正定国际机场塔台防护架结构设计及应用

张军 刘刚

摘  要：该文以正定国际机场塔台工程为实例，阐述了防护架机构设计中包括的架体及支撑体系设计、架体支撑选形及施工工艺流程、材料选择、架体支撑系统的搭设等关键要素的研究及应用。

关键词：正定国际机场;防护架;结构设计;计算

中图分类号：TU31          文献标志码：A

1 正定国际机场概况

正定国际机场是河北省重要的空中交通门户和对外开放窗口，也是国家北方重要的国际航空货运中转基地，正定国际机场空管改扩建工程塔台是民航局空管局、华北空管局的重点建设项目，是落实京津冀协同发展交通先行、民航率先突破的重大举措。正定国际机场效果图如图1所示。

1.1 塔台防护架产品概况

1.1.1 脚手架性质、用途及荷载限定

用途有2种。1）脚手架主要用于主体施工作业及外扩壁模板侧向支撑。2）堆料平台。

荷载限定如下。

在每层结构施工时外脚手架内侧需要单层分布堆放钢筋，位置位于环形架体的从内侧起第2根立杆与第3根立杆之间，荷载不大于200 kg/m2。

1.1.2 腳手架部位及相关参数

脚手架部位及相关参数见表1。

1.2 专项工程重点、难点

重点脚手架高度较大，高为78.45 m，在支设、使用、拆除过程中的安全尤为重要。

难点有5个。1）结构为直线加曲线形状，顶部大，需要增大架体基础搭设面积。2）装配式脚手架无法直接搭设成圆形，需要将架体分单元设置，然后用钢管连接成整体。3）由于搭设过程中临边位置零件易落下，因此必须做好防护措施保证安全。4）该脚手架功能多，既要作为施工外脚手架，又作为结构施工时钢筋、模板等施工材料堆放平台。5）脚手架搭设需要躲避塔吊扶臂，为避免打断立杆，需要进行专项设计。

2 施工工艺

2.1 架体及支撑体系设计

架体结构为直线加曲线形状，顶部大，需要增大架体基础搭设面积，装配式脚手架无法直接搭设成圆形，需要将架体分单元设置，然后用钢管连接成整体搭设过程中临边位置零件易落下，必须做好防护措施保证安全，其架体支撑参数见表2。

2.2 架体支撑选形及施工工艺流程

材料进场，放出轴线，下达书面搭设通知书，根据现场情况和使用方要求进行脚手架搭设[1]。进场构配件的检查和验收应符合以下4项规定。1）新出厂产品应有产品质量合格证和材质检验报告，周转使用产品应有产品质量合格证和周转使用复检合格证。2）构配件及其连接件的外观应平直光滑，不得有明显变形、裂缝、结疤、触痕（坑）、压陷、深的划痕和镀层剥落，钢管应平直，两端面应平整，不得有斜口、毛刺。3）铸件表面应光滑，不得有砂眼、缩孔、裂纹、浇冒口残余等缺陷，表面黏砂应清除干净。4）各焊缝有效高度应符合设计规定，焊缝应饱满，焊药应清除干净，不得有未焊透、夹渣、咬肉、裂纹等缺陷。

搭设流程：清理搭设现场→放线定位→摆放底座→安装底杆（基础立杆）→基础横杆→超平找方→安装标准立杆→安装第一步横杆斜拉杆→标准架体搭设→安装踏板→自检→验收。

2.3 材料选用

根据承载力要求，该项目采用的杆件规格为：立柱截面为

φ60.3 mm×2.9 mm，材质Q345B;横杆截面为φ48.3 mm×2.75 mm，材质Q345B;斜杆截面为φ38mm×3mm，材质Q235B。

2.3.1 脚手架杆件

该工程脚手架的主要杆件直径为φ60.3mm和φ48.3mm，材质为Q345B，且经过热镀锌处理，承载能力比一般脚手架钢管高，由立杆、横杆和斜拉杆组成的支撑体系，稳定性好，轻质高强，架体的承载能力高，架体连接形式均采用“U”形卡件与“C”形楔销锁紧固定其安装速度快，精度高。可调底座——结构主要构件之一，用于调整架体结构的水平高度保证一致，使立杆保持垂直承载，分散立杆的集中荷载到基础上。

立杆——结构主要承重构件之一，垂直荷载的主要传递者;由φ60.3mm×3.2mm 材质Q345B的钢管和φ65mm×3mm的连接套管构成主体，其上每间隔0.5 m焊接有一组“U”形卡，用于与横杆、斜杆连接。60立杆高度为2.0 m、1.0 m、0.75 m、0.5 m和0.3 m。

横杆——结构主要构件之一，水平荷载的主要传递者;由φ48.3×2.7 材质Q345B的钢管和经冲压成型的“C”形卡焊接而成，在C形卡内安装有可自动旋转的楔形扣件。横杆规格：0.3 m、0.5 m、0.7 m、1.0 m、1.5 m、2.0 m、2.5 m和3.0 m。

由挂在杆上的“T”形锁销穿入焊在立杆上的“U”形卡蝶形孔内旋转90°钩住立杆，再将“T”形锁销尾部穿挂着的楔形扣件楔紧形成立杆与斜杆的连接。该结构节点连接受人为因素影响小，连接紧凑、可靠，横立杆连接完全在平面内，立杆与斜杆连接偏心极小，节点计算模型误差小，如图2所示。

2.3.2 防护栏杆

脚手架外侧密目网，要求严密、平整。

脚手架内侧形成临边的（如遇大开间门窗洞等），在脚手架内侧设1.5 m的防护栏杆和0.3 m高踢脚板。

2.3.3 三角支架

当架体工作面距离塔体较远时，可以在架体立杆上外挂三角支架，三角支架通过一端的扣件与立杆连接，三角支架上铺设钢踏板，用于加大工作面，三角支架宽有0.3 m、0.5 m、0.7 m、1.0 m等多种规格，可以灵活选用[2]。

2.3.4 架体地基处理

由于外脚手架较高，并且有悬挑架，架体的基底反力较大，因此，架体基础采用2∶8灰土分层回填，作为支撑架的持力层。每层厚度不大于300 mm，压实系数≥0.96。基底承载力不小于100 kPa。架体搭设前，在2∶8夯实灰土上浇筑200 mm厚C20混凝土由结构边缘找坡至现场排水沟，在混凝土上通长铺脚手板，脚手板宽250 mm，厚50 mm，避免底座直接隔置在基础上而产生集中荷载。

灰土回填夯实至地下室顶板以下200 mm，沿地下室外墙周边浇筑素混凝土垫层，架体素混凝土垫层宽度3 000 mm，厚度200 mm;安全通道处架体垫层宽度5 000 mm，素混凝土垫层内侧与地下室板顶高度平齐，向外找坡2%，沿垫层外侧周边开挖排水沟槽，沟槽净宽度500 mm，净深度300 mm，采用蒸压灰砂砖砌筑并用水泥砂浆抹平。东侧两个角处开挖2个集水井，集水井500 mm宽，500 mm长，1 000 mm深。集水井内雨水通过污水泵抽至市政雨水井。

2.4 架體支撑系统的搭设及拆除要求

施工前必须进行安全技术交底，所有架子工必须持证上岗。

搭设施工用的脚手架材料，必须把好材料质量关，不符合规定要求的材料，严禁使用。架子外挂安全网，挡脚板高20 cm，架子上除指定位置不允许堆物，只作为人行通道。

施工人员2 m以上高空作业时，必须系好安全带，戴好安全帽，穿紧身衣裤和防滑鞋，严禁酒后上岗，禁止空中抛物。上架子作业人员上下均应走人行梯道，不准攀爬架子[3]。

脚手架必须铺设牢靠、严实，并应用安全网双层兜底。

2.4.1 架体支撑系统的搭设要求

地下室结构施工完成后，对地下室外侧周边进行回填，地下室周边回填为2∶8灰土，压实度不小于0.96，回填完成后再进行地上部分脚手架搭设，地上部分脚手架搭设前，要求对回填的2∶8灰土进行地基承载力试验，地基承载力要求不得小于100 kPa。

为了使地下室顶板混凝土强度达到其达到要求后拆除内架并进行回顶。回顶采用点对点方式，地下室回顶立杆与顶板上架体立杆一一对应，回顶杆上方采用顶托调节高度，用方木与顶板接触。

施工外架设计包括3个方面的内容。1）采用分组搭设方式，共10个标准单元。标准单元架体以塔体为中心环形阵列对称布置，立杆沿弧向间距为1 m，沿径向间距为1.5 m。2）在塔底部沿径向搭设6排脚手架，向上随塔体形状变化递减。横杆步距为2 m，外排布置连续性斜杆，斜杆布置竖向间距为4 m，沿径向脚手架立面也布置连续性斜杆。3）根据现场实际需求，架体在主体施工结构8层前，搭设4排立杆，待施工结构9层时，再进行外侧2排架体搭设，保证在结构九层施工时6排架体同时搭设。

连墙设计：为了保证架体的整体稳定性，架体与结构设置顶撑的固定方式。顶撑采用丝杆调节的方式与塔体结构顶紧，顶撑杆与脚手架的连接点不少于2点，顶撑杆优先与立杆拉结，在不能与立杆连接处可以连接到横杆上，但不得超过横杆与立杆节点处200 mm范围内。

安全防护设计架体外采用安全网封闭，首层布置1道水平安全网，向上每隔10 m布置1道水平安全网，操作面下布置水平安全网。

施工步梯设计：施工步梯安放在架体外侧，步梯采用ADG架体48体系搭设，架体宽2 m，长5.5 m，高度随施工外加搭设，最高搭设高度79 m，施工步梯与外墙架体垂直拉结不少于4处，间隔4 m布置，施工步梯与外墙架斜向连接每侧两个，共两侧，间隔4 m布置，垂直拉结与斜向拉结间隔布置，确保对步梯形成稳定拉结。

3 架体支撑系统质量保证措施

3.1 技术准备

熟悉脚手架设计图纸、了解施工流程，并且要实地勘察施工现场是否满足搭设条件，基础是否满足承载力的要求，施工人员进入现场之前，必须进行三级安全教育和相应考核[4]。

3.2 脚手架搭设

脚手架搭设前应对杆件、配件进行质量检查，禁止使用不合格的杆件、配件进行安装。

脚手架安装前必须进行技术、安全交底方可施工。统一指挥，并严格按照脚手架的搭设流程进行安装。

在架体搭设前检查基础是否符合搭设要求，对基础不符合要求的部位不得进行脚手架搭设施工，待基础处理合格后方可搭设施工。

先放线定位，按放线位置准确地摆放可调底座，安装将第一步横杆进行抄平、找方，并将横杆楔形销打紧，然后搭设标准步距架体。斜拉杆安装与标准步距架体同步进行，以保持其架体的稳定。在搭设过程中，随着架体的升高随时检查和校正架体的垂直度并将杆件的楔形销打紧。

4 结论

该文以石家庄正定国际机场的正定国际机场塔台工程防护架施工为例，施工中克服了施工中装配式脚手架无法直接搭设成圆形、搭设过程中临边位置零件易落下、脚手架功能多、脚手架搭设需要躲避塔吊扶臂等难题，为今后高难度建筑工程设计进行了有益的探索和实践。

参考文献

[1]潘溪平.民航机场飞行区扩建工程不停航施工项目管理[J].管理工程学报，2005，19（S1）：35-36.

[2]徐炬平.机场改扩建工程不停航施工组织[J].城市道桥与防洪，2008（5）：56-57.

[3]戴征.西宁机场跑道不停航罩面工程改性沥青混凝土施工应用技术研究[D].西安：长安大学，2009.

[4]黄卫华，赵凡.北京首都国际机场不停航施工管理案例回顾[J].中国民用航空，2014（173）：29-31.