焊接水平套式格构柱碗扣式钢管支架施工工法.doc

焊接水平套式格构柱碗扣式钢管支架施工工法
　　　海南第三建设工程有限公司 海南第一建设工程有限公司
徐明　　　凌海　　　卓海雄　　　王发轩　　王钰
1 前言
模板支架目前已经规范化。但是，安全事故还是经常发生。模板支架按立杆连接方式有，扣件式、碗扣式、承插盘扣式等等。但不管怎样，都是以钢管单立杆作为基本构件，容易失稳，这是安全事故经常发生的主要原因之一。还有门式钢管脚手架，虽然在门式平面内结构稳定，但平面外其实也是单立杆，同样存在平面外容易失稳的隐患，并且，每层立杆都有连接棒接头，施工质量难控制。
另外有类似塔吊结构的装配式格构支架，以竖向平面片为运输单元，以空间的标准节为受力基本单元，结构安全可靠。但竖向必须用斜杆，满足不了人员施工和通过的要求，杆件多而重量大，造价高，形式单一，并且与传统的钢管脚手架不配套。
目前钢管模板支架在我省建筑及桥梁工程中大量使用，钢管模板支架的安装、使用、拆除关系到施工现场及周围人员的安全，对生态环境和社会稳定、和谐发展至关重要。
2 工法特点
1、焊接水平套采用蒙理明发明的国家级专利（ZL　20132033339.7），其节点全部焊接，即全部是刚接，水平面内自由度大大减少，为水平面内超静定结构。所以焊接水平套式格构柱，作为基本构件，比起圆钢管单立杆，其刚度成倍地增加，不容易失稳，安全可靠，解决了模板支架容易失稳的难题。
2焊接水平套是工具式构件。严格进行标准化生产，质量容易控制。
3、焊接水平套形式简单但多样，制作容易，成本低、重量轻。
4、焊接水平套式格构柱采用碗扣式与模板支架的横杆接头连接，能与承插盘扣式等模板支架相配套，容易施工，效率高。
3 适用范围
主要用于在建工程的碗扣式钢管模板支架工程。
4 工艺原理
在同一水平面内，由若干根水平杆在相交处焊接构成焊接水平套；或以同一水平面为基准面，由若干根水平杆分为多层在相交及相叠处焊接构成焊接水平套；多个焊接水平套通过连接件连接水平杆和立杆，或者还连接竖向斜杆，构成焊接水平套式格构柱。连接件的形式多样，例如直接购买的扣件和盘扣式横杆接头，用钢管加工的开口或闭口的短套管。
所述的水平杆分为多层在相叠处直接焊接或用扣件连接再焊接；或在相叠处预留螺栓孔，用螺栓穿过留有螺栓孔、接触面与水平杆吻合的上垫块、中垫块、下垫块及相叠的水平杆，固定并焊接上述螺栓、水平杆、垫块的所有能焊的相互接触部位。目的是提供一种焊接水平套式格构柱，能够增加支架的刚度，保证稳定性。（见下图4-1）。

总平面布置
说明：其他构造要求按规范
图4-1
5 施工工艺流程及操作要点
5.1 施工工艺流程
可调底座布置→刚性格构柱→扫地杆→立杆→水平杆→剪刀撑→可调托座→梁板模板铺设。
5.2 操作要点
5.2.1 底座布置
可调底座根据施工方案要求拉好轴线铺放；回填土地基处理：将回填土夯实，回填土密实度采用环力取样进行试验，用C15混凝土200厚进行硬化，以硬化的回填土作为基础，基础必须平稳，基础上、底座下设置垫板，垫板应平整，无变形、开裂和悬空。
5.2.2 刚性格构柱
端部起依次向两边间距6～8m立刚性格构柱，格构柱由焊接水平套和模板四根立杆组成，具体尺寸按模板搭设方案，焊接水平套按盘扣节点竖向间距设置，搭设高度结合具体楼层高度确定，每边立起4根立杆后，随即装设第一步焊接水平套（与立杆碗扣节点端连接固定），碗扣外表面与水平杆端扣接头内表面吻合,限位销连接应保证锤击自锁后不拔脱,抗拔力不得小于3KN，形成刚性格构柱。
5.2.3 扫地杆
扫地杆设置为横向双排水平杆，它应贴在垫板上面安装，离地小于等于35mm，直角扣件安装牢固，它是约束立杆底脚所发生的位移和用来避免或减少模板支架的不均匀沉降。
5.2.4 立杆
立杆的间距按施工方案要求设置,立杆通过套筒连接，立柱需接长时，支架首层立柱应采用不同的长度交错布置,在同一水平高度内相邻立杆连接接头的位置宜错开，错开高度不小于500m，每搭完一步支模架后，及时校正立杆纵横间距，在多层楼板上连续设置模板支架时，应保证上下层支撑立杆在同一轴线上。
5.2.5水平杆
水平杆的间距按施工方案要求设置，水平杆扣接头与上碗扣应用铁锤击紧至规定插入深度的刻度线，每搭完一步支模架后，及时校正水平杆步距。
5.2.6 剪刀撑
剪刀撑的斜杆与地面夹角应在45～60之间，斜杆应每步与立杆扣接。
5.2.6.1 当立柱间距大于1.5m时，应在拐角处设置通高专用斜杆，中间每排每列应设置通高八字形斜杆或剪刀撑；
专用斜杆
钢管剪刀撑
5.2.6.2 当立柱间距小于或等于1.5m时，模板支撑架四周从底到顶连续设置竖向剪刀撑；中间纵、横向由底至顶连续设置竖向剪刀撑，其间距应小于或等于4.5m；

5.2.7可调托座
模板支架可调托座伸出顶层水平杆的悬臂长度严禁超过700mm，且丝杆外露长度严禁超过200mm，可调托座插入立杆长度不得小于150mm。
52.8梁板模板铺设
根据模板方案摆主次梁，调整梁板模标高及起拱，然后铺梁板模板，检查模板标高、平整度、支撑牢固情。
6 材料与设备
6.1 材料机具（见表1）
表1 材料机具
序号
材料名称
规格型号
1
焊接水平套

2
扭拒扳手
200N·m～1000 N·m

6.2 材料进场检验试验
6.2.1 杆件为48.3×3.6焊接钢管，Q235-A材质，钢管长4～6m为好，有严重锈蚀，弯曲、压扁或有裂缝的钢管严禁使用，扣件使用要有出场合格证。有脆裂、变形、滑丝的扣件禁止使用，扣件表面应进行防锈处理。扣件活动部位应灵活转动。当扣件夹紧钢管时，开口处的最小距离不小于5mm。
6.2.2 焊接水平套
（1）材料进场需提供合格证与检验报告；
（2）焊接水平套外观检验采用目视及钢尺和小平尺测量评定，按表2要求执行；
表2 外观质量检验标准
序号
项目
允许偏差
检查工具
1
焊接钢管尺寸（mm）
外径48.3
-0.5
游标卡尺
壁厚 3.6
2
钢管两端面切斜偏差
1.7
塞尺、拐角尺
3
钢管外表面锈蚀深度
≤0.50
游标卡尺
4
各种杆件的端部弯曲L≤1.5m
≤5
钢板尺
5
立杆弯曲
3m＜l≤4m
≤12
4m＜l≤6.5m
≤20
6
水平杆、斜杆的钢管弯曲L≤6.5m
≤30
7 质量控制
7.1质量保证措施
7.1.1 模板支架必须经过安全员验收合格后方可使用，作业人员必须认真戴好安全帽、系好安全带。
7.1.2 在模板支架外侧应沿高度由下而上连续设置竖向的剪刀撑，斜杆与地面夹角在45°～60°范围内，剪刀撑采用搭接，搭接长度不得小于1000mm，采用3个旋转扣分别在离杆端不小于100mm处进行固定，如支模高度超过8米，除模板立柱外侧周圈应设由下至上的竖向连续式剪刀撑外；中间在纵横向每隔10米应设由下至上的竖向连续式剪刀撑，其宽度为4至6米，并在剪刀撑部位的顶部和扫地杆处设置水平剪刀撑，在纵横向相邻的两竖向剪刀撑之间增加之字斜撑。
7.1.3 、周边拉结
7.1.3.1 竖向结构（柱）与水平结构分开浇筑，以便利用其与支撑架体连接，形成可靠整体；
7.1.3.2 当支架立柱高度超过5m时，应在立柱周全外侧和中间有结构柱的部位，按水平间距6～9m、竖向间距2～3m与建筑结构设置一个固结点；
7.1.3.3 用抱柱的方式（如连墙件），如下图，以提高整体稳定性和提高抵抗侧向变形的能力。

7.2 允许偏差项目
7.2.1 构配件允许偏差（详见下表）
表7-1

7.2.2 模板支架的允许偏差和检验方法（详见下表）
序号
项目
一般质量要求
1
构架尺寸（立杆纵距、立杆横距、步距）误差
±20mm
2
立杆的垂直偏差
架高
≤25m
±50mm
＞25m
±100mm
3
纵向水平杆的水平偏差
±20mm
4
横向水平杆的水平偏差
±10mm
5
节点处相交杆件的轴线距节点中心距离
≤150 mm
6
相邻立杆接头位置
相互错开，设在不同的步距内，相邻接头的高度差应＞500mm
7
上下相邻纵向水平杆接头位置
相互错开，设在不同的立杆纵距内，相邻接头的水平距离应＞500mm，接头距立杆应小于立杆纵距的1/3
8
杆
件
搭
接
1）搭接部位应跨过与其相接的纵向水平杆或立杆，并与其连接（绑扎）固定
2）搭接长度和连接要求应符合以下要求：
类别
杆别
搭接长度
连接要求
扣件式钢管脚手架
立杆
＞1m
连接扣件数量依承载要求确定，且不少于2个
纵向水平杆
不少于2个连接扣件
9
节
点
连
接
扣件式钢管脚手架
拧紧扣件螺栓，其拧紧力矩应不小于40N.m，且不大于65 N.m

扣件拧紧抽样检查数目及质量判定标准（详见下表）
表7.2 扣件拧紧抽样检查数目及质量判定标准
项次
检查项目
安装扣件数量
（个）
抽查数量
（个）
允许的不合格数量
（个）
1
连接立杆与纵（横）向水平杆或剪刀撑的扣件；接长立杆、纵向水平杆或剪刀撑的扣件
51～90
11～150
152～280
2851～500
501～1200
1201～3200
5
8
13
20
32
50
0
1
1
2
3
5
2
连接横向水平杆与纵向水平杆的扣件（非主节点处）
51～90
11～150
151～280
2851～500
501～1200
1201～3200
5
8
13
20
32
50
1
2
3
5
7
10
8 安全措施
8.1 模板搭设安全措施
（1）模板施工前应由项目安全管理人员向模板施工人员进行安全技术交底；
（2）施工作业人员必须配戴安全帽，登高作业时连接件、手扳等各类工具必须放在箱盒或工具袋内，严禁放在模板或脚手架板上；
（3）高支撑搭设必须系安全带；
（4）模板材料安装时，上下应接应传递，严禁抛掷；
（5）模板施工临空防护脚手架必须先搭设；
（6）安装柱模板时，应随时支撑固定，防止倾覆；
（7）木工工具必须符合其安全规定，电缆架设不拖地，不悬挂在脚手架、钢筋等金属物体上；
（8）木工机械的机座必须稳固，机械的转动和危险部位，必须装好保护罩，特别对机械的刀盘部分要严格检查，刀盘螺丝必须旋紧，以防刀片飞出伤人；
（9）严格控制施工荷载，不得集中堆料施荷，确保较大安全储备。
（10）木工机械要专人负责，操作人员必须熟悉操作技术，严禁机械无人负责或随便动用，用完时应切断电源并关箱上锁。
（11）使用振动器的作业人员，穿胶鞋，戴绝缘手套，使用带有漏电保护的开关箱。
（12）各作业层之间设置可靠的防护栅栏，防止坠落物体伤人。
8.2 模板支架拆除安全措施
（1）拆架前，全面检查拟拆模板支架，根据检查结果，拟订出作业计划，报请批准，进行技术交底后才准工作。作业计划一般包括：拆架的步骤和方法、安全措施、材料堆放地点、劳动力组织安排等。
（2）拆架时应划分作业区，周围设绳绑围栏或竖立警戒标志，地面应设专人指挥，禁止非作业人员进入。
（3）拆架的高处作业人员应戴安全帽、系安全带、扎裹腿、穿软底防滑鞋。
（4）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，而后拆横杆、立杆等，并按“一步一清”原则依次进行。严禁上下同时进行拆架作业。
（5）拆立杆时，要先抱住立杆再拆开最后两个扣件，拆除大横杆、斜撑、剪刀撑时，应先拆除中间扣件，然后托住中间，再解端头扣件。
（6）连墙杆（拉结点）应随拆除进度逐层拆除，应用临时撑支住，然后才能拆除。
（7）拆除时要统一指挥，上下呼应，动作协调，当解开与另一人有关的结扣时，应先通知对方，以防坠落。
（8）拆架时严禁碰撞支架附近电源线，以防触电事故。
（9）在拆架时，不得中途换人，如必须换人时，应将拆除情况交代清楚后方可离开。
（10）拆下的材料要徐徐下运，严禁抛掷。运至地面的材料应按指定地点随拆随运，分类堆放，“当天拆当天清”，拆下的扣件和铁丝要集中回收处理。
9 环保措施
9.1 施工过程中严格遵守有关环境保护的法律法规，遵守有关废弃物处理规章制度。
9.2 施工现场的废料、扎丝等不准随地乱扔、乱弃，做到工完场清，文明施工。
9.3 施工现场设立专门的废弃物临时贮存场地，对废料、旧料做到每日清理回收。废弃物应分类存放，对有可能造成二次污染的废弃物必须单独贮存、设置安全防范措施且有醒目标识。
9.4 施工时特别是夜间控制噪音污染，不得影响周边居民。
10 效益分析
10.1 安全可靠：标准化生产和标准化管理，制作质量可靠，焊接水平套材质、焊接符合国标准的要求，外观尺寸与现场构件相配套。现场格构柱、模板支架及脚手架体系满足强度、刚度和稳定性要求。在模板支架和体系中，梁下格构柱和棋盘式格构柱体系，在脚手架体系中，与纵向剪刀撑配合的横向格构柱体系宏观控制了结构的刚度和稳定性，从而保证场地内外人员的安全。
10.2 节能环保：焊接水平套重复使用，节约材料，减少废弃物，环保。
10.3 方便施工：格构柱体系安装时先施工可以独立稳定的格构柱，然后施工杆系，结构清晰，操作简单，拆除时按相反顺序，质量容易控制，安装和拆除的安全容易保证。
10.4重复使用节约了材料，方便施工减少了人工费，总的经济指标节约10%以上。
11 工程实例
工程案例：晨晖、西海岸广场一期帝景工程
晨晖、西海岸广场一期帝景工程场地位于海口市西海岸长滨五路，结构类型为框架—剪力墙，地下 1 层，地上 16F～25F 层，建筑面积168136.92m2，建筑檐高6F：49.2m，17F：55.2m，18F：55.2m ，25F：74.1m
标准层采用碗扣式钢管模板支架，立杆的横距1.2m，纵距1.2m，步距1.5m，该模板支架采用焊接水平套式格构柱。从结构受力角度来说，结构的基本单元是1.2m×1.2m的焊接水平套格构柱，比直径ø48.0mm的单立杆作为基本单元，其强度、刚度大大增加，受到建设单位和监理单位的好评。
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