砖烟囱筒壁应用木结构内脚手架施工技术

1砖烟囱筒壁应用木结构内脚手架施工技术○田卫国(中建六局二公司)TheUsingofInside-timber-scanffoldfortheConstructionofBrickChimney’sShellTianWeiguo〔摘要〕砖烟囱属高耸构筑物，本例应用木结构内脚手架形成作业面，采用附着自升式独臂拔杆作为垂直运输工具。该工艺基于可靠的理论依据并经实践检验切实可行，具有施工操作简易、施工用料节省、作业安全等优点，有推广应用价值。〔关键词〕砖烟囱；木结构内脚手架；独臂拔杆〔Abstract〕Brickchimneyisakindofhigh-risestructures.Inthisessay,weusetheinside-timber-scaffoldsystemasoperationareaand,themastcraneasmeansforup-and-downtransport.Thetechnologyisunderthebaseofreliabletheoryanditsreliabilityhasbeentestedwithpractice.Thetechniqueshouldbedisseminatedandappliedforitssimplifyoperation,economizematerialsandsafetyoperation.〔Keywords〕brickchimney；inside-timber-scaffold；mastcrane近年来，随着国民经济的蓬勃发展，各种工业项目纷纷上马，开工兴建。烟囱是众多工业建筑中必不可少的重要组成部分，在民用建筑领域如集中供热的锅炉房等设施中也不可或缺。烟囱的结构常用的有钢筋混凝土结构、砖砌体结构、钢结构等，其中，砖烟囱具有造价低廉、施工简易、施工周期短等优点，是采用较多的一种结构形式。1工程概况河南舞钢中加钢铁有限公司炼铁厂铁区有一座50m高砖烟囱，上口外径2.50m，下口外径5.00m，筒壁竖向坡度2.5％。±0m～20m外筒壁为490厚红砖砌体，内衬为230厚耐火砖；20m～40m外筒壁为370厚红砖砌体，内衬为240厚红砖；40m～50m外筒壁为240厚红砖砌体，内衬为120厚红砖。内外筒壁之间为50厚岩棉隔热层。筒体每10m设一道钢筋混凝土圈梁。2工程特点及施工工艺选择本工程为高耸构筑物、块材配筋砌体结构，施工中要特别注意烟囱垂直度及其外曲面的空间几何形状控制。为了方便施工和节省材料，采用烟囱筒内附着式木脚手架施工工艺。脚手架选用硬质杉木杆，水平放置、两端简支于烟囱结构内筒体，上铺50mm厚木脚手板形成作业面。垂直运输采用自制附着自升式独臂拔杆，施工用的材料从烟囱筒体外由卷扬机作动力运至作业面。施工工艺流程如图1所示。3施工工艺过程3.1脚手架的搭设2测设烟囱中心环壁清理找平技术准备材料准备撂底排砖正常施工卷扬机就位砌筑约3.6m高立独臂拔杆封顶完工图1砖烟囱筒壁施工工艺流程图本工程使用的木脚手杆，筒体施工20m以下选取小头直径不小于120mm的硬质杉木杆原木，筒体施工20m～50m选取小头直径不小于80mm的硬质杉木杆原木，长2～4m，水平放置于烟囱内筒壁上，作为施工作业面的承载构件，每层作业面最少铺设5道，其材质应符合《杉原条》（GB5039－84）规定的Ⅱ级材质要求及《木结构设计规范》（GB50005－2003）规定的普通承重木结构原木Ⅱa级材质标准要求。木脚手杆上再满铺50mm厚木脚手板。如图2所示。木脚手杆承载能力验算，作业面上考虑施工活荷载1.50KN/m2，木脚手板按0.35KN/m2取值，则得到筒体20m以下施工中一根脚手杆（承担沿杆方向两侧每侧0.29m共0.58m范围内荷载，见图2）所受最大线荷载：)/(45.15.10.158.04.135.00.158.02.1mKNQGqQG式中G――恒荷载分项系数；Q――活荷载分项系数。则跨中弯矩为)(10.240.345.1818122KNmqlM脚手杆受弯净截面抵抗矩)(1070.13212.032)2/(3433mdhIWn木脚手杆受弯承载能力验算)/(65.12f)/(12.11)/(10112.11070.110.29.02m22440mmNmmNmKNWMn外筒壁内衬砌体隔热层木脚手杆木跳板图2作业面及荷载取值示意图58034003式中0――结构重要性系数，取0.9。fm――查《木结构设计规范》，该原木强度等级TC11A，为11N/mm2，本例为原木结构，其设计强度可提高15％，为12.65N/mm2。通过上述计算可知，承载能力满足要求。同理可验证20m～50m筒体施工中采用小头直径不小于80mm杉原木亦满足要求。同时结合现场试验，进一步验证了此承载体系满足安全要求。木脚手架每步架高为1.2m，即每相邻两层作业面的高度为1.2m。需要进行上一层施工时，增加杉木杆，并将一半脚手板倒至上一工作面。这样，作业面上总是满铺脚手板以满足施工需要，而作业面以下各步架只保留一半脚手板并且每相邻二步架的脚手板交错布置，每步架间设三步小木梯形成作业人员的上下通道（见图3）。3.2材料的垂直运输3.2.1垂直运输工具的设计垂直运输工具采用自制独臂拔杆，用1.5t卷扬机一台作为动力，钢丝绳（6×19，14mm）采用内穿外挂方式。独臂拔杆的形式见图2。自制独臂拔杆中的主桅杆用108×4无缝钢管长8m，水平横杆用[100槽钢，斜支撑也采用[100槽钢。水平横杆的两端设置2个Φ200mm带凹槽的天滑轮作为钢丝绳的导向轮。用棕绳将主桅杆固定于水平脚手杉木杆上，固定点在竖向不少于五道。烟囱筒体每向上施工一步架，即筒体每增高约1.2m，即提升独臂拔杆一次，以保证独臂拔杆的水平横杆与当前作业面至少1.8m的安全高度。独臂拔杆设四道自升式支撑附着于烟囱内筒壁上，每道附着采用[140可伸缩双槽钢，双槽钢中间夹两个带凹槽的滑轮作为拔杆的提升导轨（图4），施工中拔杆承受的荷载即传递到这四道附着上，每两相邻附着的距离为一步架高即1.20m。为保证拔杆结构的安全性，需对此体系进行受力验算。受力分析如图5所示。独臂拔杆的重量（含钢丝绳）KNG74.1；上料笼加料物（按混凝土考虑）的重量KNT51.0；图3　内脚手架施工示意图木脚手板杉木杆小木梯独臂拔杆至卷扬机烟囱筒壁上料笼1600GTT图5独臂拔杆受力分析滑轮导轨独臂拔杆可伸缩双槽钢图4附着示意图4忽略拔杆偏心受力的影响，则整个起重系统施加给脚手杆的力为)(62.351.025.174.12.12KNTGFG其中，G――恒荷载分项系数；――动荷载增大系数。通过上述计算，得到每道附着所受的力为KN91.0462.3，经对附着进行验算，该结构体系安全。3.2.2独臂拔杆的提升拔杆随筒体每向上施工两步架提升一次，提升时自上而下先逐个提升每道附着，每提升一道附着后随即固定，这样在提升过程中总保持有三道附着支撑拔杆，确保安全。附着提升完成后，再提升拔杆并固定，完成一次提升过程。提升过程见图6。3.2.3动力系统设置动力系统采用1.5ｔ卷扬机一台，在地面适当位置设置卷扬机棚，卷扬机棚至烟囱筒体的距离以卷扬机操作者的最高视点的视线仰角不超过60°为宜，本工程取30m。烟囱内部相当于卷扬机标高的位置设一带凹槽的地滑轮作为钢丝绳的导向轮。这样，钢丝绳从卷扬机出来，在地面上穿进烟囱筒体内，先经过地滑轮首次导向，于烟囱筒体内向上到两个天滑轮，经两个天滑轮的两次导向，最后到烟囱筒壁外挂上运料笼筐。3.3脚手架的拆除烟囱封顶施工完后，即开始拆除脚手架。拆除工作包括独臂拔杆的降落与木脚手架的拆除两部分。独臂拔杆的降落同其提升过程正好相反。脚手架拆除时将拔杆钢丝绳在筒体施工时图6　独臂拔杆提升示意图拔杆附着a）提升前b）附着提升后c）提升完成5走出筒外部分移至筒体内部，作为拆除后架设材料的垂直运输工具运至烟囱筒底后再转移出筒外。此运输过程需随时保持通讯畅通，以确保安全。拆除过程中，同步补砌脚手眼。4施工组织本工程施工共用12人，如下表。烟囱施工作业人员表职务或工种人数职责队长1负责整个施工的安全、质量、进度等工作瓦工5筒体砌筑，搭设脚手架等卷扬机手1操作卷扬机力工作业面2备料，搭设脚手架地面3备料，其他辅助工作5安全保证措施5.1脚手架（1）搭设脚手架时，作业人员一定要系好安全带，不得穿平底硬鞋从事作业。（2）脚手架上的施工活荷载限值如前所述，为1.50KN/m2。（3）在地面模拟空中施工实况，进行脚手架载荷试验，对脚手架承载体系进行检验。5.2垂直运输设施（1）垂直运输设电话通讯装备，方便作业面与地面的交流。（2）独臂拔杆上设限位停车装置，以防止物料笼筐冒顶。（3）卷扬机设断电防坠装置，以防临时停电带来安全隐患。（4）作业面接料力工必须系好安全带，另一端系于桅杆上以防意外。6施工体会（1）砖烟囱施工也可采用外脚手架，但需要的材料量很大，同时外脚手架增大了迎风面积，不利于安全施工。本例所述内脚手架施工工艺具有施工用料省、操作简易、作业安全等诸多优点。（2）本工程施工的速度也较快，筒体砌筑施工速度15m以下2～3m∕天，15m以上3～4m∕天，从筒体砌筑开始至筒顶砼压顶浇筑完毕，有效工作日共历时22天。（3）本工程的烟囱施工质量优良，外观整体曲面过渡平滑，显示了较高的施工操作水平。〔参考文献〕1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001，2002年版）。2、《实用五金手册》（第四版），上海科学技术出版社，祝燮权主编。3、《烟囱工程施工及验收规范》（GBJ78-85）。田卫国（1970.12－），男，山西省万荣县人，工程师，中建六局二公司副总工程师通讯地址：天津市汉沽区河西三经路，中建六局二公司邮政编码：300480电话：[phone]