高边坡深浅层支护施工脚手架设计与计算

高边坡深浅层支护施工脚手架设计与计算

摘要：扣件式钢管脚手架工程是高边坡开挖支护施工中常用的且十分重要的临时设施，这项工作的优劣将直接影响工程的安全、经济、进度、文明施工、效率等。扣件式钢管脚手架的搭建安装，拆卸转移在地形和场地条件复杂的高边坡环境下比较方便，在荷载作用下稳定性较好。

关键词：高边坡 深浅层支护 脚手架施工 设计 稳定性计算

1 设计参数

（1）按照1：0.75坡比进行脚手架设计。

（2）脚手板为5cm 厚木脚手板，其自重标准值为0.35kN/m 2

。

（3）钢管尺寸均为Φ48mm ×3.5mm ，其质量符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB/T700中）Q235-A 级钢的规定（Q235钢抗拉、抗压、抗弯强度设计值f =205N/mm 2

，弹性模量E=2.06×105

N/mm 2

）。

（4）施工荷载按照纵向30m 、高程方向8m 脚手架范围铺设2层木脚手板，同时作业2层，每层布置2台钻机，最多布置4台钻机进行考虑（连续5跨内布置1台钻机作业），单台YXZ70A 钻机主机重0.85t ，施工人员3人，重225kg ，计算荷载按照5跨内布置1台YXZ70A 钻机，同时配置3名施工人员，即，施工荷载

2850225 2.19/1.4 3.5

KN m +=⨯，计算时，荷载按照2.30KN/m 2

考虑。

（5）脚手架连壁锁脚锚杆采用φ25mm 螺纹钢筋，按照1步2跨（1h×2L）进行设置；地面设横向、纵向扫地杆，贴坡面亦设扫地杆，扫地杆均离地面（坡面）30cm ；并布置必要的斜撑、横向支撑与剪刀撑进行加固。同时在每级马道上沿脚手架纵向，每两跨设置水平内拉连墙件，防止脚手架整体向外倾翻。

（6）锚索施工脚手架设计尺寸

锚索施工脚手架采用钢管扣件式综合爬坡脚手架体系，脚手架间排距结合坡面锚索布置形式以及结构稳定性、其立杆横距b L =1.40m ，横杆间距L =1.40m ，作业层0.45/0.50m ，立杆纵距La =1.40m ，横杆步距h =1.80m ，最大搭建高度15m 。见图1图2。

锚索施工脚手架按间距1.8m×2.8m 设置锚杆、插筋（插筋垂直坡面搭设），并通过拉条焊接与脚手架连接作为脚手架连墙加固杆件。

（7）脚手架马道基础锁脚锚杆采用Φ25mm 螺纹钢筋进行锚固。

图

1 锚索施工脚手架布置立面示意图（四层锚索） 图

2 施工脚手架坡面典型剖面图

2 设计计算

q ——作用于横向水平杆的线荷载设计值；

(1.2 1.4)p k q Q Q L =+⨯

p Q ——脚手板自重，0.35KN/m 2；

k Q ——施工均布荷载标准值，2.30kN/m 2； k q ——作用于横向水平杆的线荷载标准值； ()k p k q Q Q L =+⨯

L ——小横杆间距，0.45m 、0.50m （计算时取大值）

； b L ——立杆横距，0.60m 、1.40m （计算时取大值）；

La ——立杆纵距，1.40m

h ——横杆步距，1.80m

F ——由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力设计值

k F ——由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力标准值。

3 锚索施工脚手架

4.1 脚手架纵、横水平杆计算（见图3图4）

图3 横向水平杆计算简图(单位：cm)（按3跨连续梁进行计算）

图4 纵向水平杆计算简图(单位：cm)（按6跨连续梁计算）

3.1.1 横向水平杆的抗弯强度和挠度计算（按3跨连续梁计算见图5图6）

(1.2 1.4)p k q Q Q L =+⨯=1.2×0.35×0.50+1.4×2.30×0.50=1.82KN/m ()k p k q Q Q L =+⨯=(0.35+2.30)×0.50=1.325KN/m

↑图5 横向水平杆弯矩图（单位：KN ·m ） ↑图6 横向水平杆剪力图（单位：KN ）

按照3跨连续梁计算可知(图5 横向水平杆弯矩图)，跨中最大弯矩：M 1=0.25KN ·m ；支座最

大负弯矩：M 2=－0.39KN ·m 。

M W σ==0.25×106÷5.08×103=76.77N/mm 2≤205N/mm 2，满足要求。

4

5384k b V q L EI ==5×1.325×(1.4×103)4

/384×2.06×105

×12.19×104

=2.64mm ≤[V]=b

L 150=9.3mm.

3.1.2 纵向水平杆的抗弯强度和挠度计算（按6跨连续梁计算见图7-图９）

由上图6可知：横向水平杆传给纵向水平杆的集中力设计值，F max =1.53－（－1.42）=2.95kN 按照6跨连续梁计算可知（图7纵向水平杆弯矩图），跨中最大弯矩：M 1=0.96KN ·m ；支座最大弯矩：M 2=－1.14KN ·m 。

M

S W

==0.96×106

÷5.08×103

=188.97N/mm 2

≤205N/mm 2

，满足要求。

x

A B C

D E F -0.550.37

-0.72

1.13

-1.42

1.53

-1.02

0.36

x

A B

C

D

E F

-0.08-0.08-0.19

-0.04-0.19-0.39

0.16

-0.39-0.04

0.25

-0.04q=1.82KN/m

A

B

C

D

E F