高边坡支护排架的设计与施工管理

高边坡支护排架的设计与施工管理摘要在水电站和公路、铁路建设中，经常要遇到高边坡施工，一般都要搭设排架进行边坡的系统支护加固，随着排架施工项目的增多，排架垮塌等安全事故屡有发生，排架的设计和施工安全日渐突出本文依托工程实例，对水电站高边坡支护排架的设计与施工管理进行了研究总结关键词高边坡排架设计施工管理安全工程情况简介1XX水电站是XX梯级开发的最后一级电站，位于四川省和云南省交界处的XX下游河段，其右岸引水发电系统进水口工程地理位置特殊，地势险峻，边坡垂直高差达215米，自然坡度50°左右，另有多条陡坎带穿过，边坡开挖后坡度为7590°o〜进水口高边坡支护主要工程项目为砂浆锚杆、预应力锚索、钢筋桩、挂钢筋网喷混凝土等，支护施工采用扣件式双排钢管排架作业，开挖和支护同步进行，立体交叉作业排架设计及计算

2、排架选材

2.

12.

1.

1、

1.

1、钢管1钢管采用外径48mm,壁厚

3.5mm的管材；2钢管应平直光滑，无裂缝、结疤、分层、错位、硬弯等缺陷；3钢管两端截面应平直，切斜偏差不大于

1.7mm,严禁有毛口、卷口和斜口等现象；4排架钢管的尺寸应符合相关规范要求，每根钢管的最大重量不应大于25kg；5钢管应有产品质量合格证

2.

1.

2、扣件1采用可锻造铸铁制作的扣件，其材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》GB15831-1995的规定;2扣件必须有产品合格证或租赁单位的质量保证证明；3旧扣件使用前应进行质量检查，有裂缝、变形的严禁使用，出现滑丝的螺栓必须更换

2.

1.

3、脚手板1用螺栓将侧立的竹片并列连接而成；2板长一般

22.5m,宽为

0.25m,板厚一般不小于50mlii；〜3螺栓直径810mm,间距500600nlin,首支螺栓离板端200mm250mm；〜〜〜4有虫蛀、枯脆、松散现象的竹跳板不得使用

2.

1.

4、连墙件及安全网1连墙件采用

①28nlm的H级螺纹钢，材质符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700中Q235—A级钢的规定2安全网采用正规厂家生产的具有安全防护合格证的产品、荷载计算

2.2本边坡支护施工排架上主要有潜孔钻机和作业人员等荷载，钻机分散错开布置按照承重排架设计计算，允许承载为3kN/m2o钢管排架的荷载由小横杆、大横杆和立杆组成的承载力构架承受，并通过立杆传给基础剪刀撑、斜撑和连墙杆主要是保证排架的整体钢度和稳定性，增加抵抗垂直和水平作用的能力；连墙杆承受全部的风荷载；扣件是排架组成整体的连接件和传力件

2.

2.

1、计算依据1《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001；2《建筑结构荷载规范》GB50009-2001；3工程设计图纸及地质资料等

2.

2.

2、排架的设计计算参数搭设高度H=64m取最大高度,36排，步距h=

1.8m,立杆纵距la=l.5m,立杆横距lb=

2.0m,连墙件为2步3跨设置，脚手板为毛竹片，按同时铺设6排计算，同时作业层数nl=3排架材质选用648mmX

3.5mm钢管，截面面积A=489mm2,截面模量W=

5.08义IO m3,1n回转半径i=

15.8mm,抗压、抗弯强度设计值f=205N/mm2,基本风压值

①=

0.7kN/m2,计算时忽略雪、雨水荷载等，边坡倾角大于等于85°

2.

2.

3、荷载分类作用于排架的荷载可分为永久荷载恒荷载与可变荷载活荷载1永久荷载恒荷载可分为A、排架结构自重，包括立杆、纵向水平杆、横向水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件等的自重；B、构、配件自重，包括脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等防护设施的自重2可变荷载活荷载可分为A、施工荷载，包括作业层上的人员、器具和材料的自重；B、风荷载

2.

2.

4、荷载标准值1结构自重标准值gkl=O.1248kN/m2双排排架2竹脚手板自重标准值gk2=

0.35kN/m2可按实际取值3栏杆与挡脚板自重标准值gk3=

0.14kN/m2可按实际取值4施工均布活荷载qk=3kN/m25风荷载标准值3k=

0.7u z•u s•oO=

0.045kN/m2式中nz——风压高度变化系数，查《建筑结构荷载规范》表

7.

2.1,取

1.82；P s——排架风荷载体型系数，全封闭式为L06,6为挡风系数，6取

0.089；5——基本风压值，查《建筑结构荷载规范》得

0.4kN/m2o

2.

2.

5、纵向水平杆、横向水平杆计算1横向水平杆计算按简支梁计算，计算过程如下每纵距脚手片自重NG2k=gk2XlaX lb=

0.35X

1.5X

2.0=

1.05kN每纵距施工荷载NQk=qk XlaXlb=3XI.5X

2.0=9kNMGk——脚手板自重标准值产生的弯矩，MGk=

0.7875kN•mMQk——施工荷载标准值产生的弯矩，MQk=

6.75kN•m纵向、横向水平杆弯矩设计值M=l.2MGk+l.4MQk=

10.395kN•mM/V=

10.395/

1.5X2X

1.8X100-

192.5kN/mm2f=205kN/mm2则横向水平杆抗弯强度满足要求[v]=la/150=10mni根据现场实际取值计算v==

2.63mmV[v]则横向水平杆挠度满足要求2纵向水平杆计算按三跨连续梁计算，计算过程如下其中，脚手片自重均布荷载G2k=

0.23kN/m施工均布荷载Qk=2kN/m q=3・076kN/ni、MGk max=

0.05175kN•MQk max=045kN•m・M=l.2MGkmax+l.4MQkmax=

0.692IkN•mM/V=

0.6921/

1.5X2X

1.8X100=

12.82kN/mm2f=205kN/mni2抗弯强度满足要求[v]=lb/150=

13.33mm根据现场实际取值计算v=

3.44mmvW[v]则挠度满足要求3横向水平杆与立杆连接的扣件抗滑承载力验算横向水平杆传给立杆的竖向作用力R=l.2NG2k+l.4NQk/2=

6.93kNRc=

8.OOkNRWRc则扣件抗滑承载力满足要求

2.

2.

6.立杆计算单立杆竖向承载力N=

1.2NGlk+NG2k+

0.85X

1.4ZNQk=

30.06kN立杆计算长度lo计算l0=k uh=

3.3264mk——计算长度附加系数，其值取

1.155口一一考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，取U=

1.60h------立杆步距，为l.8mM=

0.85X

1.4M=

0.85X

1.43卜lah710=

0.026kN•mwkM/V=O.026/

1.5X2X

1.8X100=

0.481N/mm2f=205N/mm2则立杆稳定性满足要求

2.

2.

7、插筋计算按两步三跨设置Nlw=l.4•3k•Aw=l.02kNNlwRc=

8.OOkN抗滑承载力能满足要求

2.

2.

8、立杆地基承载力计算fg——立杆基础底面平均压力；基础顶面的轴向力设计值，

11.3kN；

1.1A------基础底面面积；fg——地基承载力设计值，本工程为岩石马道，部分为爆破松散体，为保险起见，按照承载力低的粘土计算，fg=kc-fgkkc——排架地基承载力调整系数，粘土取

0.5fgk——地基承载力标准值，查工程地质报告为85kPa则A〈[A]=

1.0Xl.1/2=

0.55m2则排架基础满足承载力要求，宽度

1.

82.5口即可符合要求〜经过上述计算所得，进水口边坡支护排架设计采用参数满足施工要求排架的过程控制3排架搭设

1.2

（1）排架搭设人员经过培训教育，考试、体检合格，持证上岗

（2）搭设前必须在现场对排架搭设施工及管理人员进行技术、安全交底，并做好交底记录，排架搭设人员须熟悉排架的设计内容

（3）对钢管、扣件、脚手板、爬梯、安全网等材料的质量、数量进行清点、检查、验收，确保材料合格、齐全

（4）清除搭设场地的杂物，基础松软要进行处理，检查边坡的稳定情况并对边坡上的危石清撬

（5）排架的搭设严格按照经过审批的设计、施工方案进行，严禁偷工减料，严格搭设工艺，不得将变形或校正过的材料作为立杆

（6）排架搭设中，跳板、护栏、连墙件、安全网、交通梯等必须同时跟进

（7）排架须配合施工进度搭设，一次搭设高度不得超过相邻连墙件（锚固点等）以上两步

（8）排架钢管按设计要求进行搭接或对接，端部扣件盖板边缘至杆端距离不应小于100mm,搭接时应采用不少于2个旋转扣件固定，搭接长度不应小于500mm

（9）排架的作业面的脚手板必须铺满并绑扎牢固，不得留有空隙和探头板，脚手板与墙面间的距离一般不大于20cm；作业面的外侧立面的防护设施可采用立网、护栏、跳板防护

（10）栏杆和挡脚板应搭设在外立杆的内侧，栏杆上皮高度应为

1.2m,挡脚板高度不应小于180mm,如需设置中栏杆，则中栏杆应居中设置排架验收

1.3排架验收应随施工进度进行，实行工序验收制度排架的搭设分单元进行的，单元中每道工序完工后，必须经过现场施工技术人员检查验收，合格后方可进入下道工序和下一单元施工排架按设计搭设完成后，作业班组队进行全面自检，在自检的基础上，由施工单位技术部门牵头，组织生产、质量、安全等相关职能部门依照设计和相关规定进行联合验收，并签字认可排架的使用

1.4

（1）排架搭设完成后，未经检查验收或检查验收中发现问题没有整改完毕的，不得投入使用

（2）验收合格排架要在排架醒目位置挂告示牌，注明排架通过验收时间、使用期限、一次允许在排架上作业人数、最大承受荷载等

（3）排架在使用过程中，实行定期检查和班前检查制度定期安全检查一般每周一次，并应根据具体检查对象编写安全检查表，对照安全检查表的内容逐项进行检查每班作业前，班长或带班人应对排架进行检查，确认安全后方可上排架作业对于靠近爆破地点的排架，每次爆破后应对排架的强度、稳定性、基础等进行专门检查，发现问题及时报告处理

（4）排架使用中作业层上的施工荷载应符合设计要求，严禁超载架面荷载应力求均匀分布，避免荷载集中于一侧；各种材料、机具等要随运随装或随拆随运，不得存放在排架上不得将风管、水管等支撑固定在脚手架上，严禁任意悬挂起重设备

（5）排架在使用期间，严禁拆除主节点处的纵、横向水平杆，纵、横向扫地杆、连墙件及撑、拉、提、吊设施，未经主管部门同意，不得任意改变排架的结构、用途或拆除构件，如必须改变排架结构，应征得原设计同意，重新修改设计；排架上的安全防护设施禁止随意拆除

（6）在排架上进行电、气焊或在有排架的部位从事吊装作业时，必须采取防电、防火和防撞击排架的措施，并派专人监护

（7）排架上不准有任何活动材料，如扣件、活动钢管、钢筋，一旦发现应及时清除

（8）在六级以上大风、大雾和大雨天气下不得进行脚手架作业，雨后上架前要采取防滑措施排架拆除

1.5

（1）清除排架上的材料、杂物及地面障碍物，并将受其影响的机电设备及其它管线等拆除或加以保护

（2）拆除顺序应逐层从上而下进行，严禁上下同时作业

（3）所有连墙件应随排架逐层拆除，严禁先将连墙件整层或数层拆除后再拆排架；分段拆除高差不应大于两步，如高差大于两步应采取必要的加固措施

（4）当排架拆至下部最后一根长钢管的高度时，根据现场需要先在适当位置搭临时支撑加固，后拆连墙件

（5）当排架采取分段分立面拆除时，对不拆除的排架两端应先设置连墙件和横向支撑加固

（6）各构配件必须及时分段集中运至地面，严禁抛扔；排架拆除后，必须做到工完场清

（7）运至地面的构配件应按规定的要求及时检查整修与保养，并按品种、规格存放于干燥通风处，防止锈蚀结束语4根据在施工现场排架的使用管理经验，笔者认为在水电施工项目中边坡排架与房建中的排架存在着一定的差别水电站边坡施工排架通常要进行钻孔等作业，排架在承受垂直向下的荷载时，还要承受一定的冲击荷载，排架的搭设大多数情况下并不是垂直于地面，而是根据边坡开挖角度进行搭设，这就要求在排架的设计计算与管理过程中注意以下几点

1、设计计算时计算连墙件的受力应考虑钻机在钻孔作业时所产生的冲击力

2、当边坡角度小于80时则排架立杆抗弯强度验算时应充分考虑施工荷载对其的影响

3、在排架管理中应重点检查钻机周围（三步三跨）扣件螺帽的紧固力

4、在排架使用管理过程中，在钻机开孔前及钻孔结束后应对主节点的扣件进行检查，确保其没有出现裂纹或螺杆断裂的情况

5、根据钻机所产生冲击力的大小，将钻机合理分散的布置于脚手架上，严禁在同一水平面或同一跨内多台钻机同时进行钻孔作业在钻孔时如出现排架共振的现象则应停止钻孔作业，并调整主节点扣件螺帽的紧固力

6、施工用电是排架运行管理的另一个重点控制项目，在边坡支护施工中，由于钻机等施工机械在排架上频繁移动，极有可能导致电缆绝缘层损坏，致使电缆漏电造成点击伤害因此，在排架上敷设电缆时应避开人员通行及钻机布设部位，并用绝缘材料将电缆与钢管进行绝缘处理，防止电击伤害参考资料1《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001；2《建筑结构荷载规范》GB50009-2001o。