插口式满堂脚手架施工工法
前言
针对目前国内市场上供应的扣件式钢管脚手架在材料上存在钢管壁厚、扣件技术性能指标不达标，在施工中存在扣件易于丢失、损坏严重等情况，在国家游泳中心工程钢结构屋盖安装过程中，引进一种高性能、搭设方便、损耗小的新型插口式脚手架插口式体系作为补充。由于此种脚手架技术从法国引进，在国内尚无相应产品质量标准及验收规定，中建一局建设发展公司项目部与分包单位共同编制了《模块式脚手架》及《国家游泳中心工程插口式脚手架安装检查验收和安全使用规定》,均在北京市及顺义区建委科技教育处备案。
1、特点
1.1材料新
立杆材料为Q345B焊接钢管，立杆的主要配件U型扣和C 型卡材质为Q St E380，通过钢板冲压成型；楔形扣件、锁销、垫圈材质为45#钢，通过热模锻压成型，所有材料均经过热镀锌处理，防锈时间较长。而普通扣件式脚手架材质为Q235B，表面仅进行除锈、刷防锈漆处理，在使用过程中极易剥落，需经常进行补漆处理。
1.2构造新、安装简便迅速、支撑力度大
穿销连接，减少了搭设工序，施工人员操作便利，而且充分利用三角稳定的原理，独立塔架及一般格构形式均在四面设置三角片或斜撑，大大增加了承载能力。
1.3安全可靠
1.3.1由于用材特殊，主要构件加工的钢材来源为国内大型钢厂，渠道清晰，具有可追溯性。对比普通扣件式脚手架钢管、扣件因租赁周期长，使用单位繁杂，现场无法区分，对原材料根本无法做到追根溯源，增加了使用阶段的安全隐患。
1.3.2另外穿销连接摒弃了以往扣件连接人为因素不稳定，不容易检查的弊端，增加了搭设的安全可靠性。
1.3.3由于制作精度的提高及穿销连接的方式降低了搭设难度，并且提高了安装精度，整体及局部安装精度均比普通扣件式脚手架提高2～3倍，使现场情况更接近于计算模型，从而有效地发挥了体系的优势。
1.4有效降低材料用量
由于强度高，体系先进、可靠，尽管要求高，安全储备大，经专业设计后仍有效降低了材料用量。
2、适用范围
本工法适用于所有混凝土结构顶板、钢结构屋盖施工、顶棚装修等所需搭设的操作用或承重用支撑体系。
3、工艺原理
结合使用方需求，通过个性化设计，选择适合的支撑体系，若使用满堂架，在设计位置竖立底座，底座调平后，利用横杆上的卡钩与立杆上的U型卡楔，并按照设计打上斜杆，最后紧连成整体；若使用独立塔架，底座调平后，四面插入三角塔架片，并按照设计在高度上隔一定距离把塔架连成整体。
4、工艺流程及操作要点
4.1工艺流程
4.1.1 48（60）系列满堂红脚手架
注1：若普通横杆的承载能力不满足使用需要，放置踏板的横杆可更换成加强横杆；若踏板及加强横杆仍无法满足上部较高的承重，需将上部改为顶托式。
4.1.2 塔架式满堂红脚手架
4.2施工工艺
4.2.1 48（60）系列满堂红脚手架
1.测量放线：由于此类架体横杆的定尺性，虽然不需要精确测量，但架体落底之前需要根据设计结合建筑物的结构特点进行粗略放线，确定立杆的较为准确的位置；
2.垫木垫板：在放好线的48(60)立杆搭设位置下垫200×500木板；
3.摆放底座：在木垫板上摆好48(60)可调底座；
4.套上立杆：在可调底座上套上48(60)基础立杆；
5.安装横杆：利用横杆两端的U型卡楔，分别沿纵（横）向以一定设计长度横杆与基础立杆上的卡钩（四个方向均有）进行连接，调整完高度和水平后将锁销紧固好；
6.安装立杆：根据设计套入标准立杆；
7.加设斜杆：按设计步距架设横杆，四周立面斜杆满连，形成格构柱，格构柱间沿纵、横向按照设计步距安装横杆、斜杆，最后连接构成满堂架；
8.安置踏板：利用踏板两端的卡钩，把踏板按照一定的设计方向卡入横杆，形成操作平台。
注1：顶托式：根据结构高度和顶托的调整范围，在最后一到两步需选择合适标准高度的立杆，最后套上顶托，放入木方或
工字钢，铺设木跳板，形成承重式操作平台。
4.2.2塔架式满堂红脚手架
1、2、3步骤同48(60)满堂红脚手架，立杆均改为60系列；
4.套上立杆：可调底座尚需同时套上4个立杆；
5.安装横杆：用1.5米横杆将4个基础立杆相连，调整高度及水平；
6.安装水平支杆：为保证塔架的整体稳定性，在格构柱的对角，每隔一定的步距需要安装水平支杆，与横杆形成平面三角支撑，每个相邻水平支杆呈垂直放置；
7.安装三角片：用四片1米×1.5米60塔架三角片首尾相扣构成一层正方形格构；层层叠加构成格构柱，层与层间的塔架旋转方向相反。
8步骤同48(60)满堂红脚手架的顶托式做法。
5、材料与设备
插口式满堂红脚手架体系采用楔形卡入紧固方式，具体件分类为立杆、横杆、加强横杆、承重杆、加强承重杆、斜杆、支架、三角塔架、平面支杆、踏板、可调底座、可调顶托和挡脚板等。
5.1产品主要规格
表1 产品主要规格
5.2材料性能：
5.2.1立杆、承重杆
采用低合金结构钢Q345B(16Mn)φ60.3×2.9mm和φ48.3×2.5mm焊管，屈服强度≥325N/mm2,抗拉强度≥490N/mm2,
延伸率≥21%。
5.2.2U形卡、卡钩
采用厚度为5mm、6mmQStE380结构钢（执行欧洲德国DIN标准）钢板冲压成型，屈服强度355～475N/mm2,抗拉强度420～560N/mm2,延伸率≥24%。
5.2.3楔形扣件、锁销、垫圈
采用45#钢热模锻压成型
5.2.4其它辅助材料
采用20#和Q235钢制作
5.3 材料要求：
5.3.1力学性能
原材料力学性能应满足上述钢材原材力学性能要求。
5.3.2工艺性能试验
各种形式的连接节点在工作极限和最大极限状态下的受拉、受弯、受压、受剪应力应符合产品规范要求。
5.3.3表面质量
外表要求光洁，不允许有裂缝、冷隔、飞溅物等妨碍使用的明显缺陷。
5.3.4焊接质量
以U形卡、卡钩为最重要的部位，应满足U形卡四个端头焊缝高度不低于4mm，并包焊U形卡内侧2mm；没有气孔，无夹杂、漏焊。
5.3.5热浸镀锌处理
（1）按照国家标准GB/T13912-2002《金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法》进行，厚度在63至90微米。
（2）不得有漏镀、起皮，主要表面应平滑，无滴流、粗糙和锌刺，产品连接使用部位不应有锌瘤等影响连接的镀锌缺陷。
5.4力学性能
主要受力杆件在压力作用下的最大极限和工作极限状况(KN)
注：A类：指的是四面满拉斜杆的格构柱式塔或斜杆拉接方式
正确的满堂架
B类：指的是进行整体性拉接的满堂架，为了保证稳定性，架体和周围的固定建筑物拉接
C类：为了保证双排架稳定性，架体和周围的固定建筑物拉接。
ELU: 这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形（例如在30年一遇的雪载
或风载的情况下），在下列情况中认为达到了极限状
态：
①整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡例如倾翻
②结构或结构构件丧失稳定如屈压等
③结构构件或连接因超过材料强度而破坏（包括疲劳破
坏）或因过度变形而不适于继续承载
ELS: 这种极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。例如正常外观变形等
5.4施工机具
各类作业机具、工具齐全，并经检验合格，各种测量工具经过校核无误且在有效检测周期内。
表2 施工机具
6、质量控制
本工法执行2006年1月6日《国家游泳中心工程ADG脚手架安装检查验收和安全使用规定》。
6.1构件的质量检查
6.1.1 插口式脚手架及其构件的规格、性能及质量应符合《模块式脚手架》的规定，并有出厂合格证明书。
6.1.2 构件的外观质量应符合以下要求：
（1）产品外观要求：产品外表光洁，不准许有裂缝、缺陷，目测合格100%。
（2）产品镀锌要求：插口内无锌瘤、锌皮。
（3）立杆的扣件完整，焊缝无裂纹，接口严密，横杆的锁销无明显弯曲变形，C 型卡无明显变形，斜杆的锁销完整，无明显变形。
6.1.3 插口式脚手架构件产品应符合表3的允许偏差规定。达不到规定的构件严禁在工程中使用。
表3 插口式脚手架构件允许偏差
6.2主要质量控制点
图 4
6.2.1各种杆间的安装部位、数量、形式是否符合设计要求。脚手架立杆、横杆、斜杆的搭钩、锁销、楔形销必须处于锁住状态。
6.2.2脚手板应在同一步内连续设置，脚手板应满铺，上下两层立杆的连接必须紧密，透过观察孔观察，间隙h 应小于1.5mm 。（见图1）。
6.2.3 不配套的脚手架与配件不得混合使用。 6.2.4 60可调底座从底部到最大调节位置距离为370 mm （见图2）。48可调底座从底部到最大调节位置距离为350 mm （见图3）。60可调顶
托从顶部到最大调节位置距离为370 mm （见图4）。48 可调顶托从顶部到最大调节位置距离为350 mm （见图5）。
6.2.5 悬挑位置要准确，各阶段的横杆、斜拉杆安装完整，锁销安装紧固，各项安全防护到位。
6.2.6 脚手架搭设的垂直度与水平度允许偏差应符合本规定表6的要求。
图1
图2
图3
图 5
表4 脚手架搭设垂直度与水平度允许偏差
2.0
2.0
H/1000及50
H/1000及50
l/1000及 3.0
l/600及 3.0
L/600及50注：h —步距；H —脚手架高度；l跨度；L —脚手架长度
7、安全措施
7.1 脚手架的搭设和拆除必须由经过培训的专业架子工担任，持证上岗；非特种作业人员不得从事搭设操作。
7.2 架子工进入施工现场必须正确戴好安全帽、系好安全带，每个架上作业人员要配备防滑手套、防滑鞋和工具安全钩或袋，作业工具要挂在安全钩上或放入袋内。
7.3 作业人员必须严格执行安全技术交底和上岗前的工作安排的规定。
7.4 脚手架在搭设时，严禁在安全禁区内穿行和进行交叉作业。在脚手架使用期间需设置安全通道或进行交叉作业时，必须搭设安全防护棚，具体设置要求由有关方协商确定。
7.5严禁作业人员在脚手架上奔跑、退行、嬉闹和坐在杆件上，避免发生碰撞、闪失、脱手、滑跌、落物等不安全作业。严禁酒后作业。
7.6 脚手架必须随结构施工进度搭设，未搭设完的脚手架材料，操作人员在离开作业岗位时，不得留有待固定的杆件和不安全隐患，确保架子的稳定性。不得将脚手架作为卸料平台，严禁在脚手架上堆放物料。
7.7 严格按照施工方案及相应的安全技术规范、标准施工。施工时，要控制好立杆的垂直度、横杆的水平度，并确保节点、卸载点位置符合要求。
7.8 遇到6级以上大风或大雨、雾、雪时，禁止使用脚手架。雨雪停后，需将脚手架清理干净，方可上架施工。
7.9脚手架施工过程中出现事故隐患时，必须立刻停止施工，将作业人员撤离，并采取措施排除隐患，直至安全得到保证后方可恢复施工。
7.10做好成品的保护工作，施工人员在现场施工时一定要保护好现场的各种设施，如配电箱、模板、上下管线、砼结构、钢结构、砌体等永久或临时结构或设施。
7.11拆除时的注意事项：
7.11.1脚手架拆除前应派专人检查脚手架上的材料、杂物是否清理干净，脚手架拆除前必须划出安全区，并设置警示标志。派专人进行警戒，架体拆除时下方不得有其他人员作业。
7.11.2脚手架拆除顺序与安装顺序正好相反。遵循后搭设的先拆的原则。顺序为：独立塔架、安全网、护身栏、脚手板、顶托、端杆、斜拉杆、横杆、立杆、对角杆、底托、垫板。
7.11.3拆除的脚手架杆件及配件用安全的方式逐层拆除、分类、打包、运输装车，并保护现场物品安全。在拆除时做好协调、配合工作，禁止单人拆除较重杆件、配件。严禁向下抛掷脚手架杆件、配件。
7.11.4脚手架拆除时，为使架体保持稳定拆除的最小留置区段的高宽比不准大于2：1，拆除的每根杆件都用安全绳和安全钩放置地面，决不能抛掷。在每个步距内要先拆除斜杆，其次是横杆，最后将立杆拆除以此类推。架体的四周拉接点和水平安全网一定要随着家体的降低同时拆除，决不可先拆拉结点和安全网后拆架体。
8、环保措施
8.1材料堆放区，材料必须堆放整齐；不同规格、不同品种材料必须分区域堆放，做好标识，不得混堆，乱堆。
8.2每种规格、品种材料散包后必须使用完后，才可以散另一包。
8.3架体拆除时的构件需全部用安全绳放置在地面。
9、效益分析
9.1经济效益分析：
由于插口式脚手架材料性能高、体系先进、连接方式简单、
配件不容易丢失等优点，虽然尚存在单价比传统扣件式脚手架昂贵的地方，但用量省、人工省,综合效益比传统扣件式脚手架仍能提高。以国家游泳中心工程钢结构施工用满堂脚手架某一区域搭设情况做一对比。
表5 经济效益对比表
9.2社会效益分析：
9.2.1插口式体系第一次把个性化设计引入脚手架的搭设中，把对建筑物的理解融合到脚手架搭设形式的选择上，使脚手架的搭设更为合理，人性化。
9.2.2由于此类脚手架的材料加工、制作、体系设计、安装、拆除等全过程均由一家专业化公司完成，从根本上改变了过去脚手架施工是单纯劳务的观念，使脚手架成为一个专业化的行业，全面推广后会规范现有脚手架市场，大大提高脚手架行业的整体水平。
10、应用实例
国家游泳中心工程位于奥林匹克公园B区，建筑面积79532m2，结构形式为钢筋混凝土＋钢结构结构，其中内部功能区为多筒体钢筋混凝土抗震剪力墙结构，支撑墙及屋盖为多面体延性钢框架结构。钢结构屋盖安装施工用满堂脚手架大量运用了插口式脚手架，总用量为350000m3，2800吨，施工时间为2005年11月16日，2006年3月20日搭设完毕。
以下是节点图及现场搭设实景图
立杆
横杆
卡钩（四面均有）
搭设支撑底座横杆通过卡钩及卡销连接插入
卡销到位后用小锤塔架
安装节点及实录满堂脚手架全景
屋盖上部解决方案