張　亞，顧仕斌

(1.貴州省水利科學(xué)研究院，貴陽 550002；2.貴州水利實業(yè)有限公司，貴陽 550002)

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淺析懶龍河水庫大壩高邊坡腳手架的搭拆

張亞1，顧仕斌2

(1.貴州省水利科學(xué)研究院，貴陽 550002；2.貴州水利實業(yè)有限公司，貴陽 550002)

針對水庫高邊坡治理過程中的腳手架搭拆問題，結(jié)合懶龍河水庫實例，敘述了工程高邊坡支架布置，同時對支架受力情況進行驗算，據(jù)此總結(jié)支架搭設(shè)與拆除要點，為水庫大壩高邊坡治理安全提供切實保障。

水庫大壩；高邊坡腳手架；腳手架受力驗算；腳手架搭拆

近幾年，由于邊坡災(zāi)害逐漸加重，水庫大壩高邊坡治理得到人們的高度關(guān)注，工程數(shù)量及規(guī)模都在不斷增大。在邊坡治理過程中，對于施工安全提出了嚴格要求，所以始終將其作為重點項目看待。高邊坡治理無外乎就是對破碎帶實施整體加固，確保山體可靠穩(wěn)定，防止失穩(wěn)坍塌等意外事故的發(fā)生。錨噴技術(shù)在高邊坡治理工程中較為常用，在其施工中勢必會用到腳手架，而且和普通施工相比，高邊坡腳手架的搭設(shè)更為復(fù)雜，搭設(shè)的穩(wěn)定性和安全性都是決定工程成敗的關(guān)鍵?，F(xiàn)圍繞懶龍河水庫大壩，對其高邊坡腳手架搭拆問題進行分析。

1　工程簡介

六枝特區(qū)懶龍河水庫壩址位于六枝特區(qū)牛場鄉(xiāng)、新場鄉(xiāng)和梭戛鄉(xiāng)的交界處，所屬河流為懶龍河。懶龍河為三岔河的一級支流，水庫壩址位于距懶龍河與三岔河的匯口以上大約750m處，懶龍河水庫供水工程是以工業(yè)供水為主，兼有發(fā)電的一項綜合性水利工程。工程建成后，P=95%工業(yè)供水毛供水量為1976 萬 m3/a，年發(fā)電量1 406 萬 kW·h；并下放環(huán)境水量2050 萬 m3/a。懶龍河水庫工程壩址以上流域集水面積257.3 km2，多年平均徑流量2.05 億 m3，多年平均流量5.84m3/s。水庫建成后為季節(jié)性調(diào)節(jié)，水庫總庫容為1 305 萬 m3，正常蓄水位為1242m。規(guī)模屬中型，工程等別為Ⅲ類等。

工程建設(shè)內(nèi)容由工程建設(shè)內(nèi)容包括：水源工程、供水工程，其中：水源工程建筑物主要包括：大壩(常態(tài)混凝土壩拱壩，最大壩高74m)、溢洪道、引水系統(tǒng)(含泵站和電站)、水電站(裝機規(guī)模為3 500 kW)等；供水工程建筑物主要包括：泵站、隧洞(長4189.47m)、輸水管道(長8764.05m)等。

2　支架布置

懶龍河水庫大壩高邊坡鋼管滿堂支架采用Q235材質(zhì)Φ48×3.2mm的普通鋼管，支架搭設(shè)步距1.5m，立桿橫、縱向間距1.5m。沿縱向、橫向每3排立桿加一組斜撐，本計算書考慮滿堂支架搭設(shè)高度96m。豎向考慮搭設(shè)有施工作業(yè)平臺，作業(yè)平臺上縱向、橫向橫桿進行加密，橫桿上鋪設(shè)木板并與橫桿用鐵絲固定，作為施工平臺。

3　支架受力驗算及結(jié)果

3.1計算模型

對鋼管支架進行整體建模，使用φ48mm×3.0mm普通鋼管，計算時取φ48mm×2.5mm，材質(zhì)為Q235鋼材。在計算模型當中，縱向長度取值15m，橫向?qū)挾热≈?.5m，高度則需按照96m進行考慮。

運用Midas結(jié)構(gòu)計算軟件為計算分析提供三維空間模型，按照支架的空間整體結(jié)構(gòu)進行建模，包括施工平臺，如圖1所示、鋼管支架，其局部模型如圖2所示，其中受壓面是厚度為2cm的木板，使用板單元，其余部分使用梁單元。注重安全性，計算過程中未對斜撐作用進行考慮。

圖1　施工平臺計算模型

圖2　鋼管支架局部模型

3.2計算荷載

3．2.1施工荷載

施工荷載主要包括：作業(yè)人員、機械設(shè)備以及堆放荷載，按1.5 kN/m2計算。

3.2.2風(fēng)荷載

參照《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范JTG D60—2004》中風(fēng)荷載計算，橫向風(fēng)荷載標準值：

Fwh=k0k1k3WdAwh

(1)

氣象資料表明該地風(fēng)速最大值為V=27.6m/s。

式(1)中，W0代表基本風(fēng)壓，通過查表取值0.4 kN/m2；Wd代表設(shè)計基準風(fēng)壓，計算公式為：

(2)

式中：r代表空氣的重力密度，r=0.012017e0.0001×10；k0代表設(shè)計風(fēng)速重現(xiàn)期換算系數(shù)，本工程取值0.75；k3代表地形、地理條件系數(shù)，本工程取值1.00；k1代表風(fēng)載阻力系數(shù)，本工程由于采用滿堂支架鋼管，故取值0.5；Awh代表橫向迎風(fēng)面積，需根據(jù)具體構(gòu)件進行計算得出；g取9.81m/s2。通過計算得出鋼管支架所承受的風(fēng)荷載為8.46N/m。

3.2.3計算結(jié)果

3.2.3.1作業(yè)平臺

3.2.3.2鋼管支架

①σmax=127.8MPa<[σ]=215MPa；②Tmax=7.43MPa<[T]=125MPa；③Nmax=21.78kN<[N]=43kN，Nmax代表立桿底最大支反力，鋼管支架最大組合應(yīng)力、最大剪應(yīng)力及立桿底最大支反力符合標準。

3.2.3.3扣件

該支架重點考慮作業(yè)平臺下立桿上扣件抗滑及支架和邊坡錨固所有扣件抗滑，其中，作業(yè)平臺下立桿上扣件選用直角扣件，單件抗滑力按6kN計算；支架與邊坡錨固扣件選用旋轉(zhuǎn)扣件，單件抗滑力按5kN計算。

1)作業(yè)平臺下立桿上扣件：此扣件承受最大橫桿傳下力F1為1.33kN，單個扣件即可符合標準。

2)支架與邊坡錨固扣件：此扣件承受最大橫桿傳力F1為2.76kN，單個扣件即可符合標準。

3.2.3.4支架穩(wěn)定性

采取屈曲分析法，支架第一模態(tài)失穩(wěn)為其下端屈曲變形，屈曲系數(shù)4.62，穩(wěn)定性良好，符合標準要求。

3.2.3.5地基承載力

支架基礎(chǔ)為平整基巖，其立桿下方可采取槽鋼鋪設(shè)或木板鋪設(shè)等方式有效分散底應(yīng)力。假設(shè)單個立桿底部分散面積15cm×15cm，則最大應(yīng)力σmax為0.91MPa，要求地基必須具有≥1.0MPa的承載力，本基礎(chǔ)為平整基巖，承載力較大，符合要求。

4　支架搭設(shè)

4.1基本條件

1)支架底端平臺實際寬度≥4.5m，以確保底座寬度與斜撐桿角度，并為施工材料的運送提供便利。

2)平臺表面水平，最大斜度不能超過5°。

3)支架鋼管壁厚≥2.5mm。

4)坡面修理必須平整，確保坡面桿可直接落到實地。

5)保證腳手桿、扣件等質(zhì)量合格，并準確充足的數(shù)量以供輪換使用[1]。

6)現(xiàn)場安排不少于3名專業(yè)人員進行指導(dǎo)和監(jiān)督。

4.2技術(shù)質(zhì)量要求

1)搭設(shè)前認真檢查腳手桿、扣件，確認合格無誤后使用。

2)搭設(shè)前找平、填實平臺，立桿下方鋪設(shè)15cm×15cm厚木板，并固定好掃地桿。

3)腳手桿的接頭不能出現(xiàn)在相同水平面中，接頭之間的距離應(yīng)保持在1.5～2.0m范圍內(nèi)。立桿與水平桿之間可以設(shè)置接頭。

4)搭設(shè)時，現(xiàn)場所有工作人員都需佩戴安全設(shè)施，禁止在桿上長時間站立，并在腳下墊不少于兩塊踏板。

5)搭設(shè)高度超過4m后，應(yīng)安排兩名工人進行操作，相互協(xié)助，確保安全。

6)搭設(shè)高度超過15m后，應(yīng)及時增設(shè)鋼絲繩，以保證支架穩(wěn)定性，鋼絲繩長度按照支架實際高度確定。

7)地腳桿的兩側(cè)數(shù)量不得低于4排，另外坡面桿上必須增設(shè)水平拉桿。

8)腳手架外觀形狀需要根據(jù)坡面的角度、平整度等情況進行適當?shù)恼{(diào)整。而平面桿對應(yīng)的間隔距離則需根據(jù)工作面、錨孔信息等進行調(diào)整，

9)安全欄桿范圍內(nèi)須有安全防護網(wǎng)，并施作三面圍擋。

4.3搭設(shè)流程

準備工作→桿線放線→立桿底部鋪設(shè)→豎立桿及擋腳板綁扎→腳手板鋪設(shè)→小橫桿放置→大橫桿放置→剪刀撐及斜撐綁扎→封頂桿綁扎→擋腳板及護身欄綁扎→安全防護網(wǎng)掛設(shè)。

5　支架拆除

1)支架拆除必須按照和搭設(shè)完全相反的流程進行，從上到下進行逐層拆除，禁止上下一同作業(yè)情況。

2)在對連坡扣件進行拆除前，應(yīng)確保其上方可拆除桿件全部拆除，禁止先送件再拆件。

3)所有已經(jīng)完全松開的桿件均需立即取出，以免由于人員誤靠產(chǎn)生安全事故。

4)拆除架體需要完全拆平。

5)拆卸下來的扣件與桿件應(yīng)及時運送至地面，嚴禁在高空直接拋下。

6)支架拆卸盡量在風(fēng)力較小的天氣下進行，遭遇惡劣天氣(如六級以上大風(fēng)，大霧、雨雪、霜凍等)應(yīng)不進行或立即中斷拆除施工。

6　總結(jié)與建議

1)通過Midas等計算軟件的合理應(yīng)用，針對懶龍河水庫大壩高邊坡腳手架進行了細致的受力驗算，從驗算結(jié)果中可以看出，此支架可以很好的滿足施工要求，穩(wěn)定性與強度均良好。

2)支架受力驗算重點考慮安全性，未對剪刀撐等作用進行考慮，但實際情況中必須設(shè)置剪刀撐，而且還要根據(jù)具有的要求設(shè)置浪風(fēng)，以進一步強化支架可靠性。

3)立桿的接長必須對接順直，如果使用十字扣件進行對接，則應(yīng)配套選取雙扣件。

4)全部橫桿接長均需使用十字扣件，而且實際的接長位置應(yīng)在相同平面內(nèi)保持交錯，以確保支架整體穩(wěn)定。

5)支架和高邊坡坡面應(yīng)使用鋼管扣件固結(jié)，扣件實際間距不得超出4.5m。

[1]崔顯岳,夏長華,盧文閣.腳手架在高邊坡治理工程中的應(yīng)用[J].施工技術(shù),2008(S2):367-370.

1007-7596(2016)05-0092-03

2016-03-22

張亞(1977-)，男，貴州思南人，高級工程師，研究方向為水利水電工程質(zhì)量與安全監(jiān)督及工程質(zhì)量檢測；陳開軍(1980-)，男，貴州織金人，工程師，研究方向為水利水電工程建設(shè)管理。

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