地鐵車站主體結構模板支架選型探討

王勇，管善志，孫偉

（中交二航局第三工程有限公司，江蘇鎮(zhèn)江212003）

1 模板支架體系類型及選型

地鐵車站通常采用明挖順作法施工，其主體結構通常采用鋼筋混凝土雙層或三層雙跨箱形框架結構，分為底板、側墻、立柱、中板、頂板5部分。車站主體結構施工采用縱向分段流水，豎向分層，每一施工段按固定的施工順序分層施工。模板支架體系通常以扣件式、盤扣式、碗扣式腳手架形成滿堂支架，并按照車站主體結構施工需要搭設，兼具可靠性和靈活性的特點[1]。車站中板頂板模板采用優(yōu)質覆膜竹膠板或木膠板，次楞和主楞通常采用方木、方鋼、鋼管或型鋼，次楞下方為滿堂支架，立桿頂端設置可調頂托，以便調整模板高度；側墻模板采用大鋼模板、組合小鋼模板、竹（木）膠板或建筑塑料模板。

模板支架體系選型應遵行原則：材料滿足規(guī)范要求的剛度、強度和穩(wěn)定性要求；結構設計應滿足安全要求，工效高，成本較低；受力體系簡單有效，搭拆方便，便于保養(yǎng)和維修；規(guī)格需統(tǒng)一，同時具有較強的可周轉性；滿足時間緊、任務重的工期要求，同時滿足設計的可靠性和耐久性[1]。

2 模板支架體系優(yōu)缺點

2.1 側墻模板體系優(yōu)缺點

組合小鋼模的優(yōu)點：（1）標準化程度高，靈活性強；（2）便于施工；（3）循環(huán)使用率較高；（4）便于運輸。缺點：（1）模板整體性較差；（2）施工效率較低；（3）強度、剛度差，易變形；（4）易發(fā)生脹模等現(xiàn)象。

單側大鋼模的優(yōu)點：（1）模板整體性較好；（2）便于施工；（3）強度、剛度好，不易變形；（4）模板垂直平整度好。缺點：（1）標準化程度較差；（2）循環(huán)使用率較低；（3）對運輸設備要求較高。

竹（木）膠板的優(yōu)點：（1）側墻平整度較好；（2）工效高；（3）勞動量消耗較小；（4）復雜結構適用性好。缺點：（1）木材資源浪費量嚴重；（2）成本較高；（3）循環(huán)使用率較低。

塑料模板的優(yōu)點：（1）建模靈活，省工節(jié)材；（2）安全可靠，低碳環(huán)保；（3）施工速度快，搭設便捷；（4）循環(huán)使用率高，成本低。缺點：（1）安全性能需要檢驗；（2）使用經(jīng)驗較少。

2.2 支架體系優(yōu)缺點

碗扣腳手架的構成：由上碗扣、下碗扣、立桿、橫桿接頭和上碗扣限。優(yōu)點：（1）多功能性強，拼裝速度快；（2）承載力大，通用性強；（3）安全可靠，制造工藝簡單；（4）無零散零件，不易丟失；（5）維修簡單，便于運輸。缺點：（1）構架尺寸受到限制；（2）U 形連接銷易丟；（3）成本較高。

扣件式腳手架的結構組成：由扣件和鋼管連接，再配置底座、上托、水平桿、交剪撐、掃地桿等連結。優(yōu)點：（1）承載力大；（2）裝拆方便，搭設靈活；（3）造價經(jīng)濟合理。缺點：（1）扣件容易丟失；（2）節(jié)點處的桿件為偏心連接，影響承載力；（3）扣件質量和作業(yè)人員水平影響較大。

承插型盤扣式腳手架的結構組成：盤扣節(jié)點由焊接于立桿上的連接盤、水平桿桿端扣接頭和斜桿桿端扣接頭組成。優(yōu)點：（1）組合功能多；（2）結構設計合理，承載力高；（3）安裝快捷，安全可靠；（4）便于運輸管理；（5）損耗低，綜合效益好。缺點：（1）構架尺寸受到限制；（2）橫桿為縱橫垂直交叉，曲線梁搭設受限；（3）應用經(jīng)驗較少。

3 支架體系結構受力分析

3.1 碗扣式腳手架結構受力分析

碗扣式腳手架承受荷載時，水平桿、扣件、楞條及立桿等構件需要承受絕大部分荷載，將這些構件連接起來的碗扣件就變得非常重要。受力體系中需要重點分析立桿受力和扣件抗滑力。

松江生態(tài)園站主體結構施工中，碗扣式腳手架采用φ48mm×3.5mm鋼管滿堂支架作為受力支撐桿件，頂板腳手架按照縱距90cm、橫距60cm、步距120cm的間距布置；中板的腳手架按照縱距90cm、橫距90cm、步距120cm的間距布置；面板通常采用18mm厚竹膠板，次楞間距300mm，采用三跨連續(xù)梁檢算。最大彎矩按Mmax=0.1ql2（式中，q為均布荷載，l為梁長）進行計算。力學模型如圖1所示。

圖1 面板模板強度驗算力學模型

立桿計算中作用于模板支架的荷載包括靜荷載、活荷載。恒載=樓板自重+水平模板自重；活載=振搗混凝土產(chǎn)生的側壓力+施工人員及設備荷載標準值，不考慮風荷載。

3.2 扣件式腳手架結構受力分析

征儀路站扣件式腳手架采用的鋼管類型為φ48mm×3.5mm；采用單管立桿；立桿的縱距為1.50m，立桿的橫距為1.20m，大小橫桿的步距為1.50m；橫桿與立桿連接方式為單扣件；取扣件抗滑承載力系數(shù)為0.80；連墻件采用兩步三跨，連墻件連接方式為雙扣件。小橫桿按照簡支梁進行強度和剛度的驗算，按照小橫桿上面的腳手板和活荷載作為均布荷載計算小橫桿的最大彎矩和變形，大橫桿按照三跨連續(xù)梁進行強度和撓度計算。

腳手架搭設過程中需嚴格按照規(guī)范尺寸施工，隨意加大步距有失穩(wěn)的危險。扣件擰緊力矩最大不超過60N·m，否則扣件及螺栓可能發(fā)生破壞。

3.3 盤扣式腳手架結構受力分析

汽輪機廠站主體結構施工過程中，盤扣式腳手架頂板通常采用橫1200mm×縱1500mm×步1500mm，15mm多層板，次楞采用60mm×40mm×2mm矩形鋼管，間距200mm，主楞采用150mm×75mm H型鋼，間距1200mm。根據(jù)實踐經(jīng)驗和理論計算，支撐體系能夠滿足施工需要。

將荷載統(tǒng)計后，通過次梁以集中力的方式傳遞至主梁。縱梁面板可按簡支跨計算，根據(jù)施工情況一般樓板面板均擱置在梁側模板上，無懸挑端，故可按簡支跨一種情況進行計算，取b=1m單位面板寬度為計算單元。

承插型盤扣式腳手架受力體系，節(jié)點均需考慮半剛性，模板支撐整體穩(wěn)定性驗算時可以將長細比較大的桿件作為主要受力桿件，按照靜力分析進行承載力和穩(wěn)定性計算。立桿與立桿之間的套管連接，水平桿和斜桿與立桿之間的承插連接，可以判定為半剛性連接。

4 成本與工期

以哈爾濱地鐵3號線二期工程汽輪機廠站、松江生態(tài)園站、征儀路站主體結構實際施工中板為例，分別使用盤扣式、碗扣式、扣件式腳手架，搭設面積均為24m×16.5m，對盤扣式、碗扣式、扣件式腳手架進行對比。

盤扣式腳手架材料尺寸小，重量低，材料使用過程損耗率較小，相比鋼管扣件式腳手架每平方米節(jié)約造價25%；同時，盤扣式腳手架安裝工效是扣件式的2倍，碗扣式的1.5倍，隨著周轉次數(shù)增加，綜合效益更高。

5 結語

地鐵車站朝著大跨度、多功能、異形結構多的方向發(fā)展，承插型盤扣鋼管腳手架由于其工效高、承載能力高、成本較低，在車站模板支架系統(tǒng)中應用逐漸增多，在哈爾濱地鐵3號線二期工程一階段的6座車站中，有3座車站主體結構施工采用盤扣式腳手架滿堂支架，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效應。