目前,北京地区对施工现场文明施工、安全防护、绿色环保施工及“四节一环保”要求的内容也越来越严格,施工工序繁多、交叉作业现象普遍存在,这些都对施工现场安全防护提出了更高要求^[1,2,3]。针对日益严格的建筑施工安全管理环境,施工企业通过不断创新,改进自身施工现场管理措施及施工工具和施工方法,已达到提高生产效率、节约生产成本的目的。

在悬挑脚手架工程中,悬挑脚手架使用周期长,一般自主体结构施工开始,直至装饰装修工程结束。悬挑脚手架的封底材料一般为木质模板,外刷红白油漆作为警示和装饰饰面。在工程结束后,木质模板及油漆饰面已老旧破损,无法重复使用,造成很大的材料浪费,不符合环保施工理念。另外,以木质模板作为封底,存在极大的火灾隐患。为解决目前悬挑脚手架底部封闭防火性能及材料耐久性差、无法重复使用等问题,本文对一种新的悬挑脚手架底部封闭装置施工技术展开探讨。

通过对北京市多个正在使用悬挑式脚手架的施工现场进行考察,发现悬挑式脚手架底部封底应用较多的有2种形式:(1)简易封底装置,使用的材料是密目网+大眼网;(2)木质脚手板+木质模板刷警示漆^[4]。这2种封底防护方式中的材料经过施工期间的日晒雨淋,极易老化破损,无法周转施工,造成极大浪费。

随后对这两种封底材料进行了燃烧性能和防穿透性能的模拟试验。坠物试验设定条件为1根长1mф18钢筋,自3m高度自由坠落;防火试验设定条件为试验品在离开火源后有无燃烧。在燃烧性能试验中,密目网在火源移走后继续燃3s,木质脚手板在火源移走后继续燃烧;在防穿透性能试验中,密目网被穿透,木质脚手板未被穿透,但脚手板表面有破损。由此可看出,传统脚手架存在高空坠物和火灾的安全隐患,无法满足施工要求。

根据上述试验结果,新型悬挑脚手架封底的设计目标必须为防穿刺的不燃材料。计划选用材质为3mm厚Q235B薄钢板,通过吊杆悬挂固定在脚手架横杆上^[5]。

因现场施工作业中受脚手架搭设步距和排距限制,以及工字钢挑梁在建筑物转角处间距大小不一的限制,要求连接固定杆件上下两端在确保固定牢靠的前提下能全方位旋转,以适应不同安装位置的要求。再结合防高空坠落和防火要求,通过对各类材料的比选和深化设计,决定采用装配式安装工艺的S形挂钩的花篮螺栓连接通丝杆固定普通薄钢板的封底方式,如图1所示。

施工作业中,不可避免会出现高空坠物,而悬挑式盘扣脚手架封底主要是为避免高空坠物造成人员伤亡。据此,假设质量80kg物体坠落到封底板上,利用有限元分析软件ANSYS对该装配式封底装置进行分析,其中,底部薄钢板采用壳单元,4个连接杆采用杆单元,在封底中部施加80kN荷载运行分析,得到该封底装置应力云图,钢板上侧和下侧的应力云图如图2所示。

从分析结果可知,该封底板受到的较大应力主要分布在薄钢板的中心和4条边的中部,最大应力[σ]_max=65.7MPa<允许应力[σ]=113MPa,故该装配式封底装置安全。

北京市大兴区庞各庄2号地棚户区改造安置房项目建筑面积40178.2m²,包括中学教学楼、小学教学楼、幼儿园教学楼。其中,中学教学楼地上5层,地下1层,设置夹层,楼高20.7m,三维模型如图3所示。该教学楼的围护和施工外架采用悬挑式盘扣脚手架,搭设总长度720m;建筑物外立面转角多,外饰面由多种装饰材料构成,施工工序繁多。外立面施工中存在极大的高空坠物隐患和火灾隐患。

另外,本工程质量要求高,要求确保北京市结构“长城杯”金奖及北京市竣工“长城杯”金奖,创建北京市绿色安全样板工地及北京市安装工程优质奖,争创国家优质工程。

基于上述问题,中学教学楼工程悬挑式盘扣脚手架封底采用新型装配式施工工艺S形挂钩的花篮螺栓连接通丝杆固定普通薄钢板的封底方式。

在该中学教学楼悬挑式盘扣脚手架搭设底部封闭装置流程为:工厂加工→现场预装→封底装置整体提升就位→检查验收。

1)工厂加工将深化完成的图纸和采购清单发送至加工厂,由工厂按图进行材料加工。

2)现场预装封底板材料进场后,经外观和数量检查验收后,将所有散件分类摆放,由工人在材料码放区进行预拼装,以检查材料各部件加工精度是否满足要求,现场预拼装如图4所示。

3)封底装置整体提升就位将拼装好的连接杆件与封底板连接固定后,运至悬挑工字钢下地面上,并在每个S形挂钩上系好大麻绳,由2名工人自工字钢上提拉大麻绳,并经S形挂钩固定在脚手架横杆上,然后安装固定封底装置立板,安装效果如图5所示。

4)检查验收在封底装置安装完成后,由项目施工员和安全员进行检查验收,并做好检查验收记录。

本悬挑架的新型装配式封底装置验收完成后,服务于本工程的结构、屋面、装饰装修工程施工,在施工期间未发生任何意外。因其操作简单,减少了人工费用,且在使用过程中维护简单,降低了施工成本,得到参建各方好评,并可为其他使用悬挑架的工程提供参考。