高层建筑施工悬挑脚手架应用与安全控制
庞勇
【摘要】在现代高层建筑工程中，悬挑脚手架具有施工成本低廉、易于搭设、安全可靠、就地取材的显著优势，得到广泛应用，逐渐取代了传统的落地式脚手架和附着式提升脚手架，对工程建设质量、施工作业效率、工程综合效益的提升起到十分积极的影响。但由于悬挑脚手架应用时间较短，一些施工企业对悬挑脚手架施工经验匮乏，容易产生质量安全隐患。基于此，本文以高层建筑悬挑脚手架施工作为切入点，结合东山文峰1#、2#宿舍楼脚手架工程实例，探讨悬挑脚手架在高层建筑施工期间的应用情况，提出悬挑脚手架施工安全控制措施，以供参考。
【关键词】高层建筑;悬挑脚手架;安全控制
【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.09.071
1、工程概况
东山文峰家具聚集区项目由垃圾中转站、标准厂房、消防站以及宿舍楼等多个子项目组成，项目总体规划用地面积为209813.76m2，总体建筑面积为428199.12m2。其中，拟建2栋层数为14层的框架式高层建筑作为宿舍楼，楼梯设计使用年限为40年、主体结构高度为48.9m、结构抗震等级为三级，选用悬挑式脚手架。
2、悬挑脚手架在高层建筑施工中的应用
2.1脚手架选型设计
考虑到不同高层建筑工程的层高、主体结构高度、现场环境条件与施工要求存在明显差异，必须遵循因地制宜原则，根据工程情况开展悬挑脚手架的选型工作，明确计算搭设高度、立杆纵距、吊环钢筋直径、工字钢固定方式、锚固点设置方式等工艺参数。以水平悬挑梁为例，在一般情况下，优先选用16号工字钢作为水平悬挑梁，将悬挑长度控制在1250mm左右、将工字钢水平间距控制在1500mm左右，并在楼板部位提前配置受力钢筋，使其起到形成负弯矩的作用，也可选择支顶卸载处理来代替受力钢筋。此外，为保证施工安全、悬挑脚手架结构稳固，需要严格遵循《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）等规范文件，对悬挑脚手架与悬挑卸料平台的各项工艺参数进行计算，对不合规工艺参数进行修正处理。在本工程中，经过计算，最终将悬挑卸料平台的水平钢梁悬挑长度设定为2.5m、悬挑水平钢梁间距设为2.5m、次梁间距设为0.6m、钢丝绳公称抗拉强度设为1400MPa、外侧钢丝绳与主体结构间距设为2.2m。
2.2编制施工计划
考虑到悬挑脚手架的施工难度较大，对搭设时间和施工人员专业素养有着严格要求。为保证悬挑架施工活动得以顺利开展，需要提前根据工程情况、施工需求来编制一套内容详尽、科学合理的施工计划，计划内容包括进度安排、材料设备配置劳动力配置三部分。在本工程中，选择在建筑基础阶段搭设落地式双排脚手架，在主体施工阶段搭设外悬挑架，要求外悬挑架施工进度略高于主体结构施工进度。同时，提前在现场准备预埋吊环、安全网、踢脚板、工字钢、钢丝绳以及槽钢等材料设备，按照外架平面布置图来计算各种类工程材料的实际用量，按照主体结构施工进度来组织材料入场存放，并在悬挑脚手架安装阶段配置30名特种作业人员与2名专职安全员，在悬挑脚手架拆除阶段配置15名配合工人与3名测量员。
2.3脚手架搭设
在悬挑脚手架搭设环节，提前检查地基基础情况，如果分布软土地基或是冻结土层，则对地基进行处理，可采取强夯、排水固结、垫层换填等方法，或是在脚手架基础部位浇筑强度等级在C15以上的混凝土，直至地基基础强度、承载性能达标。同时，参照施工图纸与脚手架构造要求，在高层建筑四周定距定位内外立杆的离墙距离，标记立杆、底座和垫板位置，完成前期准备工作。其次，搭设立杆与横杆，使用对接接头连接立杆、使用直角扣件来连接纵向水平杆和立杆，禁止在同步同跨内布置相邻立杆接头，要求相邻接头错开距离在0.5m及以上、立杆垂直度偏差不超过脚手架高度1/400，并在立杆内侧部位搭设纵向水平杆，使用对接扣件来连接杆件，在杆件交点部位搭设横向水平杆，要求横向水平杆两端与立杆保持固定状态。再次，施工人员在内外側立杆、内侧立杆和结构层间隙处铺设脚手板与脚手片，使用铅丝进行并股绑扎处理，在脚手架两端从下到上搭设剪刀撑。最后，在悬挑脚手架上固定安装防护栏杆、挂靠密目安全网与拉结连墙片，完成悬挑脚手架搭设作业。
2.4卸料平台安装
本工程拟定搭建1.2m栏杆高度、2.0m宽度、2.5m外挑长度以及10KN荷载限制的卸料平台，分别使用14a槽钢与18a槽钢作为次梁、主梁，在次梁上方铺设木脚手板，在四周搭设圆钢管施作栏杆，并使用覆面木胶合板对栏杆进行封闭处理，使用钢丝绳将建筑主体结构与悬挑卸料平台进行拉结处理。
在悬挑卸料平台安装期间，提前检查建筑主体结构混凝土强度是否达到1.2MPa，并在所处楼层梁板内部埋设锚固钢筋，在上一楼层埋设吊环。前期准备工作完成后，参照施工图纸制作卸料平台框架，框架主体由主次梁焊接形成，在平台四周搭设圆钢管，将圆钢管与邻近主次梁进行焊接连接，将间距控制在1200mm左右。随后，在平台四周使用厚覆面木胶合板连接栏杆，在板面上均匀涂刷红白色油漆，在次梁上铺设木脚手板，完成对悬挑卸料平台底部和四周的封闭作业。最后，安装套环来固定卸料平台主梁固定端，按照施工图纸在楼板内部各处槽钢部位分别埋设3个槽钢套环，要求套环锚钩高程略低于楼板下排钢筋，并由施工人员使用钢丝绳按顺序斜拉主梁，将斜拉点吊环和梁主筋进行焊接连接，完成悬挑卸料平台安装作业。
此外，为保证悬挑卸料平台结构稳固，消除质量安全隐患，对型钢主次钢梁平台材料、钢丝绳吊环、钢丝绳等平台材料的性能质量有着严格要求，在悬挑卸料平台安装前，必须对相应材料的质量进行重复检查。在本工程中，对于型钢材料，18a#槽钢与14a#槽钢分别作为型钢主梁和型钢次梁，要求钢材强度等级在Q235及以上，并保持槽口相对状态，将槽口对准建筑主体结构方向。对于钢丝绳材料，要求使用公称抗拉强度不小于1400MPa的Ф20钢丝绳，重点检查钢丝绳是否出现表面过度磨损、弯曲变形和断丝情况，及时更换单个节距内断丝比例大于10%、表面磨损程度超过40%、结构严重变形的钢丝绳。而对于钢丝绳吊环材料，要求使用Ф20圆钢。
2.5脚手架检查验收
在悬挑脚手架搭设完毕后，对脚手架及卸料平台的安装质量进行全面检查，检查内容包括杆件连接状况、立杆悬空状况、底座稳固性、立杆沉降值和垂直度、扣件拧紧力度、焊缝焊接质量等，如果工艺参数偏差超标，或是出现焊缝裂纹、螺丝与底座松动等质量问题，对质量缺陷部位进行返工处理，直至悬挑脚手架搭设质量完全达到施工要求。在本工程中，对于悬挑脚手架，开展阶段性检查验收工作，在宿舍楼基础完工后进行初次检查验收，在悬挑脚手架每搭设10m高度、各作业层加荷前、脚手架停用时间超过30d时分别开展一次检查验收作业，并在悬挑脚手架到达设计高度、搭设完毕后进行全面性检查验收，要求立杆垂直度在脚手架搭设高度达到10m、20m与30m时的偏差值不得超过±20mm、±40mm与±60mm，步距与横距偏差不得超过±20mm，纵距偏差不得超出±50mm，横向水平杆在外伸500mm時的偏差不得超出±50mm。而对于悬挑卸料平台，检查验收内容包括钢丝绳规格、主梁锚固长度、栏杆高度、栏杆道数、焊缝质量、扣件紧固程度等项目，对存在焊接质量缺陷的焊缝进行补焊处理，更换锈蚀损坏的钢丝绳。
2.6脚手架及卸料平台拆除
首先，在悬挑脚手架拆除环节，全面检查施工现场情况与脚手架结构状态，清理脚手架上堆放的各类垃圾杂物，禁止无关人员滞留现场，按照脚手架检查情况来拟定拆除计划，计划报审通过后，方可正式拆除悬挑脚手架。随后，施工人员严格遵循从上到下、先搭后拆原则，优先拆除脚手架结构上方的栏杆、脚手板和剪刀撑等配件，再拆除横纵向水平杆件，最后拆除立杆，禁止按照从下到上顺序拆除脚手架，避免脚手架上部结构因下方失去支撑出现晃动、脱落问题。其次，在悬挑卸料平台拆除环节，施工人员清理平台及四周分布的垃圾杂物，停止使用平台下部出入口，在出入口处摆放施工警示标志与搭设围栏。随后，全面检查悬挑卸料平台的结构状态，如扣件连接情况、建筑主体结构与平台拉结情况等，确定一切无误后，按照先安后拆顺序，控制卸料平台拉锚钢丝绳处于不受力状态，按照平台安装的相反顺序来拆除套环、木脚手板等配件。
3、高层建筑悬挑脚手架施工的安全控制措施
3.1做好前期施工准备工作
考虑到高层建筑工程有着现场环境复杂、工期时间长的特征，悬挑脚手架施工安全将受到材料、工艺技术、人员操作等因素的影响，存在安全隐患，如使用劣质材料时会削弱脚手架结构稳固性，在施工人员违规操作时有可能出现高处坠落事故。因此，为预防和减少安全事故出现，在悬挑脚手架搭设前，必须做好现场实地考察、图纸会审、材料质量检查与技术交底等准备工作，将施工安全隐患消灭于萌芽状态。例如，在现场实地考察环节，参照施工图纸，对比图纸内容与工程现场实际情况，如果二者存在出入，则将问题向上反馈，对施工图纸与施工技术方案进行优化调整。在图纸会审环节，由工程参建单位对施工图审计文件内容进行审查，论证技术、工期等层面的可行性，整理会审问题清单，将清单提交至设计单位进行修改，待图纸会审通过后，再开展悬挑脚手架施工。在材料质量检查环节，对杆件、工字钢、圆钢管、木脚手板等材料的规格型号、尺寸、性能质量加以全面检查，如检查圆钢管的几何尺寸与壁厚是都达标，检查扣件螺栓是否存在滑丝问题。而在技术交底环节，根据施工方案、图纸与相关技术资料来编制作业指导书，将其作为交底凭证，向施工人员详细讲述悬挑脚手架的施工方法、典型问题、工艺流程、注意要点。
3.2临边、洞口与通道防护
在悬挑脚手架结构体系中，临边、洞口、上人斜道等部位是高处坠落安全事故的高发区域，为保障施工安全，需要重点对此类部位采取安全防护措施，包括首层封闭、防护栏杆、挡脚板等。例如，首层封闭是使用脚手板对首层悬挑脚手架以及高层建筑间隔区域进行封闭处理，使用安全网对脚手架内侧进行封闭处理，以及使用密目网对外架底部进行封闭处理。而防护栏杆是在采光井、电梯井、楼层临边等部位沿边搭设高度在1.2m及以上的防护栏杆或防护门。
3.3悬挑脚手架搭拆安全技术措施
首先，在悬挑脚手架搭设环节，提前检查操作人员是否按规定正确穿戴安全帽、防滑鞋等安全防护设备，禁止在搭设期间未经允许篡改操作流程或是拆除连墙杆， 保持对接扣件向内开口和直角扣件非向下开口状态，提前检查所使用钢管与杆件等材料是否存在脆裂变形等质量缺陷，禁止混淆使用不同外径钢管，在搭设立杆时每隔6跨布置一根抛撑。其次，在悬挑脚手架拆除环节，禁止在风力等级超过6级时拆除脚手架，在脚手架状态检查正常且作业计划审批通过后再行拆除脚手架，在施工现场摆放安全警示标志与禁止无关人员滞留现场，禁止施工人员向下抛掷所拆除杆件与配件，采取从外向里方式搬运脚手板。
3.4编制专项施工方案
考虑到现代高层建筑工程的工期较长，在施工期间时常遇到强风、强降雨、炎热天气等特殊气候，对悬挑脚手架使用状况、建筑施工过程造成一定程度的影响，存在安全隐患，有可能出现高处坠落、脚手架晃动失稳等安全事故。因此，为保障高层建筑悬挑脚手架施工安全，减小恶劣气候对施工活动造成的影响，需要提前根据工程清零、参照同类项目案例来编制专项施工方案。例如，针对寒冷冬季，需要编制冬季施工方案，以室外平均气温连续5d低于5℃和高于5℃作为冬季施工的起始、终止时间点，提前做好防冻防寒等方面的准备工作，禁止施工人员在冻结土层上直接搭设悬挑脚手架、随意攀爬脚手架，或是在强风暴雪等特殊气候时露天搭设脚手架，定期检查脚手架立杆基础垫设稳固情况，并在土层开冻、施加荷载与强风暴雪气候过后全面检查脚手架结构状态与地基基础情况。而针对气温超出25℃的炎热天气，编制夏季施工方案，对施工时间进行调整，可选择提前商务施工时间与推迟下午工作时间，如果气温超过37℃，禁止在11：00-14.：30时间段内组织施工，同时，对施工人员的身体健康状况进行检查，发放藿香正气水等防暑药品，避免出现施工人员中暑、高处坠落等安全事故。
3.5脚手架防电避雷
为预防人员触电安全事故的出现，在悬挑脚手架施工期间，必须采取防电、避雷方面的安全防护措施。其中，在防电方面，保持脚手架与周边架空输电电路4.0m以上的安全间隔距离、在输电线路与脚手架间隔距离过小时需要切断电源，如果不具备电源切断条件，且脚手架、输电线路未保持安全间距，则对脚手架以及输电线路进行绝缘隔離与接地处理，禁止在夜间施工期间视同12V及以上电源。在避雷方面，在悬挑脚手架结构上安装避雷线、避雷带等避雷装置，如将悬挑脚手架四角和建筑避雷针进行焊接连接，在首次悬挑部位的脚手架处通过钢筋与建筑主体结构柱筋相互连接。
3.6编制施工应急救援预案
在高层建筑悬挑脚手架施工期间，尽管采取放电防雷、编制专项施工方案、人员技术交底等多项安全控制措施，仍旧无法彻底避免安全事故的出现，在出现高处坠落、物体打击等安全事故时造成严重损失。因此，为减少各类安全事故造成的实际损失，施工单位需要提前预测悬挑脚手架施工期间可能出现的安全事故，针对性编制应急救援预案，在预案中明确标注应急救援流程、应急指挥负责人与指挥部成员、各类安全事故的正确现场救援方法、各岗位人员分工职责等内容，以此来约束、指导现场救援工作的开展。在本工程中，组建一支职责明确的应急救援指挥小组，由项目经理与安全总监分别担任小组组长与副组长，项目各部门负责人与现场安全员担任组员。在出现人员触电、高处坠落等安全事故时，由组长协调开展救援工作，与公安、消防、医院等部门机构取得联系，汇报事故时间、地点、人员伤亡等基本信息，配合开展后续工作，副组长负责协调组长进行沟通，以及监督应急救援工作的开展情况，组员则根据自身分工来开展伤员救护、现场秩序维持、组织人员疏散等具体工作。
结语：
综上所述，为满足现代高层建筑的施工需求，施工人员必须提高对悬挑脚手架工艺技术的重视，掌握悬挑脚手架的施工流程与实施操作要点，严格控制各施工环节质量。同时，树立安全生产意识，做好施工前期准备、临边洞口防护、防电避雷、编制应急救援预案等安全控制措施，进一步提高高层建筑施工质量。
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