高邊坡支護排架的設計與施工管理

8/8高邊坡支護排架的設計與施工管理摘要：在水電站和公路、鐵路建設中，經(jīng)常要遇到高邊坡施工，一般都要搭設排架進行邊坡的系統(tǒng)支護加固，隨著排架施工項目的增多，排架垮塌等安全事故屢有發(fā)生，排架的設計和施工安全日漸突出。本文依托工程實例，對水電站高邊坡支護排架的設計與施工管理進行了研究總結。關鍵詞：高邊坡排架設計施工管理安全1工程情況簡介

xx水電站是xx梯級開發(fā)的最后一級電站，位于四川省和云南省交界處的xx下游河段，其右岸引水發(fā)電系統(tǒng)進水口工程地理位置特殊，地勢險峻，邊坡垂直高差達215，自然坡度50°左右，另有多條陡坎帶穿過，邊坡開挖后坡度為75°～90°。進水口高邊坡支護主要工程項目為：砂漿開挖和支護同步進行，立體交叉作業(yè)2排架設計及計算2.1、排架選材2.1.1、鋼管（1）鋼管采用外徑48mm，壁厚3.5mm的管材；（2）鋼管應平直光滑，無裂縫、結疤、分層、錯位、硬彎等缺陷；（3）鋼管兩端截面應平直，切斜偏差不大于1.7mm，嚴禁有毛口、卷口和斜口等現(xiàn)象；（4）排架鋼管的尺寸應符合相關規(guī)范要求，每根鋼管的最大重量不應大于25kg；（5）鋼管應有產(chǎn)品質(zhì)量合格證。2.1.2、扣件（1）采用可鍛造鑄鐵制作的扣件，其材質(zhì)應符合現(xiàn)行國家標準《鋼管腳手架扣件》（GB15831-1995）的規(guī)定；（2）扣件必須有產(chǎn)品合格證或租賃單位的質(zhì)量保證證明；（3）舊扣件使用前應進行質(zhì)量檢查，有裂縫、變形的嚴禁使用，出現(xiàn)滑絲的螺栓必須更換。2.1.3、腳手板（1）用螺栓將側立的竹片并列連接而成；（2）板長一般2～2.5m，寬為0.25m，板厚一般不小于50mm；（3）螺栓直徑8～10mm，間距500～600mm，首支螺栓離板端200mm～250mm；（4）有蟲蛀、枯脆、松散現(xiàn)象的竹跳板不得使用。2.1.4、連墻件及安全網(wǎng)（1）連墻件采用Φ28mm的Ⅱ級螺紋鋼，材質(zhì)符合現(xiàn)行國家標準《碳素結構鋼》（GB/T700）中Q235—A級鋼的規(guī)定。（2）安全網(wǎng)采用正規(guī)廠家生產(chǎn)的具有安全防護合格證的產(chǎn)品。2.2、荷載計算本邊坡支護施工排架上主要有潛孔鉆機和作業(yè)人員等荷載，鉆機分散錯開布置。按照承重排架設計計算，允許承載為3kN/㎡。鋼管排架的荷載由小橫桿、大橫桿和立桿組成的承載力構架承受，并通過立桿傳給基礎。剪刀撐、斜撐和連墻桿主要是保證排架的整體鋼度和穩(wěn)定性，增加抵抗垂直和水平作用的能力；連墻桿承受全部的風荷載；扣件是排架組成整體的連接件和傳力件。2.2.1、計算依據(jù)（1）《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》（JGJ130-2001）；（2）《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009-2001）；（3）工程設計圖紙及地質(zhì)資料等。2.2.2、排架的設計計算參數(shù)搭設高度H=64m（取最大高度，36排），步距h=1.8m，立桿縱距l(xiāng)a=1.5m，立桿橫距l(xiāng)b=2.0m，連墻件為2步3跨設置，腳手板為毛竹片，按同時鋪設6排計算，同時作業(yè)層數(shù)n1=3。排架材質(zhì)選用φ48mm×3.5mm鋼管，截面面積A=489mm2，截面模量W=5.08×103mm3，回轉半徑i=15.8mm，抗壓、抗彎強度設計值f=205N/mm2，基本風壓值ω0=0.7kN/m2，計算時忽略雪、雨水荷載等，邊坡傾角大于等于85°。2.2.3、荷載分類

作用于排架的荷載可分為永久荷載（恒荷載）與可變荷載（活荷載）。（1）永久荷載（恒荷載）可分為：A、排架結構自重，包括立桿、縱向水平桿、橫向水平桿、剪刀撐、橫向斜撐和扣件等的自重；B、構、配件自重，包括腳手板、欄桿、擋腳板、安全網(wǎng)等防護設施的自重。（2）可變荷載（活荷載）可分為：A、施工荷載，包括作業(yè)層上的人員、器具和材料的自重；B、風荷載。2.2.4、荷載標準值（1）結構自重標準值：gk1=0.1248kN/m2（雙排排架）（2）竹腳手板自重標準值：gk2=0.35kN/m2（可按實際取值）（3）欄桿與擋腳板自重標準值：gk3=0.14kN/m2（可按實際取值）（4）施工均布活荷載：qk=3kN/m2（5）風荷載標準值：ωk=0.7μz·μs·ω0=0.045kN/m2式中μz——風壓高度變化系數(shù)，查《建筑結構荷載規(guī)范》表7.2.1，取1.82；μs——排架風荷載體型系數(shù)，全封閉式為1.0φ，φ為擋風系數(shù)，φ取0.089；ω0——基本風壓值，查《建筑結構荷載規(guī)范》得0.4kN/m2。2.2.5、縱向水平桿、橫向水平桿計算(1)橫向水平桿計算按簡支梁計算，計算過程如下：每縱距腳手片自重NG2k=gk2×la×lb=0.35×1.5×2.0=1.05kN每縱距施工荷載NQk=qk×la×lb=3×1.5×2.0=9kNMGk——腳手板自重標準值產(chǎn)生的彎矩，MGk=0.7875kN·mMQk——施工荷載標準值產(chǎn)生的彎矩,MQk=6.75kN·m縱向、橫向水平桿彎矩設計值：M=1.2MGk+1.4MQk=10.395kN·mM/V=10.395/(1.5×2×1.8)×100=192.5kN/mm2<f=205kN/mm2則橫向水平桿抗彎強度滿足要求。[v]=la/150=10mm根據(jù)現(xiàn)場實際取值計算：v==2.63mmv<[v]則橫向水平桿撓度滿足要求。(2)縱向水平桿計算按三跨連續(xù)梁計算，計算過程如下：其中，腳手片自重均布荷載G2k=0.23kN/m、施工均布荷載Qk=2kN/mq=3.076kN/m、MGkmax=0.05175kN·m、MQkmax=0.45kN·mM=1.2MGkmax+1.4MQkmax=0.6921kN·mM/V=0.6921/(1.5×2×1.8)×100=12.82kN/mm2<f=205kN/mm2抗彎強度滿足要求。[v]=lb/150=13.33mm根據(jù)現(xiàn)場實際取值計算：v=3.44mmv≤[v]則撓度滿足要求。(3)橫向水平桿與立桿連接的扣件抗滑承載力驗算橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力：R=(1.2NG2k+1.4NQk)/2=6.93kNRc=8.00kNR≤Rc則扣件抗滑承載力滿足要求。2.2.6、立桿計算單立桿豎向承載力：N=1.2(NG1k+NG2k)+0.85×1.4∑NQk=30.06kN立桿計算長度l0計算：l0=kμh=3.3264mk——計算長度附加系數(shù)，其值取1.155μ——考慮腳手架整體穩(wěn)定因素的單桿計算長度系數(shù)，取μ=1.60h——立桿步距，為1.8mMw=0.85×1.4Mwk=0.85×1.4ωklah2/10=0.026kN·mM/V=0.026/(1.5×2×1.8)×100=0.481N/mm2＜f=205N/mm2則立桿穩(wěn)定性滿足要求。2.2.7、插筋計算（按兩步三跨設置）Nlw=1.4·ωk·Aw=1.02kNNlw＜Rc=8.00kN抗滑承載力能滿足要求。2.2.8、立桿地基承載力計算fg——立桿基礎底面平均壓力；N——基礎頂面的軸向力設計值，11.3kN；A——基礎底面面積；fg——地基承載力設計值，本工程為巖石馬道，部分為爆破松散體，為保險起見，按照承載力低的粘土計算，fg=kc·fgkkc——排架地基承載力調(diào)整系數(shù)，粘土取0.5fgk——地基承載力標準值，查工程地質(zhì)報告為85kPa則A<[A]=1.0×1.1/2=0.55m2則排架基礎滿足承載力要求，寬度1.8～2.5m即可符合要求。經(jīng)過上述計算所得，進水口邊坡支護排架設計采用參數(shù)滿足施工要求。3排架的過程控制3.1排架搭設（1）排架搭設人員經(jīng)過培訓教育，考試、體檢合格，持證上崗。（2）搭設前必須在現(xiàn)場對排架搭設施工及管理人員進行技術、安全交底，并做好交底記錄，排架搭設人員須熟悉排架的設計內(nèi)容。（3）對鋼管、扣件、腳手板、爬梯、安全網(wǎng)等材料的質(zhì)量、數(shù)量進行清點、檢查、驗收，確保材料合格、齊全。（4）清除搭設場地的雜物，基礎松軟要進行處理，檢查邊坡的穩(wěn)定情況并對邊坡上的危石清撬。（5）排架的搭設嚴格按照經(jīng)過審批的設計、施工方案進行，嚴禁偷工減料，嚴格搭設工藝，不得將變形或校正過的材料作為立桿。（6）排架搭設中，跳板、護欄、連墻件、安全網(wǎng)、交通梯等必須同時跟進。（7）排架須配合施工進度搭設，一次搭設高度不得超過相鄰連墻件（錨固點等）以上兩步。（8）排架鋼管按設計要求進行搭接或?qū)?，端部扣件蓋板邊緣至桿端距離不應小于100mm，搭接時應采用不少于2個旋轉扣件固定，搭接長度不應小于500mm。（9）排架的作業(yè)面的腳手板必須鋪滿并綁扎牢固，不得留有空隙和探頭板，腳手板與墻面間的距離一般不大于20cm；作業(yè)面的外側立面的防護設施可采用立網(wǎng)、護欄、跳板防護。（10）欄桿和擋腳板應搭設在外立桿的內(nèi)側，欄桿上皮高度應為1.2m，擋腳板高度不應小于180mm，如需設置中欄桿，則中欄桿應居中設置。3.2排架驗收排架驗收應隨施工進度進行，實行工序驗收制度。排架的搭設分單元進行的，單元中每道工序完工后，必須經(jīng)過現(xiàn)場施工技術人員檢查驗收，合格后方可進入下道工序和下一單元施工。排架按設計搭設完成后，作業(yè)班組隊進行全面自檢，在自檢的基礎上，由施工單位技術部門牽頭，組織生產(chǎn)、質(zhì)量、安全等相關職能部門依照設計和相關規(guī)定進行聯(lián)合驗收，并簽字認可。3.3排架的使用（1）排架搭設完成后，未經(jīng)檢查驗收或檢查驗收中發(fā)現(xiàn)問題沒有整改完畢的，不得投入使用。（2）驗收合格排架要在排架醒目位置掛告示牌，注明排架通過驗收時間、使用期限、一次允許在排架上作業(yè)人數(shù)、最大承受荷載等。（3）排架在使用過程中，實行定期檢查和班前檢查制度。定期安全檢查一般每周一次，并應根據(jù)具體檢查對象編寫安全檢查表，對照安全檢查表的內(nèi)容逐項進行檢查。每班作業(yè)前，班長或帶班人應對排架進行檢查，確認安全后方可上排架作業(yè)。對于靠近爆破地點的排架，每次爆破后應對排架的強度、穩(wěn)定性、基礎等進行專門檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時報告處理。（4）排架使用中作業(yè)層上的施工荷載應符合設計要求，嚴禁超載。架面荷載應力求均勻分布，避免荷載集中于一側；各種材料、機具等要隨運隨裝或隨拆隨運，不得存放在排架上。不得將風管、水管等支撐固定在腳手架上，嚴禁任意懸掛起重設備。（5）排架在使用期間，嚴禁拆除主節(jié)點處的縱、橫向水平桿，縱、橫向掃地桿、連墻件及撐、拉、提、吊設施，未經(jīng)主管部門同意，不得任意改變排架的結構、用途或拆除構件，如必須改變排架結構，應征得原設計同意，重新修改設計；排架上的安全防護設施禁止隨意拆除。（6）在排架上進行電、氣焊或在有排架的部位從事吊裝作業(yè)時，必須采取防電、防火和防撞擊排架的措施，并派專人監(jiān)護。（7）排架上不準有任何活動材料，如扣件、活動鋼管、鋼筋，一旦發(fā)現(xiàn)應及時清除。（8）在六級以上大風、大霧和大雨天氣下不得進行腳手架作業(yè)，雨后上架前要采取防滑措施。3.4排架拆除（1）清除排架上的材料、雜物及地面障礙物，并將受其影響的機電設備及其它管線等拆除或加以保護。（2）拆除順序應逐層從上而下進行，嚴禁上下同時作業(yè)。（3）所有連墻件應隨排架逐層拆除，嚴禁先將連墻件整層或數(shù)層拆除后再拆排架；分段拆除高差不應大于兩步，如高差大于兩步應采取必要的加固措施。（4）當排架拆至下部最后一根長鋼管的高度時，根據(jù)現(xiàn)場需要先在適當位置搭臨時支撐加固，后拆連墻件。（5）當排架采取分段分立面拆除時，對不拆除的排架兩端應先設置連墻件和橫向支撐加固。（6）各構配件必須及時分段集中運至地面，嚴禁拋扔；排架拆除后，必須做到工完場清。（7）運至地面的構配件應按規(guī)定的要求及時檢查整修與保養(yǎng)，并按品種、規(guī)格存放于干燥通風處，防止銹蝕。4結束語根據(jù)在施工現(xiàn)場排架的使用管理經(jīng)驗，筆者認為在水電施工項目中邊坡排架與房建中的排架存在著一定的差別：水電站邊坡施工排架通常要進行鉆孔等作業(yè)，排架在承受垂直向下的荷載時，還要承受一定的沖擊荷載，排架的搭設大多數(shù)情況下并不是垂直于地面，而是根據(jù)邊坡開挖角度進行搭設，這就要求在排架的設計計算與管理過程中注意以下幾點。1、設計計算時計算連墻件的受力應考慮鉆機在鉆孔作業(yè)時所產(chǎn)生的沖擊力。2、當邊坡角度小于80°時則排架立桿抗彎強度驗算時應充分考慮施工荷載對其的影響。3、在排架管理中應重點檢查鉆機周圍（三步三跨）扣件螺帽的緊固力。4、在排架使使用管理過過程中，在在鉆機開孔孔前及鉆孔孔結束后應應對主節(jié)點點的扣件進進行檢查，確確保其沒有有出現(xiàn)裂紋紋或螺桿斷斷裂的情況況。5、根據(jù)鉆機機所產(chǎn)生沖沖擊力的大大小，將鉆鉆機合理分分散的布置置于腳手架架上，嚴禁禁在同一水水平面或同同一跨內(nèi)多多臺鉆機同同時進行鉆鉆孔作業(yè)。在在鉆孔時如如出現(xiàn)排架架共振的現(xiàn)