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【摘 要】 通过六安电厂主厂房脚手架的设计和计算,提出了详细的专项安全技术措施。除氧煤仓间9m以下和汽机房A排全部采用落地式脚手架搭设,除氧煤仓间9~20m层外排架采用悬挑扣件式钢管脚手架,20~36m层采用悬挑槽钢脚手架,36~43m层采用悬挑扣件式钢管脚手架,采取垂直分段搭设,为下部装饰施工创造了条件,缩短了工期,节约了成本,确保了全过程安全施工,实现了安全控制目标,取得了良好的施工效果。
【关键词】 脚手架;受力分析;荷载;安全技术措施
【中图分类号】 TU745.1 【文献标识码】 B【文章编号】 1727-5123(2009)01-017-04
Safety Technology Methods of Cantilevered Scaffold Applied in Huadian Lu'an Power Plant Main Building
Engineering
【Abstract】 This paper completed the design and calculation for the scaffolds used in Lu'an Power Plant main building, and put forward detailed construction method. It is used in deoxidizing bunker of outside tube-and-coupler cantilevered scaffold from 9m to 20m highness, channel cantilevered scaffold from 20m to 36m highness, and tube-and-coupler cantilevered scaffold from 36m to 43m highness. The method of vertical subsection building provided good condition for decorating between levels. So, the project period and the cost of material were decreased, and the safety of construction was made sure. This method has been proved an efficient construction method, and makes sense for similar construction.
【Key words】 Scaffolds;Stress analysis;Force load;Safety technology methods
1工程概况
华电六安电厂位于六安市城南镇潘岗村,主厂房东西向布置,依次为汽机房、除氧煤仓间、锅炉间。汽机房和除氧煤仓间是钢筋混凝土框架结构,支模架、外排通道及防护脚手架全部采用扣件式钢管脚手架搭设,H3/36B型建筑塔吊作垂直运输作业,锅炉间零米以上是钢结构,采用大型BTQ1000塔机吊装作业,本文针对汽机房和除氧煤仓间阐述主厂房脚手架搭设的专项安全技术措施。主厂房从北向南纵向布置为1#、2#机组,南北向分为1#~12#轴共88米。东西向分为汽机房A轴~B轴跨度为33米,柱距8米10跨,总长80米,横向布置2台135MW汽轮发电机组;除氧煤仓间B轴~C轴跨度为13m,柱距8米11跨,总长88米,为现浇钢筋混凝土有梁板结构,其中20~36m是煤斗层,只有框架梁和连系梁无现浇板结构。主厂房布置剖面示意图见图1)所示。
本专项安全施工技术措施针对除氧煤仓间框架结构脚手架种类较多,搭设复杂,危险性大的特点,提出了具体的脚手架搭设安全要求,以实现安全生产,汽机房A排结构参照执行。
2安全管理体系建立
2.1安全监督管理体系。
2.1.1项目部设置安全管理科和专职安全员,职业安全健康管理网络图(见图2)所示。负责制订本工程项目年度安全目标计划,编制安全技术措施计划,组织开展安全健康与环境管理宣传教育工作,深入施工现场掌握安全施工动态,有效控制现场的安全文明施工条件和职工的遵章守纪行为,协助解决存在的安全问题。审查施工组织设计、专业施工组织设计和单位工程、重大施工项目、危险性作业以及特殊作业的安全施工措施,审查安全施工作业票,并监督措施的执行。制止和处罚违章作业及违章指挥行为,根据现场情况决定采取安全措施或设施,对严重危及人身安全的施工,指令先停止施工。贯彻落实对分包单位的安全管理规定,监督承发包项目有关安全文明施工与经济挂钩办法的实施以及合同中安全管理模块的执行情况。
2.1.2专业科设置专职安全员。负责班组人员学习贯彻电力建设安全工作规程、规定和上级有关安全、环境工作的要求,协助专业科负责人开展安全健康与环境管理宣传教育工作。建立健全安全文明施工管理台帐,做好安全活动记录,保管好有关安全资料。协助专业科负责人进行专业工程处安全建设,开展各项安全活动,检查安全文明施工和作业现场的安全、环境情况,制止和纠正违章作业行为,检查和督促作业人员正确使用劳动防护用品、用具、电气工器具、起重工器具等。
2.2安全保证管理体系。
2.2.1安全保证管理体系由专业科管理人员、单项工程和施工作业班组构成。单项负责人负责脚手架搭设方案制定、设计、交底和安全管理工作,脚手架一律采用扣件式钢管脚手架,脚手管运抵施工现场后,接收使用单项应进行检验,不合格的构件禁止投入使用。脚手架搭设完毕后,单项会同相关部门和管理人员验收,合格后方可挂牌使用。
2.2.2施工班组认真落实站班会和交接班制度。每天或每班站班会由专职安全员或班组安全员负责组织,结合当班运行方式和工作任务,作好危险点分析,布置安全防护措施,详细交代注意事项,内容必须明确;交接班时,应总结上一班作业中当班工作和安全情况,指出危险点和易忽视安全、违章作业等不良现象,让下一班作业人员引起注意,杜绝出现类似违章行为,并作好交接班记录。
2.2.3材料要求。脚手架规格采用直径为48mm,壁厚为3.5mm无缝钢管,材质为Q235。扣件规格内回转扣件,回转角度可以任意改变,用于连接立杆与十字支撑等。直角扣件用于立杆与大小横杆之间的连接。大小横杆扣件应连接在立杆上,扣件紧固螺丝应在大小横杆的上方。一字型扣件用于两根管杆对口接长,受拉横杆应在接长处加一根水平管,加四只扣件连接,此扣件不能用于剪刀撑和斜撑。底座规格由套管与底板焊接而成,套管采用直径30mm,壁厚为3.5mm,长度为150mm钢管,底板尺寸为150×150mm,厚为8mm的钢板。不使用底座时,立杆下采用垫木或道木。
3除氧煤仓间落地式脚手架安全技术措施
3.1脚手架地基处理。除氧煤仓间土方回填在五米层框架施工结束以后才开始回填土方,所以五米层及其以下部位施工的脚手架需搭设在承台上和原开挖的基坑底,所以要求基坑底要有良好的排水设施,在搭设的区域需将该处的土方平整好,并用打夯机夯实,回填土压实系数不得低于0.92,然后铺设道木,搭设脚手架。
3.2脚手架搭设。
3.2.1脚手架搭设工艺流程。在压实地基上弹线、立杆定位→竖立杆→装第一步大横杆并与各立杆扣紧→安第一步小横杆→摆放扫地杆→扫地杆与立杆扣紧→装扫地小横杆装并与立杆扣紧→安第二步大横杆→安第二步小横杆→加设临时斜撑杆,上端与第二步大横杆扣紧(装设与柱连接杆后拆除)→安第三、四步大横杆和小横杆→安装二层与柱拉杆→接立杆→加设剪力撑→铺设脚手板,绑扎防护及档脚板、立挂安全网。
3.2.2除氧煤仓间落地式脚手架均采用满堂脚手架,沿梁的两侧、柱的四侧搭设双排脚手架。除氧煤仓间脚手架搭设立杆纵距为1.2米,立杆横距为1.2米,步高为1.65米,见下图所示,四周设通道,每层通道立杆间距为1.5米,大横杆间距为1.2米,步高为1.8米,其中在9米层以下B排柱外侧搭设一排立杆纵间距为1.2米,立杆横间距为1.2米,步高为1.65米排架以作为B排悬挑支模架用,然后再在外搭设一排施工通道,通道搭设方法和前面相同。底层框架内外立杆底部均设扫地杆,扫地杆距地为300mm,脚手架下面垫道木。脚手架搭设范围内排水应畅通,不得有积水。5.0米层以下搭在基坑底部或者承台上,然后依次搭设9.0米层脚手架,在下面一层混凝土强度达到设计要求方可拆除脚手架,以此循环施工。
3.2.3脚手架搭设要求。外侧脚手架每隔5~7根立杆必须加设剪刀撑或支杆,满堂支模架要设纵向和水平方向剪刀撑,每隔4~5根立杆必须加设剪刀撑,并沿全高布置,框架梁的位置每隔3~4立杆必须加设剪刀撑,见上图所示。支杆、剪刀撑与地面夹角不得大于60o,也不得小于45o。外排剪刀撑与剪刀撑的连接扣件要3只,同时搭接长度不得小于1米,剪刀撑遇杆件时必须用旋转扣件加固。外侧通道脚手架必须用黑黄相间的钢管并用黑黄油漆相间涂刷,每500mm一道。脚手架的两端部、转角处,应沿全高设置斜腹杆或支杆、剪刀撑。立杆搭设时应长短管交错使用,脚手架左右相邻立杆的接头应相互错开,并要在不同的框架框格内,相邻两根立杆接头不能在同一步架上出现,杆与杆的连接扣件要2只以上。脚手架直角相交时,可采用组架方法,也可用直角撑将横杆节点相互搭接,都需加一小横杆。在固定端、扩建端、C排外侧以及B排外侧用安全密网围护,拐角立杆脚手管应放在安全密网内侧,其他脚手管应放在安全密网外侧,在每层的安全密网防护架外侧水平方向应设两道踢脚栏杆,踢脚栏杆应刷黑黄相间油漆。
框架主梁必须在梁底中间补设一道立杆,间距不大于600mm且立杆必须与各层小横杆相连并伸至地面与扫地杆相连(如下图所示)。满堂脚手架的所有立杆都必须伸至梁(板)底,并在其梁(板)下设横杆。纵梁梁底中间必须补设一道立杆并至少要与三层大横杆相连,且间距不大于1000mm。对于满堂脚手架剪刀撑必须按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)搭设,并要增加水平剪刀撑,水平剪刀撑每两步高需搭设一层,并和所遇的杆件用旋转扣件相连。
3.2.4施工通道脚手架搭设。在楼层框架C排外侧、固定段、扩建端以及B排外侧搭设1.5米宽的人行通道,满铺竹笆,通道栏杆高度1.2米,栏杆设置双层,间距为600mm。在扩建端、固定端B~C排间靠近B排间搭设“之”字型跑道,单方向宽度为1.5米,满铺跳板,跳板设防滑条,防滑条间距离约300mm,防滑条厚度30~50mm,并设置踢脚栏杆,踢脚栏杆用黑黄相间油漆涂刷,跑道外侧用安全密网封闭,9米层以上各层外排架采用悬挑方式搭设。在施工时如遇有六级以上的大风、大雨、浓雾等恶劣天气,应停止露天脚手架搭设工作。
3.3脚手架设计计算。
3.3.1大横杆的设计计算:大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度的计算,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。
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=0.35×1.2/3=0.14KN/m;活荷载标准值Q=3×1.2/3=1.2KN/m;静荷载的计算值q1=1.2×(P1+P2)=0.2136KN/m;活荷载的计算值q2=1.4×1.2=1.68KN/m。
②材料参数:钢管为热扎Q235钢,抗、压、弯强度设计值f=205N /mm2,抗剪强度设计值fv=120N/mm2,钢管截面抵抗矩W=5080mm3,有效截面面积A=489mm2,截面惯性半径I=15.8mm,a类截面,E=2.06×105N/mm2。
③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,跨中最大弯矩计算公式为:M1max=0.08q1L2+0.1q2L2;代入公式计算,M1max=0.08×0.2136×1.22+0.1×1.68×1.22 =0.267KN.m;支座最大弯矩为M2=-0.1q1L2-0.117q2L2=0.1×0.2136×1.22+0.117×1.68×1.22=0.314KN.m;选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算M2=0.314KN.m,f=0.314×106/5080=61.8N/mm2<[f]=205N /mm2,满足要求。
④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,计算公式为:Vmax=0.677q1L4/100EI+0.99q2L4/100EI=(0.677×0.2136+0.99×1.68)×12004/(100×2.06×105×121900)=1.49mm<10mm,满足要求。
3.3.2小横杆的设计计算同大横杆。
3.3.3扣件抗滑力的计算: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公式计算:R《Rc,其中Rc是扣件抗滑承载力的设计值,取8KN。
①荷载值计算:横杆的自重标准值P1=0.038×1.2=0.0456KN;脚手板的荷载标准值 P2=0.35×1.2×1.2/2=0.252KN;活荷载的标准值 Q=3×1.2×1.2/2=2.16KN。
②荷载的计算值和抗滑力验算:R=1.2×P1+1.2×P2+1.4×Q=1.2×0.0456+1.2×0.252+1.4×2.16=3.38KN<8KN,满足要求。
3.3.4立杆的稳定性计算:考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式?啄=N/¢A+Mw/W≤(f)
①作用在脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。静荷载标准值为每米立杆承受的结构自重标准值Ng1=0.1324×15(搭设高度)=1.986KN;脚手板的自重,采用竹片脚手板Ng2=0.350×21×2×1.2/2=0.504KN;栏杆与挡脚板自重,采用栏杆、木脚手板Ng3=0.14×1.2×2/2=0.168KN;安全设施荷载,包括安全网Ng4=0.01×1.2×1.2/2=0.0072KN;经计算静载标准值为Ng=1.986+0.504+0.168+0.0072=2.67KN;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Nq=3.00×2×1.2×1.2/2=4.32KN。
②风荷载标准值计算公式Wk=0.7UzUsWo(其中Wo为基本风压值取0.55,Uz风荷载的高度变化系数取1.250,Us为风荷载的体型系数取1.200),经计算Wk=0.7×0.550×1.250×1.200=0.578KN/m2,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=1.2×2.67+0.85×14.32=8.34KN;风荷载设计值产生的立杆段弯矩Mw计算公式为Mw=0.85×1.4×WkLaH2/10=0.85×1.4×0.578×1.2×1.652/10=0.23 KN/m2
③计算轴心力设计值N=1.2(Ngk+Nqk)=1.2×(4.32+2.67)=8.39KN,确定系数¢,查表得α=1.50,λ=αh/I,查表得¢=0.32。
④立杆的稳定性计算:δ=N/¢A+Mw/W≤(f)=8.39×103/0.32×489+0.23×106/5.08×103=98.9N/mm<205N/mm,满足要求。
3.3.5立杆的地基承载力计算。
立杆的基础地面的平均承载力应满足下列公式要求P≤Fg(其中P为立杆基础底面的平均承载力,A为底面的面积取0.25m2,P=N/A=8.39/0.25=33.56N/mm2),地基承载力的设计值应按下式计算:fg=kc×fgk(kc为脚手架地基承载力的调整系数取0.40,fgk为地基承载力的标准值取100.00),所以fg=0.40×100.00=40N/mm2,因此,P=33.56N/mm2≤Fg=40N/mm2,满足设计要求。
4卸料平台
4.1卸料平台搭设。20米至36米层没有现浇楼层板,需要设置卸料平台。
平台四周设置高度为1.2m的安全防护栏杆两道,能承受1000N水平力,下部设挡脚板,栏杆用密目网封严,在卸料平台的明显处设置标牌,规定存放物料的数量和使用要求。
4.2卸料平台计算:材料参数参照上述3.3.1节内容。卸料平台尺寸为4×7m,脚手架立杆纵横间距均为1.2m,步距1.65m。钢管ф48×3.5mm自重为38.5N/m;对接扣件18.5N/只;直角扣件13.5N/m;旋转扣件14.5N/m,木脚手板350N/m2,施工荷载取3000N/m2。
①荷载计算:全高钢管重量qk1=[(5×10+9×5)×8+5×9×11.2]×38.5=48664N,全高扣件的重量qk2=5×9×8×2×13.5+18.5×(9+5+5×9)+14.5×8=10946N,木脚手板重量qk3=350×4×7=9800N,所以恒载标准值小计qk=48664+10946+9800=69410N。施工活载qk4=1.0×1.0×3000×1=3000N(考虑一层施工),风荷载标准值wk=0.7×1.0×0.23×1.56×0.55=0.14KN/m2。荷载设计值(荷载分项系数恒载取1.2,活载取1.4)为:恒载:Q=1.2×6.941=8.33KN,活载;G=1.4×3.14=4.396KN。
②整体稳定性验算:考虑脚手架局部稳定的设计,荷载计算如下:A=4.89×102mm2,I=15.78mm,L0=?滋L=0.945×1650=1559mm,λ=L0/I=1559/15.78=98.9,σ=π2E/λ2=3.14162×2.1×105/(98.9)2=211.9,η=0.3(L0/100i)2=0.293,fy=170N/mm2则:允许设计荷载为N=A/K2{[fy+(1+η)σ]/2—[fy+(1+η)σ]2/4—fyσ} =261620N=261.62KN,故卸料平台上允许堆放材料的最大荷载值为:261.62-8.33-4.396=248.894KN。
5除氧煤仓间悬挑式脚手架安全施工技术措施
5.1选择悬挑脚手架方案。根据工程设计特点、楼层结构形式、装饰和使用要求,采用分层搭设悬挑扣件式钢管脚手架方案。9m层以下外排架随满堂架一起搭设;9~15m层和15~20m层采取悬挑扣件式钢管脚手架,20~36m层采取悬挑槽钢外排脚手架,36~43m层采用悬挑扣件式钢管脚手架方案。本文选取最大工况20~36m层悬挑槽钢外排脚手架阐述为例。
5.2槽钢悬挑脚手架设计要求。横距为0.6m,结构外挑出0.7m,纵距(即槽钢间距)为1.34m,其中固定端和扩建端为1.42m,槽钢承担9步架,每步架高为1.8m,搭设总高度为16.2m(从20 至36.2m层),在20m层次梁上埋设ф48×3.5mm的钢管,两根钢管间距为8cm,把槽钢放入后在用木楔塞紧上面再用钢管和扣件将槽钢固定。
5.3除氧煤仓间20~36m层悬挑脚手架计算。
材料参数:采用[10槽钢,槽钢参数分别为:A=12.748cm2,WX=39.7cm3,IX=198 cm4 ,E=2.05×105N/mm2,槽钢自重100.07N/m,ф48×3.5mm的钢管重38.4N/m,扣件重量23.5N/m,竹笆脚手片120N/m2,安全网5N/m2,木脚手板350N/m2,施工活荷载3000N/m2。
荷载计算:先以一步架为一计算单元,然后乘以9,即得9步架的静荷载:[10槽钢:0.7m×100.07N/m=70.049N,钢管:(1×1.8+1.4×2+2×1)×38.4=253.44N,扣件:8×23.5=188N,竹笆脚手片:120×1.42×1.8=306.72N,剪刀撑:1.8×1.414×2×38.4/3=65.2N,安全网:5×1.8×1.42=12.78N,木脚手板: 350×0.6×1.42=298.2N(按铺一层计算36米层),静荷载总计:70.049+298.2+(253.44+188+306.72+65.2+12.78)×9=7.8KN。施工活载:3000×0.6×1.42=2556N(按只施工一层考虑)。
荷载设计值:恒载7.8×1.2=9.36KN,活载2.556×1.4=3.58KN,荷载总计:9.36+3.58=12.94KN
内力分析:
①强度验算:MA=12.94×0.6=7.764KN/m,σ=MA/WX=7.764×106/39.7×103=196<215N/mm2符合要求。
②稳定性验算:MX/¢WX≤f=215KN/mm2(式中¢为槽钢的稳定系数为0.97),则7.764×105/39.7×103×0.97=202<215N/mm2,满足要求。
③挠度验算:ν=NL22/6EI[3-L2/(L1+L2)]≤L/400(L为悬伸长度的2倍)=12.94×103×6002/6×2.05×105×198×104[3-0.6/(0.6+0.1)]=0.89≤1400/400=3.5mm,满足要求。
④抗剪强度验算:τ=VS/Itw≤fV=125N/mm2=12.748×1.52×12.94×103/198×5.3=24N/mm2≤fV=125N/mm2,满足要求。
⑤验算悬挑梁锚固钢管:锚固钢管按照两个截面同时受力计算,每根钢管截面承受R/2=6.47KN,校核安全度,满足A.σ/R/2>2的要求,其中A为锚固钢管的截面积489mm2,σ为钢材的强度标准值205N/mm2,489×205/6.47×103=15.49>2,满足要求。
20m层以上悬挑槽钢脚手架仅作为外排封闭之用,禁止堆放施工材料,尤其是集中堆放。悬挑脚手架在使用过程中应对其结构,底层槽钢的抗弯能力,卸载斜杆以及各支撑点的情况应支排专人每天检查和维护。外侧防护的竹笆随脚手架高度的上升而逐层设置,脚手架搭设完成后应经过有关部门负责人和安保部门严格按照《建筑施工安全检查标准JGJ59-99》验收,合格后方可以投入使用。
6结束语
针对六安电厂主厂房的实际情况,我们采用了上述脚手架搭设方案,搭设方便,装拆灵活,稳定可靠,经济适用,在实施过程中还是很成功的。采用悬挑式搭设便于下部作业面满堂脚手架的拆除,进行楼层内装饰作业,而不影响上部结构施工,能够有效缩短工期,加快工程进度,周转性材料和劳动力投入相对减少;另外,外排脚手架为全封闭维护脚手架,为现场安全文明施工创造了条件,搭设和使用安全可靠,能够规避作业面上下垂直交叉施工带来的不安全因素,保证了高空作业人员的安全。
参考文献
1JGJ130—2001,J84—2001.建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范.[S]
2DL 5009.1—2002.电力建设安全工作规程(火力发电厂).[S]
3GB50017—2003.钢结构设计规范.[S]
4JGJ59-99.建筑施工安全检查标准.[S]
【关键词】 脚手架;受力分析;荷载;安全技术措施
【中图分类号】 TU745.1 【文献标识码】 B【文章编号】 1727-5123(2009)01-017-04
Safety Technology Methods of Cantilevered Scaffold Applied in Huadian Lu'an Power Plant Main Building
Engineering
【Abstract】 This paper completed the design and calculation for the scaffolds used in Lu'an Power Plant main building, and put forward detailed construction method. It is used in deoxidizing bunker of outside tube-and-coupler cantilevered scaffold from 9m to 20m highness, channel cantilevered scaffold from 20m to 36m highness, and tube-and-coupler cantilevered scaffold from 36m to 43m highness. The method of vertical subsection building provided good condition for decorating between levels. So, the project period and the cost of material were decreased, and the safety of construction was made sure. This method has been proved an efficient construction method, and makes sense for similar construction.
【Key words】 Scaffolds;Stress analysis;Force load;Safety technology methods
1工程概况
华电六安电厂位于六安市城南镇潘岗村,主厂房东西向布置,依次为汽机房、除氧煤仓间、锅炉间。汽机房和除氧煤仓间是钢筋混凝土框架结构,支模架、外排通道及防护脚手架全部采用扣件式钢管脚手架搭设,H3/36B型建筑塔吊作垂直运输作业,锅炉间零米以上是钢结构,采用大型BTQ1000塔机吊装作业,本文针对汽机房和除氧煤仓间阐述主厂房脚手架搭设的专项安全技术措施。主厂房从北向南纵向布置为1#、2#机组,南北向分为1#~12#轴共88米。东西向分为汽机房A轴~B轴跨度为33米,柱距8米10跨,总长80米,横向布置2台135MW汽轮发电机组;除氧煤仓间B轴~C轴跨度为13m,柱距8米11跨,总长88米,为现浇钢筋混凝土有梁板结构,其中20~36m是煤斗层,只有框架梁和连系梁无现浇板结构。主厂房布置剖面示意图见图1)所示。
本专项安全施工技术措施针对除氧煤仓间框架结构脚手架种类较多,搭设复杂,危险性大的特点,提出了具体的脚手架搭设安全要求,以实现安全生产,汽机房A排结构参照执行。
2安全管理体系建立
2.1安全监督管理体系。
2.1.1项目部设置安全管理科和专职安全员,职业安全健康管理网络图(见图2)所示。负责制订本工程项目年度安全目标计划,编制安全技术措施计划,组织开展安全健康与环境管理宣传教育工作,深入施工现场掌握安全施工动态,有效控制现场的安全文明施工条件和职工的遵章守纪行为,协助解决存在的安全问题。审查施工组织设计、专业施工组织设计和单位工程、重大施工项目、危险性作业以及特殊作业的安全施工措施,审查安全施工作业票,并监督措施的执行。制止和处罚违章作业及违章指挥行为,根据现场情况决定采取安全措施或设施,对严重危及人身安全的施工,指令先停止施工。贯彻落实对分包单位的安全管理规定,监督承发包项目有关安全文明施工与经济挂钩办法的实施以及合同中安全管理模块的执行情况。
2.1.2专业科设置专职安全员。负责班组人员学习贯彻电力建设安全工作规程、规定和上级有关安全、环境工作的要求,协助专业科负责人开展安全健康与环境管理宣传教育工作。建立健全安全文明施工管理台帐,做好安全活动记录,保管好有关安全资料。协助专业科负责人进行专业工程处安全建设,开展各项安全活动,检查安全文明施工和作业现场的安全、环境情况,制止和纠正违章作业行为,检查和督促作业人员正确使用劳动防护用品、用具、电气工器具、起重工器具等。
2.2安全保证管理体系。
2.2.1安全保证管理体系由专业科管理人员、单项工程和施工作业班组构成。单项负责人负责脚手架搭设方案制定、设计、交底和安全管理工作,脚手架一律采用扣件式钢管脚手架,脚手管运抵施工现场后,接收使用单项应进行检验,不合格的构件禁止投入使用。脚手架搭设完毕后,单项会同相关部门和管理人员验收,合格后方可挂牌使用。
2.2.2施工班组认真落实站班会和交接班制度。每天或每班站班会由专职安全员或班组安全员负责组织,结合当班运行方式和工作任务,作好危险点分析,布置安全防护措施,详细交代注意事项,内容必须明确;交接班时,应总结上一班作业中当班工作和安全情况,指出危险点和易忽视安全、违章作业等不良现象,让下一班作业人员引起注意,杜绝出现类似违章行为,并作好交接班记录。
2.2.3材料要求。脚手架规格采用直径为48mm,壁厚为3.5mm无缝钢管,材质为Q235。扣件规格内回转扣件,回转角度可以任意改变,用于连接立杆与十字支撑等。直角扣件用于立杆与大小横杆之间的连接。大小横杆扣件应连接在立杆上,扣件紧固螺丝应在大小横杆的上方。一字型扣件用于两根管杆对口接长,受拉横杆应在接长处加一根水平管,加四只扣件连接,此扣件不能用于剪刀撑和斜撑。底座规格由套管与底板焊接而成,套管采用直径30mm,壁厚为3.5mm,长度为150mm钢管,底板尺寸为150×150mm,厚为8mm的钢板。不使用底座时,立杆下采用垫木或道木。
3除氧煤仓间落地式脚手架安全技术措施
3.1脚手架地基处理。除氧煤仓间土方回填在五米层框架施工结束以后才开始回填土方,所以五米层及其以下部位施工的脚手架需搭设在承台上和原开挖的基坑底,所以要求基坑底要有良好的排水设施,在搭设的区域需将该处的土方平整好,并用打夯机夯实,回填土压实系数不得低于0.92,然后铺设道木,搭设脚手架。
3.2脚手架搭设。
3.2.1脚手架搭设工艺流程。在压实地基上弹线、立杆定位→竖立杆→装第一步大横杆并与各立杆扣紧→安第一步小横杆→摆放扫地杆→扫地杆与立杆扣紧→装扫地小横杆装并与立杆扣紧→安第二步大横杆→安第二步小横杆→加设临时斜撑杆,上端与第二步大横杆扣紧(装设与柱连接杆后拆除)→安第三、四步大横杆和小横杆→安装二层与柱拉杆→接立杆→加设剪力撑→铺设脚手板,绑扎防护及档脚板、立挂安全网。
3.2.2除氧煤仓间落地式脚手架均采用满堂脚手架,沿梁的两侧、柱的四侧搭设双排脚手架。除氧煤仓间脚手架搭设立杆纵距为1.2米,立杆横距为1.2米,步高为1.65米,见下图所示,四周设通道,每层通道立杆间距为1.5米,大横杆间距为1.2米,步高为1.8米,其中在9米层以下B排柱外侧搭设一排立杆纵间距为1.2米,立杆横间距为1.2米,步高为1.65米排架以作为B排悬挑支模架用,然后再在外搭设一排施工通道,通道搭设方法和前面相同。底层框架内外立杆底部均设扫地杆,扫地杆距地为300mm,脚手架下面垫道木。脚手架搭设范围内排水应畅通,不得有积水。5.0米层以下搭在基坑底部或者承台上,然后依次搭设9.0米层脚手架,在下面一层混凝土强度达到设计要求方可拆除脚手架,以此循环施工。
3.2.3脚手架搭设要求。外侧脚手架每隔5~7根立杆必须加设剪刀撑或支杆,满堂支模架要设纵向和水平方向剪刀撑,每隔4~5根立杆必须加设剪刀撑,并沿全高布置,框架梁的位置每隔3~4立杆必须加设剪刀撑,见上图所示。支杆、剪刀撑与地面夹角不得大于60o,也不得小于45o。外排剪刀撑与剪刀撑的连接扣件要3只,同时搭接长度不得小于1米,剪刀撑遇杆件时必须用旋转扣件加固。外侧通道脚手架必须用黑黄相间的钢管并用黑黄油漆相间涂刷,每500mm一道。脚手架的两端部、转角处,应沿全高设置斜腹杆或支杆、剪刀撑。立杆搭设时应长短管交错使用,脚手架左右相邻立杆的接头应相互错开,并要在不同的框架框格内,相邻两根立杆接头不能在同一步架上出现,杆与杆的连接扣件要2只以上。脚手架直角相交时,可采用组架方法,也可用直角撑将横杆节点相互搭接,都需加一小横杆。在固定端、扩建端、C排外侧以及B排外侧用安全密网围护,拐角立杆脚手管应放在安全密网内侧,其他脚手管应放在安全密网外侧,在每层的安全密网防护架外侧水平方向应设两道踢脚栏杆,踢脚栏杆应刷黑黄相间油漆。
框架主梁必须在梁底中间补设一道立杆,间距不大于600mm且立杆必须与各层小横杆相连并伸至地面与扫地杆相连(如下图所示)。满堂脚手架的所有立杆都必须伸至梁(板)底,并在其梁(板)下设横杆。纵梁梁底中间必须补设一道立杆并至少要与三层大横杆相连,且间距不大于1000mm。对于满堂脚手架剪刀撑必须按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)搭设,并要增加水平剪刀撑,水平剪刀撑每两步高需搭设一层,并和所遇的杆件用旋转扣件相连。
3.2.4施工通道脚手架搭设。在楼层框架C排外侧、固定段、扩建端以及B排外侧搭设1.5米宽的人行通道,满铺竹笆,通道栏杆高度1.2米,栏杆设置双层,间距为600mm。在扩建端、固定端B~C排间靠近B排间搭设“之”字型跑道,单方向宽度为1.5米,满铺跳板,跳板设防滑条,防滑条间距离约300mm,防滑条厚度30~50mm,并设置踢脚栏杆,踢脚栏杆用黑黄相间油漆涂刷,跑道外侧用安全密网封闭,9米层以上各层外排架采用悬挑方式搭设。在施工时如遇有六级以上的大风、大雨、浓雾等恶劣天气,应停止露天脚手架搭设工作。
3.3脚手架设计计算。
3.3.1大横杆的设计计算:大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度的计算,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。
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=0.35×1.2/3=0.14KN/m;活荷载标准值Q=3×1.2/3=1.2KN/m;静荷载的计算值q1=1.2×(P1+P2)=0.2136KN/m;活荷载的计算值q2=1.4×1.2=1.68KN/m。
②材料参数:钢管为热扎Q235钢,抗、压、弯强度设计值f=205N /mm2,抗剪强度设计值fv=120N/mm2,钢管截面抵抗矩W=5080mm3,有效截面面积A=489mm2,截面惯性半径I=15.8mm,a类截面,E=2.06×105N/mm2。
③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,跨中最大弯矩计算公式为:M1max=0.08q1L2+0.1q2L2;代入公式计算,M1max=0.08×0.2136×1.22+0.1×1.68×1.22 =0.267KN.m;支座最大弯矩为M2=-0.1q1L2-0.117q2L2=0.1×0.2136×1.22+0.117×1.68×1.22=0.314KN.m;选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算M2=0.314KN.m,f=0.314×106/5080=61.8N/mm2<[f]=205N /mm2,满足要求。
④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,计算公式为:Vmax=0.677q1L4/100EI+0.99q2L4/100EI=(0.677×0.2136+0.99×1.68)×12004/(100×2.06×105×121900)=1.49mm<10mm,满足要求。
3.3.2小横杆的设计计算同大横杆。
3.3.3扣件抗滑力的计算: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公式计算:R《Rc,其中Rc是扣件抗滑承载力的设计值,取8KN。
①荷载值计算:横杆的自重标准值P1=0.038×1.2=0.0456KN;脚手板的荷载标准值 P2=0.35×1.2×1.2/2=0.252KN;活荷载的标准值 Q=3×1.2×1.2/2=2.16KN。
②荷载的计算值和抗滑力验算:R=1.2×P1+1.2×P2+1.4×Q=1.2×0.0456+1.2×0.252+1.4×2.16=3.38KN<8KN,满足要求。
3.3.4立杆的稳定性计算:考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式?啄=N/¢A+Mw/W≤(f)
①作用在脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。静荷载标准值为每米立杆承受的结构自重标准值Ng1=0.1324×15(搭设高度)=1.986KN;脚手板的自重,采用竹片脚手板Ng2=0.350×21×2×1.2/2=0.504KN;栏杆与挡脚板自重,采用栏杆、木脚手板Ng3=0.14×1.2×2/2=0.168KN;安全设施荷载,包括安全网Ng4=0.01×1.2×1.2/2=0.0072KN;经计算静载标准值为Ng=1.986+0.504+0.168+0.0072=2.67KN;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Nq=3.00×2×1.2×1.2/2=4.32KN。
②风荷载标准值计算公式Wk=0.7UzUsWo(其中Wo为基本风压值取0.55,Uz风荷载的高度变化系数取1.250,Us为风荷载的体型系数取1.200),经计算Wk=0.7×0.550×1.250×1.200=0.578KN/m2,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=1.2×2.67+0.85×14.32=8.34KN;风荷载设计值产生的立杆段弯矩Mw计算公式为Mw=0.85×1.4×WkLaH2/10=0.85×1.4×0.578×1.2×1.652/10=0.23 KN/m2
③计算轴心力设计值N=1.2(Ngk+Nqk)=1.2×(4.32+2.67)=8.39KN,确定系数¢,查表得α=1.50,λ=αh/I,查表得¢=0.32。
④立杆的稳定性计算:δ=N/¢A+Mw/W≤(f)=8.39×103/0.32×489+0.23×106/5.08×103=98.9N/mm<205N/mm,满足要求。
3.3.5立杆的地基承载力计算。
立杆的基础地面的平均承载力应满足下列公式要求P≤Fg(其中P为立杆基础底面的平均承载力,A为底面的面积取0.25m2,P=N/A=8.39/0.25=33.56N/mm2),地基承载力的设计值应按下式计算:fg=kc×fgk(kc为脚手架地基承载力的调整系数取0.40,fgk为地基承载力的标准值取100.00),所以fg=0.40×100.00=40N/mm2,因此,P=33.56N/mm2≤Fg=40N/mm2,满足设计要求。
4卸料平台
4.1卸料平台搭设。20米至36米层没有现浇楼层板,需要设置卸料平台。
平台四周设置高度为1.2m的安全防护栏杆两道,能承受1000N水平力,下部设挡脚板,栏杆用密目网封严,在卸料平台的明显处设置标牌,规定存放物料的数量和使用要求。
4.2卸料平台计算:材料参数参照上述3.3.1节内容。卸料平台尺寸为4×7m,脚手架立杆纵横间距均为1.2m,步距1.65m。钢管ф48×3.5mm自重为38.5N/m;对接扣件18.5N/只;直角扣件13.5N/m;旋转扣件14.5N/m,木脚手板350N/m2,施工荷载取3000N/m2。
①荷载计算:全高钢管重量qk1=[(5×10+9×5)×8+5×9×11.2]×38.5=48664N,全高扣件的重量qk2=5×9×8×2×13.5+18.5×(9+5+5×9)+14.5×8=10946N,木脚手板重量qk3=350×4×7=9800N,所以恒载标准值小计qk=48664+10946+9800=69410N。施工活载qk4=1.0×1.0×3000×1=3000N(考虑一层施工),风荷载标准值wk=0.7×1.0×0.23×1.56×0.55=0.14KN/m2。荷载设计值(荷载分项系数恒载取1.2,活载取1.4)为:恒载:Q=1.2×6.941=8.33KN,活载;G=1.4×3.14=4.396KN。
②整体稳定性验算:考虑脚手架局部稳定的设计,荷载计算如下:A=4.89×102mm2,I=15.78mm,L0=?滋L=0.945×1650=1559mm,λ=L0/I=1559/15.78=98.9,σ=π2E/λ2=3.14162×2.1×105/(98.9)2=211.9,η=0.3(L0/100i)2=0.293,fy=170N/mm2则:允许设计荷载为N=A/K2{[fy+(1+η)σ]/2—[fy+(1+η)σ]2/4—fyσ} =261620N=261.62KN,故卸料平台上允许堆放材料的最大荷载值为:261.62-8.33-4.396=248.894KN。
5除氧煤仓间悬挑式脚手架安全施工技术措施
5.1选择悬挑脚手架方案。根据工程设计特点、楼层结构形式、装饰和使用要求,采用分层搭设悬挑扣件式钢管脚手架方案。9m层以下外排架随满堂架一起搭设;9~15m层和15~20m层采取悬挑扣件式钢管脚手架,20~36m层采取悬挑槽钢外排脚手架,36~43m层采用悬挑扣件式钢管脚手架方案。本文选取最大工况20~36m层悬挑槽钢外排脚手架阐述为例。
5.2槽钢悬挑脚手架设计要求。横距为0.6m,结构外挑出0.7m,纵距(即槽钢间距)为1.34m,其中固定端和扩建端为1.42m,槽钢承担9步架,每步架高为1.8m,搭设总高度为16.2m(从20 至36.2m层),在20m层次梁上埋设ф48×3.5mm的钢管,两根钢管间距为8cm,把槽钢放入后在用木楔塞紧上面再用钢管和扣件将槽钢固定。
5.3除氧煤仓间20~36m层悬挑脚手架计算。
材料参数:采用[10槽钢,槽钢参数分别为:A=12.748cm2,WX=39.7cm3,IX=198 cm4 ,E=2.05×105N/mm2,槽钢自重100.07N/m,ф48×3.5mm的钢管重38.4N/m,扣件重量23.5N/m,竹笆脚手片120N/m2,安全网5N/m2,木脚手板350N/m2,施工活荷载3000N/m2。
荷载计算:先以一步架为一计算单元,然后乘以9,即得9步架的静荷载:[10槽钢:0.7m×100.07N/m=70.049N,钢管:(1×1.8+1.4×2+2×1)×38.4=253.44N,扣件:8×23.5=188N,竹笆脚手片:120×1.42×1.8=306.72N,剪刀撑:1.8×1.414×2×38.4/3=65.2N,安全网:5×1.8×1.42=12.78N,木脚手板: 350×0.6×1.42=298.2N(按铺一层计算36米层),静荷载总计:70.049+298.2+(253.44+188+306.72+65.2+12.78)×9=7.8KN。施工活载:3000×0.6×1.42=2556N(按只施工一层考虑)。
荷载设计值:恒载7.8×1.2=9.36KN,活载2.556×1.4=3.58KN,荷载总计:9.36+3.58=12.94KN
内力分析:
①强度验算:MA=12.94×0.6=7.764KN/m,σ=MA/WX=7.764×106/39.7×103=196<215N/mm2符合要求。
②稳定性验算:MX/¢WX≤f=215KN/mm2(式中¢为槽钢的稳定系数为0.97),则7.764×105/39.7×103×0.97=202<215N/mm2,满足要求。
③挠度验算:ν=NL22/6EI[3-L2/(L1+L2)]≤L/400(L为悬伸长度的2倍)=12.94×103×6002/6×2.05×105×198×104[3-0.6/(0.6+0.1)]=0.89≤1400/400=3.5mm,满足要求。
④抗剪强度验算:τ=VS/Itw≤fV=125N/mm2=12.748×1.52×12.94×103/198×5.3=24N/mm2≤fV=125N/mm2,满足要求。
⑤验算悬挑梁锚固钢管:锚固钢管按照两个截面同时受力计算,每根钢管截面承受R/2=6.47KN,校核安全度,满足A.σ/R/2>2的要求,其中A为锚固钢管的截面积489mm2,σ为钢材的强度标准值205N/mm2,489×205/6.47×103=15.49>2,满足要求。
20m层以上悬挑槽钢脚手架仅作为外排封闭之用,禁止堆放施工材料,尤其是集中堆放。悬挑脚手架在使用过程中应对其结构,底层槽钢的抗弯能力,卸载斜杆以及各支撑点的情况应支排专人每天检查和维护。外侧防护的竹笆随脚手架高度的上升而逐层设置,脚手架搭设完成后应经过有关部门负责人和安保部门严格按照《建筑施工安全检查标准JGJ59-99》验收,合格后方可以投入使用。
6结束语
针对六安电厂主厂房的实际情况,我们采用了上述脚手架搭设方案,搭设方便,装拆灵活,稳定可靠,经济适用,在实施过程中还是很成功的。采用悬挑式搭设便于下部作业面满堂脚手架的拆除,进行楼层内装饰作业,而不影响上部结构施工,能够有效缩短工期,加快工程进度,周转性材料和劳动力投入相对减少;另外,外排脚手架为全封闭维护脚手架,为现场安全文明施工创造了条件,搭设和使用安全可靠,能够规避作业面上下垂直交叉施工带来的不安全因素,保证了高空作业人员的安全。
参考文献
1JGJ130—2001,J84—2001.建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范.[S]
2DL 5009.1—2002.电力建设安全工作规程(火力发电厂).[S]
3GB50017—2003.钢结构设计规范.[S]
4JGJ59-99.建筑施工安全检查标准.[S]