善治兵

（四川凉山水洛河电力开发有限公司，四川成都 610000）

0.引言

盘扣式脚手架是一种新型脚手架，该产品在20世纪80年代从欧洲引进，是继碗扣式脚手架之后的升级产品。又称菊花盘式脚手架、插盘式脚手架、转盘式脚手架、扣盘式脚手架等，插座为直径133mm、厚10mm，圆盘上开设8个孔，采用Φ48mm×3.5mm、Q345B钢管做主构件，立杆在一定长度的钢管上每隔0.5m焊接上一个圆盘，底部带连接套，横杆是在钢管两端焊接上带插销的插头制成。

1.工程概况

新藏水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县境内，为金沙江左岸一级支流水洛河“一库十一级”中的第七个梯级电站。拟新建的新藏水电站进厂公路桥是水洛河上的新藏水电站地下发电厂房的进厂公路交通桥，用于满足新藏水电站发电厂房建设期大型设备运输及运行期间发电厂日常运营需要，主要技术标准：孔跨布置为1m～58.947m（净跨径），净矢高16.709m，结构形式为中承式拱桥，全长70.3m。设计行车速度20km/h，公路等级四级，设计荷载：公路I级，桥梁设计安全等级：一级，桥梁净宽：7m。设计洪水频率：1/100。地震设防：基本烈度为7度。主拱肋净跨径为58.947m，采用中承式钢筋混凝土矩形截面。桥面板跨径为：5.2+6.7+8×5+6.7+5.2m，采用横梁+纵梁+面板的梁格体系，双吊杆分别锚固于拱肋及横梁上（见图1）。

图1 支架搭设纵断面图

2.建设背景

水洛河枯期河道流量约30m3/s,汛期河道流量平均约1200m3/s，枯峰比较大，流域未行成调级水库，汛期无法在河道中施工作业，防汛要求较高。该项目于2020年12月中旬进场，必须在2021年4月30日前完成所有防汛工程，安全度汛对工期提出较高要求，若在4月30日前无法完成拱肋和桥面系施工，并完成吊杆张拉，拆除脚手架和清理河道，需要在第二个枯期重新进行脚手架支撑体系的搭设，措施费用较高，对工程造价影响较大。拱肋和桥面系的支撑体系是该工程的关键工作，占用时间最长，是是否能安全度汛和按期完工的重要工序。组织监理人、承包人对施工方案的讨论比选，从其工期、造价、安全等多方面综合考虑，最终选择盘扣式脚手架为支撑体系。

3.盘扣式脚手架的特点

3.1 材料工艺

（1）原材料。主要材料全部采用低合金结构钢（Q345B），强度高于传统脚手架（Q235）的1.5～2倍。1）立杆，规格L1500mm,外径Φ=48mm，壁厚T=3.2mm，用于与标准基座连接，主要承力构件。2）横杆，规格L=600mm、900mm,外径Φ=48.2mm,壁厚T=2.5mm，两端焊有横杆铸头，并配置销板，用于与立杆圆盘相扣接。3）斜杆，规格600mm×1500mm，900mm×1500mm，外径Φ=33mm，壁厚T=2.3mm，用于在竖向固定立杆，防止变形，形成三角形稳定结构，增加架体整体刚度。4）可调底座，规格H=600mm，外径Φ=38mm,壁厚T=5mm，作为调节架体底部高度，调节范围100mm～450mm。5）标准基座，规格H=500mm，外径Φ=48mm,壁厚T=3.2mm，作为架体搭设起步之用，上部焊接外套管，下部与可调底座直接相连接。6）可调顶托，规格H=600mm，外径Φ=38mm，壁厚T=5mm，作为调节架体顶部高度，上部放置工字钢梁，调节范围100mm～450mm。（2）加工工艺。主要部件采用内、外热镀锌防腐工艺，提高了产品的使用寿命，同时为完全提供了保证，又做到美观。该产品加工经过20道专机工序，减少人为因素干预，横杆、立杆采用全自动焊接专机，质量稳定可靠[1]。（3）其他特征。1）用量少：一般情况下，立杆间距为1.5m～1.8m，横杆步距为1.5m，最大间距可以达到3m，步距达到2m，相比传统产品用量较少40%～50%。2）组装快捷：由于用量少、重量轻，作业人员更加方便地进行组装和拆卸，在费用上相对传统产品节约30%。

3.2 脚手架搭设

（1）第一层是基础，在地面进行规划和精准放线。插销外表面应与水平杆和斜杆杆端扣接头内表面吻合，插销连接应保证锤击自锁后不拔脱，抗拔力不得小于3kN。斜杆顺时针方向组搭，方向不能相反。（2）横杆每1500mm安装一层，斜杆每层均为一个方向。（3）每搭设高度6m进行现场检查和验收，形成验收记录。

4.基础处理

地基填筑类型：片石+石渣+C20砼面层。埋设3根直径Φ1500mm的混凝土圆管作为排水，河道流量为生态流量10m3/s。地基承载力：350kPa。垫板面积A(m2):0.25。

5.脚手架支撑体系验算

5.1 荷载取值及荷载组合

根据《JTG 166-2016建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》要求，支撑架顶施工层荷载应通过承托轴心传递给立杆。

（1）荷载类型。1）模板、背带自重（1kN/m2）；2）新浇筑混凝土自重（取26kN/m3）；3）施工人员、材料及机具等施工荷载（4kN/m2）；4）倾倒混凝土产生的冲击荷载（1kN/m2）；5）振捣混凝土产生的荷载（1kN/m2）；6）风力等荷载（1kN/m2）。（2）荷载组合。N=1.35(∑NGK1+∑NGK2)+1.4NQK；式中，∑NGK1为立杆由架体结构及附件自重产生的轴力标准值总和；∑NGK2为模板支撑架立杆由模板及支撑梁自重和混凝土及钢筋自重产生的轴力标准值总和；NQK为立杆由施工荷载产生的轴力标准值。

5.2 结构建模及荷载

（1）本次计算采用MIDAS Civil 5.3.1软件进行建模分析，共建立节点32936个，单元89251个，模型仅建立钢管支架部分，基础及模板等均采用节点荷载加载至支架顶节点模拟，模型中最大搭设高度为21.7m。（2）计算竖向最大位移4.9mm。支架搭设完毕后应按1.2倍设计荷载进行预压，并测量实际竖向位移，实测值与计算值不应相差过大，并根据实测竖向位移值反向调整顶托，使拱肋混凝土浇筑后，拱肋线型符合设计拱轴线型[2-3]。（3）计算杆件最大组合应力值为125.5N/mm2，小于支架杆件强度设计值，强度满足要求。（4）进行风荷载作用下倾覆稳定验算、压杆稳定验算、地基基础计算验收，满足规范要求。

6.对比分析

（1）该项目的拱肋支撑体系搭设高度21.7m,宽度13.2m，长度58.5m，属危险性较大工程。（2）传统脚手架方案拟定立杆顺桥向纵距90cm，横桥向间距60cm，横杆水平步距120cm，计划支架搭设工期26d，脚手架材料用量约130t。（3）盘扣式脚手架方案拟定立杆间距1.5m，横杆步距1.5m，在三道A横梁和两道B横梁处进行加密，计划支架搭设工期15d，脚手架材料用量约80t。（4）支撑体系使用时间为2个月，盘扣式脚手架租赁费单价高于传统脚手架，但总量少40%，总租赁费用节约20%。节约工期11d，为后续施工赢得宝贵时间。（5）在搭拆费、运输费、租赁费、维护费中节约30%。

7.应用推广

在公路桥梁现浇支撑、大型厂房梁板支撑、大型水利船舶工程等已表现出良好的应用效果和经济价值。在水电工程中应用较少，通过该工程的实例应用分析，盘扣式脚手架保证支架模板的整体稳定性，实现外架、排架结构的灵活性和安全性，相比传统脚手架不仅搭设、拆解快捷，且在安全性、承载力、稳定性、经济性、环保美观等多方面领先。