悬挑式工作架技术在进水塔高空施工中的应用

悬挑式工作架技术在进水塔高空施工中的应用

杨小锋

中国水电建设集团十五工程局有限公司陕西西安710065

摘要：新疆石门水电站引水隧洞进水塔由于施工条件限制，无法安装塔机，混凝土、钢筋及大块模板的垂直吊运主要依靠搭设内、外钢管工作架人工转运进行的方式，工作架搭设高度70m，施工安全无法保障，且钢架管、扣件等材料消耗较大，为了满足施工要求，本着安全经济的原则，结合塔体梁板结构布置，采用搭设2道悬挑架的方案，解决该施工问题。

关键词：悬挑式工作架进水塔高空施工

1.工程概况

石门水电电站位于新疆自治区呼图壁县西南，呼图壁河中游段。电站引水隧洞进水塔位于大坝左岸上游约100m处，前接286m引水明渠，后接7.1km引水隧洞，建筑物为岸塔式，主要由2孔拦污栅、喇叭口、1道平板事故检修门井、通气孔等组成。进水塔顺水流方向长13.6m，垂直水流方向宽12.2m，塔身高70m。钢筋混凝土浇筑主要有塔基、塔身、排架、板梁，工程量共计7560m3，钢筋安装及金属埋件共计395t。

2.悬挑式工作架施工方案的提出

由于施工条件限制，无法安装塔机，混凝土、钢筋及大块模板的垂直吊运主要依靠搭设内、外钢管工作架人工转运进行的方式，工作架搭设高度70m，施工安全无法保障，且钢架管、扣件等材料消耗较大，为了满足施工要求，本着安全经济的原则，在1208m～1243m高程塔身高35m施工时，结合塔体梁板结构布置，采用搭设2道悬挑架的方案，解决该施工问题。

悬挑架布置在1208m、1229m高程，第1道悬挑架搭设高度21m，第2道高度14m，按照《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）的要求，第1道距离安全标准24m的要求较为接近，结合现场施工架搭设经验，因第2道起架上部有牛腿结构要求，将第1道起架确定在1212m高程，悬挑工作架满足安全技术要求，且与2道悬挑架搭设距离基本接近，有利于施工组织。

3进水塔悬挑工作架的选择

3.1悬挑式工作架定义及组成

悬挑式工作架是指其垂直方向荷载通过底部型钢支承架传递到主体结构上的施工用外架。悬挑式工作架由型钢支承架、型钢斜拉杆、扣件式钢管工作架及连墙件等组合而成。

3.2施工工作架选择

进水塔采用常规组合钢模板施工工艺，工作架搭设是必不可少的，而随着建筑施工技术的发展，工作架的种类也愈来愈多，已在房建工程上广泛应用，水利工程也有采用，但在70m高进水塔常规施工方法中如何合理选择何种工作架尤为重要。工作架主要作用为钢筋混凝土结构高空作业施工平台，则选择落地式或悬挑式，对施工进度、工程周转性材料以及资金压力甚为关键，结合新疆石门工程进度总体要求，进水塔先采用落地式工作架施工塔身地面以上35m，剩余35m以上采用悬挑式工作架施工工艺进行施工。

4悬挑式工作架设计

4.1材料的选择

根据结构特点，悬挑式工作架主要由预埋工字钢悬挑梁、钢管、脚手板、扣件、安全密目网、连接塔体构件等组成，悬挑式钢梁预埋件采用Ⅰ16、Ⅰ25a两种工字钢，钢管采用规格φ48×3.5mm，脚手板为25cm×300cm竹架板，外架防护采用安全密目网宽度不小于1.2m，连接塔体构件采用φ12钢筋或φ48钢管焊接。

4.2工作架搭设设计

立杆间距：纵距La=1.8m，横距Lb=1.05m，步距h=1.8m，内立杆离塔身0.4m，铺竹架板3层，搭设高度按照24m计算，搭设过程中高度可根据实际情况≤24m。

塔身侧背面工字钢采用Ⅰ16埋设0.5m，外露1.5m，中心排距1.8m；塔前面受结构特点条件限制，采用Ⅰ25a埋设0.5m，外露2.0m，中心排距5m。

5工作架的受力计算

工字钢悬挑架搭设在沿塔身外边缘布设，将工作架荷载全部或部分传递给塔身混凝土，架体通过拉结件与塔身牢固拉结，保持局部及整体稳定，确保施工效率和作业安全。经过对每根预埋工字钢承受荷载、悬挑架立杆稳定计算、连接塔体杆件计算、悬挑梁的受力计算、悬挑梁的整体稳定性计算，得到强度刚度以及稳定性满足施工要求。

6悬挑式工作架搭设施工

6.1悬挑式工作架搭设施工及要求

1）悬挑工字钢梁埋设塔身50cm，在贴模板处增加2cm厚双层20cm×20cm闭孔泡沫，板悬挑150cm，悬挑工字钢梁按立杆间距1.8m布置，工字钢上焊150～200mm长，32钢筋作底座（如下图所示），工作架立杆插入固定，然后绑扫地杆，将一段高度的工作架荷载全部传给底部的悬挑架承受。

2）立杆接长必须采用对接扣件，两根相邻立杆的接头不应设置在同步内，同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开的距离不宜小于500㎜，各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3。

3）剪力撑与水平面倾角在45°～60°之间。剪力撑应随立杆，纵向和横向水平杆等同步搭设。斜杆用旋转扣件与立杆或横向水平杆扣牢。剪力撑斜杆接长采用搭接，搭接长度不小于1m，采用不小于4个旋转扣件固定，端部扣件至杆端距离不小于10㎝，每组剪力撑由底至顶层呈之字型连续设置，用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端上，扣件中心离节点距离不宜大于150㎜。

4）横杆水平杆用直角扣件在立柱上，伸出内外立杆应不少于10㎝，纵向水平杆应安置在横向水平杆下面，靠内外立杆的纵向横杆在立杆内侧用直角扣件与立杆固定，中间的纵向横杆与小横杆固定，间距不大于40㎝。

5）架体拉结塔身采用刚性节点，φ12钢筋或φ48钢管焊接连接，离主节点距离不应大于300㎜，拉结水平垂直间距根据进水塔预埋钢板埋件或焊接φ12拉丝杆呈梅花形差开设置，转角处1m内设一拉结点。如采用φ12拉丝杆为连接点，相应需要加密，拉结杆呈水平并垂直于塔身设置与工作架连接的一端可稍为下斜，不容许上翘。预埋在砼中的拉丝杆，应在混凝土强度大于15MPa时使用。

6）扣件采用可锻铸铁制成，规格必须与钢管外经相同，扣件螺栓拧紧扭力距不应小于40N?M，且不应大于65N?M，在主节点处固定大、小横杆剪力撑等用的各种扣件的中心点的相互距离不应大于150㎜，各杆件端头伸出扣件盖板边缘距离不应小于100㎜，对接扣件的开口应转上或转内。

7）工作架外立杆内侧设高1.2m，0.6m双道栏杆，下设不低于180㎜高的踢脚板，并用密目安全网全封闭。

8）外架脚手板采用竹串片脚手板，铺设时应按主竹筋垂直于大横杆方向铺设，采用对接平铺，四角应用18#的镀锌铁丝固定在大横杆上。满铺不留空档。

9）架体内做到三步一隔离，作业层下层做防护层，隔离层架体内竹架板满铺，架体与塔体间空隙用木板或竹架板封闭。

10）上、下工作架在塔背方向设置人行爬梯通道，爬梯通道宽度0.9m，小横杆踏步间距30cm。通道设0.5m双道栏杆，挂设密目安全网。

6.2工作架拆除的具体方法

拆架程序应遵守由上而下，先搭后拆的原则，即先拆拉杆、脚手板、剪刀撑、斜撑，而后拆小横杆、大横杆、立杆等（一般的拆除顺序为：安全网→栏杆→脚手板→剪刀撑→小横杆→大横杆→立杆）。

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，严禁先将连墙杆整层或数层拆除后再拆工作架。

预埋工字钢悬挑梁拆除在工作架拆设完成后进行，先将套在工字钢上模板拆除，在挖除混凝土表面2cm闭孔泡沫板后预留混凝土4cm坑槽，割除后混凝土表面的预留孔采用高标号砂浆统一进行修补，保证混凝土外观质量。

7结束语

新疆石门引水口进水塔悬挑工作架实施时间3个月，以工字钢作为悬挑支撑杆，形成2组悬挑架体，经过设计、验算、实施环节的验证，顺利高效的完成了进水塔高空作业要求，通过施工证明该工字钢悬挑式工作架设计、搭设技术切实可行、安全可靠，加快了施工进度，最大限度的降低施工成本。可以在其他类似水利工程岸塔式进水塔施工中予以借鉴和应用。