正定國際機場塔臺防護架結構設計及應用

張軍 劉剛

摘? 要：該文以正定國際機場塔臺工程為實例，闡述了防護架機構設計中包括的架體及支撐體系設計、架體支撐選形及施工工藝流程、材料選擇、架體支撐系統(tǒng)的搭設等關鍵要素的研究及應用。

關鍵詞：正定國際機場;防護架;結構設計;計算

中圖分類號：TU31? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

1 正定國際機場概況

正定國際機場是河北省重要的空中交通門戶和對外開放窗口，也是國家北方重要的國際航空貨運中轉基地，正定國際機場空管改擴建工程塔臺是民航局空管局、華北空管局的重點建設項目，是落實京津冀協(xié)同發(fā)展交通先行、民航率先突破的重大舉措。正定國際機場效果圖如圖1所示。

1.1 塔臺防護架產(chǎn)品概況

1.1.1 腳手架性質(zhì)、用途及荷載限定

用途有2種。1）腳手架主要用于主體施工作業(yè)及外擴壁模板側向支撐。2）堆料平臺。

荷載限定如下。

在每層結構施工時外腳手架內(nèi)側需要單層分布堆放鋼筋，位置位于環(huán)形架體的從內(nèi)側起第2根立桿與第3根立桿之間，荷載不大于200 kg/m2。

1.1.2 腳手架部位及相關參數(shù)

腳手架部位及相關參數(shù)見表1。

1.2 專項工程重點、難點

重點腳手架高度較大，高為78.45 m，在支設、使用、拆除過程中的安全尤為重要。

難點有5個。1）結構為直線加曲線形狀，頂部大，需要增大架體基礎搭設面積。2）裝配式腳手架無法直接搭設成圓形，需要將架體分單元設置，然后用鋼管連接成整體。3）由于搭設過程中臨邊位置零件易落下，因此必須做好防護措施保證安全。4）該腳手架功能多，既要作為施工外腳手架，又作為結構施工時鋼筋、模板等施工材料堆放平臺。5）腳手架搭設需要躲避塔吊扶臂，為避免打斷立桿，需要進行專項設計。

2 施工工藝

2.1 架體及支撐體系設計

架體結構為直線加曲線形狀，頂部大，需要增大架體基礎搭設面積，裝配式腳手架無法直接搭設成圓形，需要將架體分單元設置，然后用鋼管連接成整體搭設過程中臨邊位置零件易落下，必須做好防護措施保證安全，其架體支撐參數(shù)見表2。

2.2 架體支撐選形及施工工藝流程

材料進場，放出軸線，下達書面搭設通知書，根據(jù)現(xiàn)場情況和使用方要求進行腳手架搭設[1]。進場構配件的檢查和驗收應符合以下4項規(guī)定。1）新出廠產(chǎn)品應有產(chǎn)品質(zhì)量合格證和材質(zhì)檢驗報告，周轉使用產(chǎn)品應有產(chǎn)品質(zhì)量合格證和周轉使用復檢合格證。2）構配件及其連接件的外觀應平直光滑，不得有明顯變形、裂縫、結疤、觸痕（坑）、壓陷、深的劃痕和鍍層剝落，鋼管應平直，兩端面應平整，不得有斜口、毛刺。3）鑄件表面應光滑，不得有砂眼、縮孔、裂紋、澆冒口殘余等缺陷，表面黏砂應清除干凈。4）各焊縫有效高度應符合設計規(guī)定，焊縫應飽滿，焊藥應清除干凈，不得有未焊透、夾渣、咬肉、裂紋等缺陷。

搭設流程：清理搭設現(xiàn)場→放線定位→擺放底座→安裝底桿（基礎立桿）→基礎橫桿→超平找方→安裝標準立桿→安裝第一步橫桿斜拉桿→標準架體搭設→安裝踏板→自檢→驗收。

2.3 材料選用

根據(jù)承載力要求，該項目采用的桿件規(guī)格為：立柱截面為

φ60.3 mm×2.9 mm，材質(zhì)Q345B;橫桿截面為φ48.3 mm×2.75 mm，材質(zhì)Q345B;斜桿截面為φ38mm×3mm，材質(zhì)Q235B。

2.3.1 腳手架桿件

該工程腳手架的主要桿件直徑為φ60.3mm和φ48.3mm，材質(zhì)為Q345B，且經(jīng)過熱鍍鋅處理，承載能力比一般腳手架鋼管高，由立桿、橫桿和斜拉桿組成的支撐體系，穩(wěn)定性好，輕質(zhì)高強，架體的承載能力高，架體連接形式均采用“U”形卡件與“C”形楔銷鎖緊固定其安裝速度快，精度高。可調(diào)底座——結構主要構件之一，用于調(diào)整架體結構的水平高度保證一致，使立桿保持垂直承載，分散立桿的集中荷載到基礎上。

立桿——結構主要承重構件之一，垂直荷載的主要傳遞者;由φ60.3mm×3.2mm 材質(zhì)Q345B的鋼管和φ65mm×3mm的連接套管構成主體，其上每間隔0.5 m焊接有一組“U”形卡，用于與橫桿、斜桿連接。60立桿高度為2.0 m、1.0 m、0.75 m、0.5 m和0.3 m。

橫桿——結構主要構件之一，水平荷載的主要傳遞者;由φ48.3×2.7 材質(zhì)Q345B的鋼管和經(jīng)沖壓成型的“C”形卡焊接而成，在C形卡內(nèi)安裝有可自動旋轉的楔形扣件。橫桿規(guī)格：0.3 m、0.5 m、0.7 m、1.0 m、1.5 m、2.0 m、2.5 m和3.0 m。

由掛在桿上的“T”形鎖銷穿入焊在立桿上的“U”形卡蝶形孔內(nèi)旋轉90°鉤住立桿，再將“T”形鎖銷尾部穿掛著的楔形扣件楔緊形成立桿與斜桿的連接。該結構節(jié)點連接受人為因素影響小，連接緊湊、可靠，橫立桿連接完全在平面內(nèi)，立桿與斜桿連接偏心極小，節(jié)點計算模型誤差小，如圖2所示。

2.3.2 防護欄桿

腳手架外側密目網(wǎng)，要求嚴密、平整。

腳手架內(nèi)側形成臨邊的（如遇大開間門窗洞等），在腳手架內(nèi)側設1.5 m的防護欄桿和0.3 m高踢腳板。

2.3.3 三角支架

當架體工作面距離塔體較遠時，可以在架體立桿上外掛三角支架，三角支架通過一端的扣件與立桿連接，三角支架上鋪設鋼踏板，用于加大工作面，三角支架寬有0.3 m、0.5 m、0.7 m、1.0 m等多種規(guī)格，可以靈活選用[2]。

2.3.4 架體地基處理

由于外腳手架較高，并且有懸挑架，架體的基底反力較大，因此，架體基礎采用2∶8灰土分層回填，作為支撐架的持力層。每層厚度不大于300 mm，壓實系數(shù)≥0.96。基底承載力不小于100 kPa。架體搭設前，在2∶8夯實灰土上澆筑200 mm厚C20混凝土由結構邊緣找坡至現(xiàn)場排水溝，在混凝土上通長鋪腳手板，腳手板寬250 mm，厚50 mm，避免底座直接隔置在基礎上而產(chǎn)生集中荷載。

灰土回填夯實至地下室頂板以下200 mm，沿地下室外墻周邊澆筑素混凝土墊層，架體素混凝土墊層寬度3 000 mm，厚度200 mm;安全通道處架體墊層寬度5 000 mm，素混凝土墊層內(nèi)側與地下室板頂高度平齊，向外找坡2%，沿墊層外側周邊開挖排水溝槽，溝槽凈寬度500 mm，凈深度300 mm，采用蒸壓灰砂磚砌筑并用水泥砂漿抹平。東側兩個角處開挖2個集水井，集水井500 mm寬，500 mm長，1 000 mm深。集水井內(nèi)雨水通過污水泵抽至市政雨水井。

2.4 架體支撐系統(tǒng)的搭設及拆除要求

施工前必須進行安全技術交底，所有架子工必須持證上崗。

搭設施工用的腳手架材料，必須把好材料質(zhì)量關，不符合規(guī)定要求的材料，嚴禁使用。架子外掛安全網(wǎng)，擋腳板高20 cm，架子上除指定位置不允許堆物，只作為人行通道。

施工人員2 m以上高空作業(yè)時，必須系好安全帶，戴好安全帽，穿緊身衣褲和防滑鞋，嚴禁酒后上崗，禁止空中拋物。上架子作業(yè)人員上下均應走人行梯道，不準攀爬架子[3]。

腳手架必須鋪設牢靠、嚴實，并應用安全網(wǎng)雙層兜底。

2.4.1 架體支撐系統(tǒng)的搭設要求

地下室結構施工完成后，對地下室外側周邊進行回填，地下室周邊回填為2∶8灰土，壓實度不小于0.96，回填完成后再進行地上部分腳手架搭設，地上部分腳手架搭設前，要求對回填的2∶8灰土進行地基承載力試驗，地基承載力要求不得小于100 kPa。

為了使地下室頂板混凝土強度達到其達到要求后拆除內(nèi)架并進行回頂。回頂采用點對點方式，地下室回頂立桿與頂板上架體立桿一一對應，回頂桿上方采用頂托調(diào)節(jié)高度，用方木與頂板接觸。

施工外架設計包括3個方面的內(nèi)容。1）采用分組搭設方式，共10個標準單元。標準單元架體以塔體為中心環(huán)形陣列對稱布置，立桿沿弧向間距為1 m，沿徑向間距為1.5 m。2）在塔底部沿徑向搭設6排腳手架，向上隨塔體形狀變化遞減。橫桿步距為2 m，外排布置連續(xù)性斜桿，斜桿布置豎向間距為4 m，沿徑向腳手架立面也布置連續(xù)性斜桿。3）根據(jù)現(xiàn)場實際需求，架體在主體施工結構8層前，搭設4排立桿，待施工結構9層時，再進行外側2排架體搭設，保證在結構九層施工時6排架體同時搭設。

連墻設計：為了保證架體的整體穩(wěn)定性，架體與結構設置頂撐的固定方式。頂撐采用絲桿調(diào)節(jié)的方式與塔體結構頂緊，頂撐桿與腳手架的連接點不少于2點，頂撐桿優(yōu)先與立桿拉結，在不能與立桿連接處可以連接到橫桿上，但不得超過橫桿與立桿節(jié)點處200 mm范圍內(nèi)。

安全防護設計架體外采用安全網(wǎng)封閉，首層布置1道水平安全網(wǎng)，向上每隔10 m布置1道水平安全網(wǎng)，操作面下布置水平安全網(wǎng)。

施工步梯設計：施工步梯安放在架體外側，步梯采用ADG架體48體系搭設，架體寬2 m，長5.5 m，高度隨施工外加搭設，最高搭設高度79 m，施工步梯與外墻架體垂直拉結不少于4處，間隔4 m布置，施工步梯與外墻架斜向連接每側兩個，共兩側，間隔4 m布置，垂直拉結與斜向拉結間隔布置，確保對步梯形成穩(wěn)定拉結。

3 架體支撐系統(tǒng)質(zhì)量保證措施

3.1 技術準備

熟悉腳手架設計圖紙、了解施工流程，并且要實地勘察施工現(xiàn)場是否滿足搭設條件，基礎是否滿足承載力的要求，施工人員進入現(xiàn)場之前，必須進行三級安全教育和相應考核[4]。

3.2 腳手架搭設

腳手架搭設前應對桿件、配件進行質(zhì)量檢查，禁止使用不合格的桿件、配件進行安裝。

腳手架安裝前必須進行技術、安全交底方可施工。統(tǒng)一指揮，并嚴格按照腳手架的搭設流程進行安裝。

在架體搭設前檢查基礎是否符合搭設要求，對基礎不符合要求的部位不得進行腳手架搭設施工，待基礎處理合格后方可搭設施工。

先放線定位，按放線位置準確地擺放可調(diào)底座，安裝將第一步橫桿進行抄平、找方，并將橫桿楔形銷打緊，然后搭設標準步距架體。斜拉桿安裝與標準步距架體同步進行，以保持其架體的穩(wěn)定。在搭設過程中，隨著架體的升高隨時檢查和校正架體的垂直度并將桿件的楔形銷打緊。

4 結論

該文以石家莊正定國際機場的正定國際機場塔臺工程防護架施工為例，施工中克服了施工中裝配式腳手架無法直接搭設成圓形、搭設過程中臨邊位置零件易落下、腳手架功能多、腳手架搭設需要躲避塔吊扶臂等難題，為今后高難度建筑工程設計進行了有益的探索和實踐。

參考文獻

[1]潘溪平.民航機場飛行區(qū)擴建工程不停航施工項目管理[J].管理工程學報，2005，19（S1）：35-36.

[2]徐炬平.機場改擴建工程不停航施工組織[J].城市道橋與防洪，2008（5）：56-57.

[3]戴征.西寧機場跑道不停航罩面工程改性瀝青混凝土施工應用技術研究[D].西安：長安大學，2009.

[4]黃衛(wèi)華，趙凡.北京首都國際機場不停航施工管理案例回顧[J].中國民用航空，2014（173）：29-31.