一种高空悬臂栈道锚插式三角形支模架施工方法
阅读说明：本技术 一种高空悬臂栈道锚插式三角形支模架施工方法 (Construction method of anchor-inserted triangular formwork support for overhead cantilever trestle ) 是由 黄伟群 杨琦 于 2021-06-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高空悬臂栈道锚插式三角形支模架施工方法,包括以下步骤；步骤一、首先沿栈道延伸方向搭设的起始脚手架纵向悬挑出水平杆并用扣件与横向水平杆扣牢；步骤二、施工人员将佩戴的高空作业安全带挂在后一个紧靠沿崖壁的立杆与水平横杆交点处,双脚踩在下一步纵向水平杆上；步骤三、依次选择三个支撑点按崖壁垂直方向倾角30-45角度进行钻孔,钻孔深度不小于30厘米；步骤四、用锤子将预制长度为55±5厘米、直径为20毫米的三级钢短钢筋纵深击入孔内,使紧嵌牢固；步骤五、依次用扣件将上、下步的纵向水平杆与横向水平安装牢固。采用了三角形悬挑脚手架与支模架一体化施工工艺,大大减少了搭拆工程量,节约了大量的人工、机械、材料,加快工期。(The invention discloses a construction method of an anchor-inserted triangular formwork support of an overhead cantilever trestle, which comprises the following steps of; firstly, longitudinally overhanging a horizontal rod of an initial scaffold erected along the extension direction of a trestle and firmly buckling the horizontal rod with a fastener; secondly, hanging the overhead working safety belt worn by a constructor at the intersection of a rear upright rod close to the cliff wall and a horizontal cross rod, and stepping on a longitudinal horizontal rod in the next step by two feet; step three, sequentially selecting three supporting points to drill according to the inclination angle of 30-45 degrees in the vertical direction of the cliff wall, wherein the drilling depth is not less than 30 cm; fourthly, vertically and deeply driving the three-stage steel short reinforcing steel bars with the prefabricated length of 55 +/-5 centimeters and the diameter of 20 millimeters into the hole by using a hammer to enable the three-stage steel short reinforcing steel bars to be tightly embedded; and step five, the longitudinal horizontal rods and the transverse horizontal rods in the upper step and the lower step are fixedly installed by fasteners in sequence. The integrated construction process of the triangular overhanging scaffold and the formwork support is adopted, so that the construction and dismantling amount is greatly reduced, a large amount of manpower, machinery and materials are saved, and the construction period is shortened.)
技术领域
本发明涉及悬空栈道搭建技术领域，具体为一种高空悬臂栈道锚插式三角形支模架施工方法。
背景技术
钢筋混凝土高空悬臂栈道作为穿越悬崖峭壁的一种人行通道，在险峻的山上景区得到了广泛应用。但由于它是在条件十分险恶的高空中完成的作业，其脚手架和支模架搭设的施工工艺非常复杂，目前国家尚无颁布钢筋混凝土高空悬臂栈道建设的相关规范，故其脚手架和支模架搭设工程施工的安全和质量保障困难；
钢筋混凝土悬空栈道是在悬空高度几十米甚至几百米的悬崖峭壁的壁腰上完成的作业，沿栈道纵向的悬崖峭壁并不一定是直线、崖壁直立方向也不平直，目前一直沿用立地式脚手架和支模架，搭拆施工难度大，而且费用高昂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高空悬臂栈道锚插式三角形支模架施工方法，以解决上述背景技术中提出的立地式脚手架和支模架，搭拆施工难度大，而且费用高昂的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高空悬臂栈道锚插式三角形支模架施工方法，包括以下步骤；
步骤一、首先沿栈道延伸方向搭设的起始脚手架纵向悬挑出水平杆并用扣件与横向水平杆扣牢，所有斜向立杆与横向水平杆均采用双扣件扣接，纵向悬挑水平杆的固定端与横向水平杆连接不得少于三跨；
步骤二、施工人员将佩戴的高空作业安全带挂在后一个紧靠沿崖壁的立杆与水平横杆交点处，双脚踩在下一步纵向水平杆上，左手抓住上一步纵向水平杆，向纵向水平杆悬挑方向探出移动，右手搬移预制钢筋挂梯，并将之挂在前进方向紧靠崖壁的纵向上、下步水平杆上，然后施工人员沿挂梯往下移动；
步骤三、施工人员利用直径为18毫米钻头的冲击电钻，在经测设并确定的下一组钢管立杆下支撑点位置的崖壁竖直线方向上，依次选择三个支撑点按崖壁垂直方向倾角30-45角度进行钻孔，钻孔深度不小于30厘米；
步骤四、用锤子将预制长度为55±5厘米、直径为20毫米的三级钢短钢筋纵深击入孔内，使紧嵌牢固，然后分别将各斜向外、中、内三根规格为48.3*4.0 的钢管一端套入各自支撑点外露的钢筋，使钢筋伸入到钢管端内的长度为25至 30厘米之间，然后绕支撑点沿钢管三角形脚手架平面转动钢管并绞弯支撑点的钢筋，使符合各立杆各自对支撑角度的要求；
步骤五、依次用扣件将上、下步的纵向水平杆与横向水平安装牢固，安装纵向水平杆时必须将纵向水平杆不断搭接接长向前延伸，以便重复下一排立杆的施工；
步骤六、在外侧斜杆、中间斜杆与上一步横向水平杆扣件的紧固点处，用直径为12毫米的钢丝绳在崖壁上方钢筋锚固支撑点向上斜拉绑扎，支撑点的做法与钢管立杆下支撑点做法相同；
步骤七、紧靠崖壁的上一步横向水平杆须与崖壁上的另一个钢筋锚固支撑点用双扣件进行刚性连接；
步骤八、排架间采用水平剪刀撑用扣件联结牢固，使支架形成整体；
步骤九、搭建临时通道；
A1、在已搭设的上一步水平横杆上按均匀间距布置纵向水平杆，上、下步之间或同一步之间的所有纵向水平杆相互错开0.6米搭接，每一个搭接长度不小于1米且至少有三个扣件搭扣，错开搭接是为保证在拆架时有足够供施工人员可踩踏的水平支承杆段，纵向水平杆用扣件与横向水平杆扣牢；
A2、将纵向水平杆之间的横杆上平放截面为150毫米宽、70毫米高的方木，方木长度不小于三跨，方木与横杆之间用铅丝绑扎牢固，方木上再铺上2厘米厚的杉木板，用铁钉钉在方木上固定牢固形成临时通道，同时作为下一个梁板支模架搭设施工工序用的支承平台。
优选的，步骤一中，上下步所有纵向水平杆在长度方向依次错开60厘米搭设，并且紧靠在崖壁的纵向水平杆超前延伸。
优选的，步骤四中，要求为各外、中、内斜立杆钢管在安装横向水平杆后离崖壁距离分别为1.8米、0.9米、0.25米的要求，然后立即用双扣件在纵向水平杆以下将横向水平杆与立杆扣牢。
优选的，步骤六中，钢丝绳与崖壁平面的角度在30至45度。
优选的，步骤七中，其方法是：
S1、先将一根55厘米长直径为20毫米的三级钢短钢筋与一根20厘米长直径为48.3毫米的短钢管在钢管内壁纵向焊接，钢筋一端伸出钢管80毫米；
S2、按照崖壁上、下支撑点的做法将长端钢筋击入钻孔崖壁锚牢，再使短钢管与上一步横向水平杆用双扣件扣紧。
本发明提出的一种高空悬臂栈道锚插式三角形支模架施工方法，有益效果在于：
1、本发明利用脚手架纵向水平杆外挑延伸段作为超前施工平台，在竖直的悬崖峭壁上交替搭拆脚手架和支模架，完成钢筋混凝土悬空栈道的梁板施工；
2、本发明采用了高空悬臂栈道锚插式三角形支模架施工方法，大大减少了搭拆工程量，节约了大量的人工、机械、材料，加快工期、节约成本。
附图说明
图1为本发明的钢管脚手架平面图；
图2为本发明的钢管脚手架正立面图；
图3为本发明的钢管脚手架、支模架、梁、板剖面图；
图4为本发明的刚性连接锚件构造图；
图5为本发明图4的刚性连接锚件1-1剖面图；
图6为本发明图4的刚性连接锚件2-2剖面图；
图7为本发明的钢筋焊接挂梯图；
图8为本发明的三角形钢管悬挑支撑设计图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种高空悬臂栈道锚插式三角形支模架施工方法，包括以下步骤；
步骤一、首先沿栈道延伸方向搭设的起始脚手架纵向悬挑出水平杆并用扣件与横向水平杆扣牢，所有斜向立杆与横向水平杆均采用双扣件扣接，纵向悬挑水平杆的固定端与横向水平杆连接不得少于三跨，上下步所有纵向水平杆在长度方向依次错开60厘米搭设，并且紧靠在崖壁的纵向水平杆超前延伸(参照图1)；
步骤二、施工人员将佩戴的高空作业安全带挂在后一个紧靠沿崖壁的立杆与水平横杆交点处，双脚踩在下一步纵向水平杆上，左手抓住上一步纵向水平杆，向纵向水平杆悬挑方向探出移动，右手搬移预制钢筋挂梯，并将之挂在前进方向紧靠崖壁的纵向上、下步水平杆上，然后施工人员沿挂梯往下移动(参照图2)；
步骤三、施工人员利用直径为18毫米钻头的冲击电钻，在经测设并确定的下一组钢管立杆下支撑点位置的崖壁竖直线方向上，依次选择三个支撑点按崖壁垂直方向倾角30-45角度进行钻孔，钻孔深度不小于30厘米，要求为各外、中、内斜立杆钢管在安装横向水平杆后离崖壁距离分别为1.8米、0.9米、0.25 米的要求，然后立即用双扣件在纵向水平杆以下将横向水平杆与立杆扣牢；
步骤四、用锤子将预制长度为55±5厘米、直径为20毫米的三级钢短钢筋纵深击入孔内，使紧嵌牢固，然后分别将各斜向外、中、内三根规格为48.3*4.0 的钢管一端套入各自支撑点外露的钢筋，使钢筋伸入到钢管端内的长度为25至 30厘米之间，然后绕支撑点沿钢管三角形脚手架平面转动钢管并绞弯支撑点的钢筋，使符合各立杆各自对支撑角度的要求，钢丝绳与崖壁平面的角度在30至 45度(参照图3)；
步骤五、依次用扣件将上、下步的纵向水平杆与横向水平安装牢固，安装纵向水平杆时必须将纵向水平杆不断搭接接长向前延伸，以便重复下一排立杆的施工；
步骤六、在外侧斜杆、中间斜杆与上一步横向水平杆扣件的紧固点处，用直径为12毫米的钢丝绳在崖壁上方钢筋锚固支撑点向上斜拉绑扎，支撑点的做法与钢管立杆下支撑点做法相同；
步骤七、紧靠崖壁的上一步横向水平杆须与崖壁上的另一个钢筋锚固支撑点用双扣件进行刚性连接，S1、先将一根55厘米长直径为20毫米的三级钢短钢筋与一根20厘米长直径为48.3毫米的短钢管在钢管内壁纵向焊接，钢筋一端伸出钢管80毫米；S2、按照崖壁上、下支撑点的做法将长端钢筋击入钻孔崖壁锚牢，再使短钢管与上一步横向水平杆用双扣件扣紧；
步骤八、排架间采用水平剪刀撑用扣件联结牢固，使支架形成整体；
步骤九、搭建临时通道；
A1、在已搭设的上一步水平横杆上按均匀间距布置纵向水平杆，上、下步之间或同一步之间的所有纵向水平杆相互错开0.6米搭接，每一个搭接长度不小于1米且至少有三个扣件搭扣，错开搭接是为保证在拆架时有足够供施工人员可踩踏的水平支承杆段，纵向水平杆用扣件与横向水平杆扣牢；
A2、将纵向水平杆之间的横杆上平放截面为150毫米宽、70毫米高的方木，方木长度不小于三跨，方木与横杆之间用铅丝绑扎牢固，方木上再铺上2厘米厚的杉木板，用铁钉钉在方木上固定牢固形成临时通道，同时作为下一个梁板支模架搭设施工工序用的支承平台。
实施例，三角形钢管悬挑支撑设计；
在竖向荷载作用下，(参照图8)；
其中，竖向荷载P1、P2由模板支架上荷载所传，作用在三角形钢管悬支撑上各个杆件内力和各个支点的支座反力计算如下：
(1)三角形钢管悬支撑的各杆件轴力：
NBD＝8.093×(0.952+2.802)0.5/2.80＝8.546kN；
NCD＝8.093×[(0.95+0.90)2+2.802]0.5/2.80＝9.700kN；
NBC＝8.093×(0.95+0.90)/2.80＝5.347kN；
NAB＝8.093×0.95/2.80+5.347＝8.093kN；
(2)三角形钢管悬支撑的各支点的支座反力：
RAH(拉力)＝8.093kN；
RDH(压力)＝8.093kN；
RDV＝P1+P2＝16.186kN。
2、三角形钢管悬支撑中水平杆ABC中的力，除由P1、P2产生的轴力 NAB外，还有P1、P2产生的压屈剪力NV和风荷载引起的水平力NW。
(1)由P1、P2产生的压屈剪力NV：
Nv＝∑Pi/(85φ)
Nv＝∑Pi/(85φ)＝16.186/(85×0.207)＝0.920kN；
λ＝(2800.0002+950.0002)0.5/(1.590×10)＝186；
式中φ为立杆稳定系数，根据λ查表得φ＝0.207。
(2)风荷载引起的NW：
计算风荷载
qw＝1.4×(μz×μs×ω0)×La ＝1.4×(1.906×1.254×0.400)×1.800＝2.409kN/m
La--连岩件横向距离，取1.80m；
以连岩杆作为支点，在风荷载作用下，按四跨连续梁计算，边支座反力：
R＝0.393×qw×L＝0.393×2.409×1.40＝1.326kN；
L--连岩件竖向距离，取1.40m；
风荷载给三角悬挑脚手架水平杆的力NW计算：
NW＝2R＝2.651kN。
3、三角悬挑的杆件和节点设计
(1)水平杆AB
轴拉力N’AB＝NAB+NV+NW＝8.093+0.920+2.651＝11.664kN；
钢管的拉应力：σ＝N’AB/A＝11.664×103/(5.060×100) ＝23.051N/mm2；
AB杆的拉应力23.05N/mm2小于205N/mm2满足要求！
(2)BD杆
NBD＝8.546kN，BD的长度2.957m，在BD杆中点设EF支撑，则BD的计算长度l0计算如下：
l0＝2.957×103/2×1.155＝1707.536mm；
λ＝l0/i＝1707.536/15.900＝107；根据λ值查表的φ＝0.537；
M＝NBD×e；
其中依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》：e＝53mm。
M＝8.546×103×53＝452939.281N·mm；
根据钢结构规范规定βm取1；
N’EX＝π2EA(1.1λ2)
N’EX＝π2EA(1.1λ2)＝π2×2.060×105×506.000/(1.1×1072)＝ 81687.808N；
BD杆压弯稳定性按下式计算：
σ＝N/φA+βmM/[W(1-Nφ/N’EX)]
σ＝8.546×103/(0.537×506.000)+1×452939.281/(5260.000× (1-8.546×103×0.537/81687.808))＝122.687N/mm2；
BD杆的压应力122.69N/mm2小于205N/mm2满足要求！
(3)CD杆
NCD＝9.700kN，CD的长度3.356m，在CD杆中点设EF支撑，则CD的计算长度l0计算如下：
l0＝3.356×103/2×1.155＝1938.070mm；
λ＝l0/i＝1938.070/15.900＝122；根据λ值查表的φ＝0.440；
M＝NCD×e；
其中依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》：e＝53mm。
M＝9.700×103×53＝514090.487N·mm；
根据钢结构规范规定βm取1；
N’EX＝π2EA(1.1λ2)
N’EX＝π2EA(1.1λ2)＝π2×2.060×105×506.000/(1.1×1222)＝ 62835.509N；
BD杆压弯稳定性按下式计算：
σ＝N/φA+βmM/[W(1-Nφ/N’EX)]
σ＝9.700×103/(0.440×506.000)+1×514090.487/(5260.000× (1-9.700×103×0.440/62835.509))＝148.425N/mm2；
CD杆的压应力148.43N/mm2小于205N/mm2满足要求；
(4)EF杆；
EF杆是为减半压杆BD、CD的计算长度而设置的横向支撑，按钢结构设计规范计算：
由BD杆引起：
Fb1＝NBD/60
Fb1＝8.546/60＝0.142kN；
由CD杆引起：
Fb2＝NBD/60+(0.6+0.4/n)
Fb2＝9.700/60×(0.6+0.4/2)＝0.129kN；
两者基本接近，可确保BD、CD杆的计算长度减半。
(5)节点设计
需要的扣件数量按照下式计算：
n＝P/NVt
其中：
Nv----单扣件抗滑移承载力，取0.900×8＝7.200kN；
内外立杆需要扣件数为：
n＝8.093/7.200＝2；
BD杆需要扣件数为：
n＝8.546/7.200＝2；
AB杆需要扣件数为：
n＝11.664/7.200＝2；
CD杆需要扣件数为：
n＝9.700/7.200＝2；
本发明采用基于三角形组成几何不变体系的计算原理，以悬崖岩壁为竖直立面，选择崖壁支撑点进行了可靠性设计后，建立钢管悬挑脚手架和支模架计算模型，根据当地的自然条件和可能的荷载条件下对该支模架进行了最不利的效应组合，并对各钢管杆件的强度和变形进行了验算，可靠地确定出钢管的型号、悬挑长度、间距、超静定锚固等关键搭设参数，由施工技术人员根据这些参数搭设施工脚手架，利用脚手架纵向水平杆外挑延伸段作为超前施工平台，在竖直的悬崖峭壁上交替搭拆脚手架和支模架，完成钢筋混凝土高空悬臂栈道的梁板施工。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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