預埋塑料套管新型外架連墻件在工程中的應用

陳 江

無錫城建發展集團有限公司 江蘇 無錫 214100

在高層建筑物建造過程中，腳手架作為提供施工操作平臺與臨邊防護的重要措施手段，其穩定性、牢固性直接影響施工安全，而決定外腳手架平臺安全性能的關鍵部件之一即為連墻件。在規范JGJ 130—2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》中，明確指出高度在24 m以下的腳手架，宜采用剛性連墻件與建筑物進行可靠連接；而對于高度在24 m以上的雙排腳手架，則必須采取剛性連墻件的措施。同時，連墻件的構造需要能承受拉力和壓力。然而，近些年來，因腳手架坍塌而導致的事故仍時有發生，其中的一個重要原因便是連墻件設置不合理。在連墻件的具體設置方式方面，傳統的方法包括預埋鋼管法、后錨固法以及拉撐結合法等[1]，大多存在成本高、預留洞滲漏隱患大或使用條件受限等弊端，難以適應現代化的綠色環保及可持續發展理念。

在連墻件的改進設計方面，相關學者也取得了一定的研究成果。如陳小俊[2]提出了一種工具式連墻件的方法，主要原理為預先將預置錨件預埋入結構墻內，澆筑完畢拆模后，再將焊接有鋼管的錨板與其相連，其經濟性好、安全性高。詹培敏等[3]設計了一種預埋螺桿式連墻件，通過采用連墻鋼管，一端通過螺帽與混凝土內的預埋螺桿栓接，另一端與外架內立桿通過傳統的扣件相連，該連墻件的施工方法具有工藝簡單、適應性強的特點。趙亮等[4]則通過將定制螺帽預埋入混凝土，拆除側模后再將鋼管與預埋件通過螺帽實現連接，從而避免了外墻后期補洞的工序。本文提出了一種基于預埋塑料套管的新型外架連墻件設置方法，可為類似的外架連墻件設計方案選擇提供新的思路。

1 工程概況

背景案例為某拆遷安置房工程Ⅱ標段，地上多層建筑采用框架結構，高層建筑采用框架剪力墻結構，設計使用年限為50年，由地下室、9#～16#樓、北大門、垃圾房及室外圍墻組成。15#～16#地下室為1層，9#～14#樓地下室為2層，9#～16#樓地上16層，北大門、垃圾房為地上1層。總建筑面積約101 131.4 m2，地上總建筑面積62 314.3 m2，地下總建筑面積38 817.1 m2。

本工程±0 m相對于黃海高程6.10 m，建筑最高高度48.05 m。工程結構造型復雜，凹凸不平，外腳手架搭設相對困難，1～11層為落地式鋼管腳手架，12層至屋面為懸挑式鋼管腳手架，因此保證外腳手架的安全穩定是首要任務，其中決定外腳手架的安全穩定的最重要環節就是外架連墻件選用的可靠性。根據統計，本項目8棟單體的外腳手架的連墻件數量達5 000個。因此，從質量、安全、經濟方面，合理選擇新型外架連墻件尤為重要。

2 項目需求分析

1）質量方面：本項目共有8棟單體，外架連墻件數量多達5 000個，若采用傳統外墻預留洞口式外架連墻件連接方式，則后期砌筑抹灰過程中將存在一定的質量及滲漏水隱患。本工程質量目標要求高，為達到質量要求，施工時必須避免外架連墻件對工程質量的影響，所以創新一種新型外架連墻件顯得尤為重要。

2）安全方面：傳統鋼管扣件式外架連墻件在施工過程中經常被工人拆除，經對以往使用傳統連墻件的項目進行調查發現，在砌筑、裝修階段，連墻件拆除率達30%，存在較大的安全隱患。

3）經濟方面：傳統的連墻件連接方式為預埋短鋼管，埋入梁內的鋼管無法取出，無法重復利用，材料消耗大；連墻件拆除時需要將上部鋼管進行割除，人工消耗大。本工程質量、安全、經濟效益等方面要求較高，要求采用創新型的外架連墻件。

3 方案比選

3.1方案1：預埋鋼管外架連墻件

傳統外架連墻件的施工形式為在澆筑樓層混凝土前，梁鋼筋綁扎完成后，在結構梁內預埋長200 mm以上的短鋼管，然后采用長600 mm的短鋼管與此部分預埋鋼管進行扣件連接，再將其與腳手架內立桿進行扣件連接，最終形成外墻連墻件，具體如圖1所示。

圖1 傳統預埋鋼管外架連墻件示意

3.2方案2：預埋螺栓外架連墻件

在混凝土梁側面預埋螺帽，將螺栓焊接在拉結鋼管上，再將螺栓在螺帽上連接。具體操作方法如下：先將拉結鋼管與螺栓焊接在一起，一端留出40扣螺紋；再將φ16 mm×40 mm螺母用鋼筋在一端焊接錨固頭，預埋在梁內；在混凝土澆筑完成后，將焊接鋼管的螺栓擰緊至螺帽上，再將立桿扣件擰緊，如圖2所示。

圖2 預埋螺栓連墻件示意

3.3方案3：預埋塑料套管外架連墻件

在梁側模板安裝、鋼筋綁扎完成后，在梁側模板的外側開直徑18 mm圓孔，將長110 mm的塑料套管放入梁內，16#螺栓從開孔處擰入塑料套管內，用以固定塑料套管不偏位。樓層混凝土澆筑完成后，將16#螺栓取出，用取出的16#螺栓將預制好的長600 mm的鋼管（鋼管與鐵板焊接成一體）固定，鋼管用扣件固定在外架內立桿上，最終形成外架連墻件，如圖3所示。

圖3 預埋塑料套管連墻件示意

3.4方案分析與確定

1）可操作性。傳統預埋鋼管外架連墻件預埋位置為梁頂面，拆除后孔洞位置也在梁頂面，對混凝土結構、砌體及抹灰施工等造成影響，且修補洞口時需要二次設置連墻件，操作不便，同時預埋件也無法重復使用。預埋螺栓連墻件與預埋塑料套管連墻件的孔洞位置均設置在梁側面，不影響后續施工，且均可重復使用。

2）經濟性。傳統預埋鋼管外架連墻件的安裝費與拆除費均在5元/個，洞口修補費用為8元/個，拉結裝置損耗費約3.2元/個，單個連墻件成本約為21.2元。預埋螺栓連墻件的安裝費與拆除費分別為6元/個、3元/個，洞口修補費用為1元/個，拉結裝置損耗費約6.5元/個，單個連墻件成本約為16.5元。預埋塑料套管連墻件的安裝費與拆除費分別為7元/個、3元/個，洞口修補費用為1元/個，拉結裝置損耗費約1元/個，單個連墻件成本約為12元，成本最低。

3）對后續工序的影響。傳統預埋鋼管外架連墻件在后期砌筑抹灰過程中將存在一定的質量及滲漏水隱患，且在砌筑階段和裝飾裝修階段易被施工人員私自拆除。預埋螺栓連墻件施工方法簡便、可靠性好，不影響砌筑及裝修過程施工，不需要墻體預留孔洞，可操作性強、安全性高，但經濟性較為一般。預埋塑料套管連墻件除具有預埋螺栓連墻件的相關優點外，經濟性更佳。

綜上所述，考慮到操作性、經濟性及對其他工序的影響等因素，預埋塑料套管連墻件為最優方案，因此本項目擬采用該方案連墻件作為外腳手架與建筑結構的連接措施。

4 工藝關鍵技術

4.1方案編制與交底

1）由項目技術負責人組織編制施工方案。建筑腳手架工程從地面開始搭設，搭設高度為50 m。該腳手架選擇立桿橫距0.8 m、縱距1.5 m、步距1.8 m。腳手架的錨固要求在每層建筑物都要設置連墻件，層高以2.9 m為1層，連墻件設置的水平間距為6 m，立面采用密目式安全網全封閉防護，安全網的網目密度不低于2 000目/m2。

2）對連墻件的拉力進行專門計算。連墻件采用兩步三跨布置，連墻件約束腳手架平面外變形軸向力為3 kN，計算長度為600 mm，螺栓直徑為16 mm。當地基本風壓為0.45 kN/m2，鋼管截面面積為424 mm2，截面回轉半徑為15.9 mm，Q235鋼的抗拉、抗壓強度設計值為205 N/mm2，螺栓抗拉強度設計值為170 N/mm2。經計算，連墻件與螺栓的受力均遠小于設計值，且通過實驗室試拉，抗拉的極限值為30 kN，因此其安全性符合要求。

3）細化技術交底，組織操作人員對技術交底進行學習，使操作人員進一步熟練掌握施工工藝。對螺栓進行復試，確保強度達到要求，同時設專職腳手架監督檢查人員，對施工現場全程監督。

4.2定型鋼管與鐵板焊接

首先加工60 mm×100 mm×5 mm鐵板，在鐵板上開直徑18 mm的圓孔，然后加工長600 mm的短鋼管，最后將長600 mm的短鋼管與60 mm×100 mm×5 mm的鐵板焊接成一體，鋼管四周滿焊，焊縫高度為8 mm。實施中，焊接焊工必須持證上崗；60 mm×100 mm×5 mm的鐵板圓形洞口定位應準確，避免洞口開在鋼管與鐵板焊接位置；由專人對所有的焊接焊縫進行全數檢查，直至全部符合要求為止。

4.3塑料套管預埋

梁模板和鋼筋安裝完成后，在梁側模板的外側開直徑18 mm的圓孔，將塑料套管（廠家定做）預埋在梁內，用16#螺栓通過直徑18 mm的圓孔將塑料套管（廠家定做）固定。實施過程中，安放塑料套管必須在梁鋼筋綁扎完成后進行。梁側模板開孔時保證電錘與梁垂直開孔。無外墻線條位置的，只需要在梁側模板開孔，將16#螺栓擰入塑料套管內，將塑料套管固定；若遇到有外墻線條的位置，梁側模板厚度有100 mm，此時采取長度加長的螺栓進行塑料套管固定。預埋結束后，安排專人對16#螺栓進行全數檢查，直至全部符合要求為止。

4.4連墻件安裝、固定

待樓層混凝土澆筑完成，梁側模板拆除完成后，安排專人將16#螺栓從塑料套管內取出，并將16#螺栓通過鐵板圓孔擰入預先埋好的塑料套管內，絲扣必須全部擰入；安排專人將鋼管與外架內立桿用扣件連接固定，并對外架連墻件進行全數檢查，直至全部符合要求為止。

4.5連墻件拆除

外墻裝飾裝修工程施工完成后，將新型連墻件的螺栓取出，塑料套管保留在混凝土內。將固定新型連墻件的定型鋼管的扣件拆除，取出定型鋼管，整理好整套新型連墻件的鋼管和螺栓，以供下次使用。下次使用時僅需采購塑料套管即可。

5 實施效果

通過一系列的對策實施，對腳手架搭設施工質量建立了有效的控制機制，保證施工全過程處于受控狀態。外架連墻件一次驗收合格率達到100%，使用期間沒有發生任何安全事故。經估算，本項目新型外架連墻件相對于傳統外架連墻件，成本降低了43.3%，實施效果達到了預期目的。

6 結語

本文基于前人的研究成果，改進研制一種基于預埋塑料套管的新型外架連墻件。該新型外架連墻件在施工可操作性、對后續工序影響等方面均達到要求，在滿足安全和質量要求的前提下，做到了科學、經濟合理、資源節約，降低了外架連墻件成本43.3%，取得了良好的社會效益和經濟效益，豐富了建設工程行業外架連墻件的連接形式。