢管杆件和碗扣 接头连接的承插式多立杆脚手架。碗扣式钢管脚手 架(以下简称“碗扣架”)。根据上部荷载大小情况,横 杆通常选用HG一30、HG一60、HG一90和HG一120。平 面布置设计时,往往仅仅在斜腹板、中隔板和墩柱处 a)现浇箱梁支撑高度为15.5~18.5 m,其中 AK1+388.469(第二部),AK1+478.569(第三部分)现 浇箱梁桥面宽为19.5 m,架体高度均为l8.5 ITI,翼 收稿日期:2014—04—17:修回日期:2014—06—08 进行加密设计处理,并设置纵、横向垂直钢管大剪刀 撑和水平层钢管大剪刀撑。垂直高度利用可调底座、 作者简介:窦军帅(1979一 ),男,山西河曲人,工程师,2002年毕业于山西交通职业技术学院道桥专业。 ・52・ 山西交通科技 2014年第5期 可调托座和0-3 m立杆进行调节。 个很大的折扣;而盘扣式支架专门设计标准化竖向 目前新型承插型盘扣式钢管支架应用比较多, 承插型盘扣式钢管支架由立杆、水平杆、斜杆、可调 底座及可调托座等构配件构成。立杆采用套管或连 接棒承插连接,水平杆和斜杆采用杆端扣接头卡人 连接盘,用楔形插销快速连接,形成结构几何不变体 斜杆,带有自锁式插销,为支架的搭设保证了架体整 体结构的稳定性。 C)盘扣式支架采用热镀锌浸锌工艺,有效地防 止了构件在使用期内因材料腐蚀而造成的承载力下 降,确保产品性能的一致。而且架体外观呈银灰金属 色,色泽美观统一,达到安全文明施工的要求;而碗 扣支架目前市场的大多数为锈蚀的碗扣件,且按现 行安全技术标准规定承重主立杆壁厚为3.5 mm,然 而市场上小部分仅有3.0 mm,更大部分仅有2.75 mm, 系的钢管支架l】l。 根据现浇箱梁的结构形式、现场施工条件和工 期要求,因此适合本项目施工方案均为碗扣式钢管 脚支架和承插型盘扣式钢管支架。根据这两种支架 的结构特点分别进行安全性、经济性和结构受力情 况的对比,进行选择适合本工程的施工方法。 3.1安全性分析比较 根据碗扣式钢管脚支架和承插型盘扣式钢管支 架的结构特点进行安全性分析,见表1支架安全性 分析表。 表1支架安全性分析表 项目 碗扣式脚支架 盘扣式支架 受力方式 轴心受力 轴心受力 节点结构形式 铰接 半刚性 节点可靠性 衡、抗扭能力较低、可 各节点性能相对均衡、抗扭 各节点性能相对均 靠性好 能力较高、可靠性高 整体稳定性 稳定性好 稳定性较好 立杆许用荷载 3.5 支 7.5/5.4(MB型) 支 节点可靠性一般, 节点可靠性较高,架体承 结论 架体承载力受节点影 载力受节点影响小,整体稳 响大,整体稳定性好,承载力高 定性较好,立杆为345钢 材,承载力较高 在实际施工过程中,承插型盘扣式钢管支架比 碗扣式钢管脚支架的安全I生优点主要体现在以下几 个方面: a)盘扣式支架在节点形式上为半刚性连接,其 为了防止水平杆和斜杆的杆端扣接头的插销与连接 盘在支架使用过程中滑脱,插销设计为具有自锁功 能的楔形,同时插销端头设计有弧形弯钩段确保插 销不会滑脱。在插销未用榔头击紧的条件下,插销的 抗拔力达到0.5~l kN,在一般榔头击紧2 3下的 条件下,插销的抗拔力达到2.5~5 kN,能够满足施 工现场扣接头在使用过程中的防滑脱拔出要求。支 架搭设完成后,直接可以目测检查扣接头插销的插 入状况和击紧程度。而碗扣式支架的碗扣接头连接 须等4个横杆安装后,再用榔头击紧的方式,不能直 接检查其击紧程度,且存在漏击紧的情况,留下安全 隐患。 b)碗扣支架的稳定性主要靠竖向和横向剪刀 撑,在设计时施工间距都符合规范和设计要求,但是 施工过程往往由于扣件用量不足,特别是与各立杆 交点处扣件严重不足,这也给支架整体稳定打了一 基本上没有3.5 mm,再加上内外表面锈蚀,承载力 大大减少。实际施工过程中,存在着一定的安全风 险。 3.2方案的经济比较 主要是碗扣支架和盘扣式支架的取舍,对其进 行经济分析。拟建造价费用如表2。 表2方案经济对比 碗扣式支架 盘扣式支架 单项 工程 数量 单价 兀 合价 兀 单项 工程 数量 单价 合价 兀 兀 碗扣 盘扣式 支架租费 3 847 t 4.5 1 558 035 支架安装 16 788 25 4 182 200 及拆除 运输费 3 847 t 12O 461 640 搭设支架 2 30o t 16o 36 8oo 机械费 搭设支架 机械费 3 847 t 16O 615 520 搭设支架 安拆费 167 288m 10 l 672 880 增加投入 986m 2 2oo 2 169 2o0 方木费用 扣除方木 986m3 1 Oo0 986 Ooo 折旧费用 共计 5 491 275 共计 4 550 200 从表2可见,盘扣式支架的方案低于传统碗扣 支架的费用。盘扣支架的价格包括了支架的搭设和 拆除及材料组织与运输、现场施工与安全管理等全 部环节,由专业的施工队伍进行集中管理和施工,使 工程中脚手架专项的风险系数降至最低。其中,盘扣 式支架用新型设计的工字型铝梁代替了方木,大大 减少了前期成本的投入同时也降低了施工成本。 3.3结构特点对比 a)碗扣型脚手架是带齿碗扣接头连接各种杆 件,采用立杆( 48×3.5)A3焊接钢管作为主构件, 立杆和顶杆是在一定长度的钢管上每隔0.6 m安装 一套碗扣接头制成,碗扣分上碗和下碗。连接时,将 横杆接头插入碗扣内,将上碗扣沿限位销扣起,形成 框架结构。 b)盘扣式支架立杆均使用Q345B低碳合金结 构钢,圆盘式节点设计,自锁式插销设计,比传统脚 手架所用的Q235普通碳钢管材质有大幅提升,特 2014年第5期 窦军帅:浅谈新型盘扣式支架在现浇箱梁施工的应用 ・53・ 别使得立杆( 60×3.2)的承载力得到大幅度提升 盘扣式支撑架搭设方式为满堂红,支撑架设计 (单杆极限荷载可达20 t)。盘扣节点构成由焊接于 方式是从处理后的地面标高处开始搭设,地基处理 立杆上的连接盘、水平杆杆端扣接头和斜杆杆端扣 先采用10 em混凝土,而后在混凝土上铺设木跳板, 接头组成,特有的斜拉杆设计,形成稳定的格构柱结 架体支撑在木跳板上。往上直到箱梁梁下,上铺双根 构。 铝合金工字梁作为梁的主龙骨,排列间距为 表3承插型盘扣式钢管支架主要构配件材质 1 200 mm、1 500 mm,次龙骨采用单根铝合金工字 配件 材质 配件 材质 梁作为次龙骨,排列间距腹板下采用,腹板下间距为 立杆 Q345A 连接套管 ZG230—450或 20号无缝钢管 100 mm,其他为200 mm。 水平杆 Q235B 可调底座 可调托座 Q235B 架体布置:墩柱两侧2 m范围内设2排纵向间 竖向斜杆 Q195 可调螺母 ZG270—500 距1.2 m支架,其余部分纵向间距1.5 m。腹板下立 水平斜杆 Q235B 连接盘、插销 ZG230—450或Q235B 杆间距采用1.2×1.5 m格构柱,底、顶板下立杆间 扣接头 ZG230—450 距采用1.5 m×1.2 m、1.5 m×1.5 m、1.5 m×1.2 m、 从两种脚手架结构对比,盘扣式支架相比碗扣 1.8 m×1.5 m。格构内水平杆和竖向斜杆布置步距 式支架框架结构,形成稳定的格构柱结构,使得脚手 为1.5 m。连接格构水平杆布置步距为3 m,按盘扣 架的整体稳定性大大提升,且结构计算模型简单, 式支架设计图纸实际搭设。详见架体布置图。 极大提高了设计方案的可靠性。其中采用铝合金工 字梁,强度高,弹性模量E=70 100 N/mm2,' ̄性矩 1=6 035 000 mm4,截面尺寸为70×150 mm,重量轻, 在u型槽内镶嵌有木条,便于钉模板,代替了方木, 有效地提高了使用率,降低施工成本。 4盘扣式支架的设计 图1 AKl+38KA69(第二部分)现浇箱梁盘扣支架搭设平面图 4.2盘扣式支架受力分析 根据施工设计图纸(岢岚枢纽AK1+388.469匝 根据施工图纸和箱梁特点,以箱梁最不利位置 道桥(第二部分)为例),其上部结构跨径组成为5× 立杆出的中线梁高为1.6 m渐变梁边高1.92 m,立 20+6×20 m单箱双室钢筋混凝土现浇连续箱梁,进 杆承重混凝土断面面积1.42 mz,横向长度为1.2 m; 行盘扣式支架计算。 纵向间距1.5 m,进行支撑架体承载力验算。 4.1盘扣式支架设计 图2箱梁横断面图 4.2.1箱梁荷载 1.5 m=5.4 kN; 4.2.1.1荷载 e)振捣荷载为2 kN/m2×1.2 m×1.5 m=3.6 kN. a)钢筋及混凝土自重取26 kN/m ×1.42 m x 4.2.1.2荷载组合 1.5 m=55.38 kN; 恒荷载分项系数取1.2,活荷载分项系数取1.4。 b)模板及主次龙骨取1.2 kN/m ×1.2 m×1.5 m 则ql=叶6+c+d+e=71.89 kN,qe=1.2×(叶6+c)+1.4× =2.16 kN; +e)=88.07 kN[11. c)支撑架体自重取0.15 kN/m ×1.2 m×1.5 m 4.2.2箱梁稳定性验算 ×19.8 m(作用架体高度)=5.35 kN; 按照《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技 d)施工人员及设备荷载取3 kN/m ×1.2 m× 术规程》(JGJ 231——2010),不组合风荷载计算。 ・54・ 山西交通科技 2014年第5期 =88 070 N/0.55×57 1 mm2=280.43 N/mm ≤300 N/mm . 4…2 2 1立杆的截面特性 A=571 mm2 i=20.10 mm,f=-300 N/mm2,E=2.06 ×105 N/mm2,L=I 500 mm。A为立杆截面面积;i为 回转半径;厂为立杆压弯强度;E为立杆弹性模量;£ 为自由强度。 根据《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技 故稳定性满足要求。从结果上看,盘扣式支架间 距大,而且立杆承载能力好稳定性较好[21。 5结语 术规程》(JGJ 23l一2Ol0)中5.3.2一i公式计算: 支架的单立杆计算长度(一般取最大值) lo=h’+2ka=l 000 mm+2×0.7×450 mm=l 630 mm. 1o=l 500 mm×1.2=1 800 mm. 本文结合现场地形和条件,在现浇箱梁施工过 程中,充分展示出支架材料用量少,安装和拆除工效 高,不仅保证了施工安全、工程质量和结构安全,还 大大提高了现场文明施工程度,提高了施工技术含 量,取得了良好的技术经济效益。对盘扣式支架的技 术和经济比较,节约施工成本,同时保证施工安全。 式中:Z。为支架立杆计算长度;h’为支架立杆顶层水 平步距,m,宜比最大步距减少一个盘扣的距离;.ic为 悬臂计算长度折减系数,可取0.7;口为支架可调托 座支撑点至顶层水平杆中心线的距离,m。 4.2.2.2立杆稳定性计算不组合风荷载 tr=N@A , 由于工期短,盘扣式支架的施工方案施工成本较低, 避免了碗扣式支架管理和施工各方面的问题。 参考文献: [1】中国建筑科学研究院.GB50009 ̄2001建筑结构荷载 规范【s 匕京:中国建筑工业出版社,2002. 式中: 为轴心受压构件的稳定系数,根据立杆长细 比jL=lo =1 800 mm/20.1 mm=90,按《建筑施工承 【2】南通新华建筑集团有限公司,无锡市锡山三建实业有限 公司.JGJ 23 1—20lO建筑施工承插型盘扣式钢管支架 插型盘扣式钢管支架安全技术规程》(JGJ 231— 2010)中,附录D取值, =0.550。 tr=N@A≤厂 安全技术规程【s].北京:中国建筑工业出版社,2010. The Study on the Application of New Plate-type Bracket in the Cast.in-place Box Beam Construction DoU Jun—shuai (Shanxi Provincial Construction Engineering Supervision Company of Communications,Taiyuan,Shanxi 030012,China) Abstract:Combined with the site terrain and conditions,this paper mainly introduced the dififculties,keys and the construction time limit requirements of Kelin Highway LJ1 cast—in—place box beam.It had stuctrural analysis and economic comparison of plate—type bracket.Through the stucture calculatiron and the cast—in—place box beam construction of the project,it also veriifed the safety performance,rapidity and the economy of plate-type bracket. Key words:plate—type bracket;lattice;economic comparison (上接第50页) The Construction Method of Tunnel Soft Surrounding Rock Drilling and Blasting DONG Ming--ming (Shanxi Provincial Constuctiron Engineering Supervision Company of Communications,Taiyuan,Shanxi 030012,China) Abstract:This paper reasonably designed the shot hole arrangement,parameter setting and charge control etc.of tunnel soft surrounding rock blasting constuctrion,which improved the circulation footage and made the overbreak phenomenon be controlled effectively.It also made the tunnel constuctrion more reasonable,more scientiifc,more safe,and had a guiding role for the tunnel drilling and blasting construction. Key words:tunnel;soft surrounding rock;drilling and blasting design