盤扣式支架在明挖隧道頂板工程中的具體應用

陳紀州

（佛山市路橋建設有限公司，廣東 佛山 528000）

1 工程概況

白坭隧道起訖里程K3+927～K5+225，總長度為1298m。隧道封閉段占據(jù)較大比重，總長達792m，標準段施工均為單箱雙室結構形式，考慮到城市車流量以及緊急停車需求，采取雙向六車道設計形式，半幅寬14.5m，橫斷面組成包含：1.0m（分隔帶半寬）+1.25m（路緣帶內側0.5m、外側0.75m）+3×3.75（行車道）+1.0m（檢修道）。按照設計要求和施工現(xiàn)場實際情況，通過明挖法展開施工作業(yè)，基坑施工工程量較大，開挖深度＜4m時采取鋼板樁和鋼橫撐相結合的支護方式，開挖深度≥4m時統(tǒng)一采取鉆孔樁和鋼橫撐支護。

2 盤扣式支架與碗扣式支架的對比

2.1 安全性與便捷性

碗扣式支架的結構組成簡單，主要包含橫桿和立桿兩部分，為維持支架的穩(wěn)定性，需通過剪刀撐等相關裝置來實現(xiàn)，同時其在使用期間還存在抗扭能力不足、易失穩(wěn)等問題。碗扣式支架的安裝難度大，部分細節(jié)問題難以被及時發(fā)現(xiàn)，易留下安全隱患。相較之下，盤扣式支架則充分發(fā)揮出橫桿、立桿、斜桿等多種構件的作用，有助于維持架體的穩(wěn)定性，且支架為二力桿件，受力主要集中在一點，為計算分析創(chuàng)造了便捷的條件。此外，盤扣式支架的裝拆更為便捷，無需配套專業(yè)的輔助設備，配置的插銷具有自鎖功能，有助于營造安全的施工環(huán)境。因此，從安全性、便捷性的角度來看，盤扣式支架的優(yōu)勢更為明顯。

2.2 經(jīng)濟性

受架體結構等多方面的制約，碗扣式支架的步距相對較小，構件數(shù)量也隨之增加。若采取盤扣式支架的方式，各類構件都具有標準化特征，運輸全程的損耗能得到有效的控制。同時，其施工靈活性更強，能夠以實際需求為導向進行合理調配，減少在材料方面的成本投入。因此，從經(jīng)濟性的角度來看，盤扣式支架的優(yōu)勢更為明顯。

3 支架方案的選擇

因采取明挖法施工，設計上存在較多的鋼橫撐，無法通過滑模施工頂板。隧道頂板按節(jié)段施工，不同節(jié)段的頂板厚度有所不同，每個節(jié)段需一次澆筑到位，每次澆筑混凝土工程量相對較大，施工期間存在較明顯的安全隱患。同時，項目有通車壓力，具有工期緊、任務重的特點，因此以何種方案保質保量完成施工作業(yè)至關重要。根據(jù)現(xiàn)場條件，提出碗扣式支架和盤扣式支架兩種方案，經(jīng)全面地分析后確定使用盤扣式支架方案，其具有裝拆便捷、工藝可靠等多重特點，能夠給隧道施工提供支持[1]。

4 盤扣式支架施工技術

4.1 荷載分析

支架為主要的承載結構，其承受的荷載主要包含隧道頂板、施工活載、模板重等多種類型。對此，根據(jù)各結構的特點確定相適應的荷載值，具體如表1所示。

頂板施工期間，面荷載主要考慮兩部分，即恒荷載和活荷載，各自對應的荷載分項系數(shù)分別為1.2和1.4。隧道頂板為變截面，厚度在0.6～1.8m，在板厚為0.6m的條件下，可以求得此時的面荷載為1.4×2.5+1.2×（0.1+0.3+0.5+1.1+25）×0.6=22.94kN/m2；在板厚為1.8m的條件下，根據(jù)上述計算方法可求得面荷載為61.82kN/m2。因此，可以對支架的使用狀況做進一步的說明，其承受的荷載為 22.94 ～ 61.82kN/m2。

4.2 構件的選擇

支架的支撐穩(wěn)定性必須得到保障，以確保施工過程的安全。此處選擇的是承插型盤扣式支架，構件組成方面：水平桿以壁厚2.5mm的Q235鋼材為原材料制作而成，即φ48mm鋼管；立桿以壁厚3.2mm的Q245鋼材為原材料制作而成，即φ60mm鋼管；斜桿與剪刀撐所用材料一致，均為壁厚2.5mm的Q235鋼材，由此制得適量的φ48mm鋼管；模板系統(tǒng)均為15mm厚的竹膠板；選擇H型鋼作為主龍骨，方木做為次龍骨。

4.3 支架的布置

（1）立桿布置。以頂板厚度為主要依據(jù)，分為兩種立桿布設方式。H≤1.3m，具體布設方式如表2所示。1.3m＜H≤1.8m，具體布設方式如表3所示。

（2）橫桿布置。按照1500mm的豎向間距依次設置橫桿，目的在于穩(wěn)定連接立桿。

（3）斜桿布置。每2步距依次設置一道斜桿，遵循豎向連續(xù)布置的原則。豎向斜桿布設工作量較大，在架體底層及頂層均要布置，此外還需在頂層設水平斜桿。

表2 H≤1.3m厚頂板底模板支撐體系布置表

表3 3m＜H≤1.8m厚頂板底模板支撐體系布置表

（4）剪刀撐布置。按照縱向間距為5步距的方式依次布置橫向剪刀撐，具體位置為隧道單洞橫跨中線處；縱向剪刀撐采取的是在架體外連續(xù)布置的方式。通過旋轉扣件穩(wěn)定剪刀撐，使其與立桿或水平桿形成緊固關系；以主節(jié)點位置為基準，調整旋轉扣件的位置，使其中心線與該基準的間距≤150mm。

（5）底座和頂托。配置可調底座，將其安裝在立桿底部，嚴格控制調節(jié)絲桿的外露部分，必須滿足≤300mm的要求；對于最底層水平桿的設置，要求該處的離地高度≤550mm。

（6）可調螺桿。可調螺桿置于立桿上端，該處與頂層水平桿的間距應控制在≤0.65m，在立桿連接套筒的作用下達到穩(wěn)定連接各立桿的效果；對于相同標高處的套筒接頭，錯開高度至少要達到75mm。

5 盤扣支架施工質量控制及過程監(jiān)測

5.1 施工質量控制

支架支撐體系是施工作業(yè)的關鍵基礎裝置，其對混凝土澆筑質量的影響較為顯著，需加強對支架施工全流程的質量控制，從源頭上消除質量問題。

支架包含多種類型的構件，各構件進場時均要組織質量檢測工作，不可出現(xiàn)銹蝕等質量問題，選取樣品并轉入試驗室做進一步地分析，以保證構件強度的合理性。嚴格依據(jù)工藝流程完成支架的搭設作業(yè)，操作人員不可隨意更改工藝參數(shù)或是調整作業(yè)流程。架體搭設遵循分層依次推進的原則，首層搭設過程中應設置橫桿插銷但暫不給予敲緊處理，完成該層的斜桿安裝作業(yè)后再通過錘子敲擊，使其具有足夠的穩(wěn)定性，鎖緊插銷鎖后做全面地檢查，若無誤即可進入上層架體的安裝環(huán)節(jié)。穩(wěn)定性是支架搭設作業(yè)的首要追求目標，操作人員需要及時檢查各部分的緊固情況，如盤口插銷、底座等，完整記錄各項檢查數(shù)據(jù)。拆除作業(yè)應有序落實到位，主要遵循先搭后拆的原則，以免對支架穩(wěn)定性造成不良影響[2]。

底板和縱梁的施工條件頗為復雜，在遇到坡度工程時施工難度將隨之加大，此時應通過木楔提高立桿底托的穩(wěn)定性。盤扣支架步距相對較大，為維持支架整體的穩(wěn)定性，則要加強對主楞撓度的控制，以型鋼為基礎材料較為合適，通過吊車與人工相結合的方式安裝到位。

5.2 施工過程監(jiān)測

施工期間應加強現(xiàn)場檢查，具體對象包括支架的沉降及位移情況等。混凝土澆筑期間伴有較明顯的擾動性，在此條件下支架更易發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，因此需及時檢查支架插銷的鎖緊情況，若存在異常則需及時調整。

5.3 實際施工效果

盤扣式支架采用熱鍍鋅浸鋅工藝，有效地防止了構件在使用期內因材料腐蝕而造成的承載力下降，確保了產(chǎn)品性能的一致。不僅如此，當前市場上的碗扣支架大多為銹蝕的碗扣件，無法滿足現(xiàn)行安全技術標準規(guī)定的3.5mm承重主立桿壁厚，總體承重主立桿壁厚為2.75～3.0mm，加之其內外表面銹蝕，導致承載力嚴重減少，故實際施工過程中往往存在一定的安全風險。然而，該工程所使用的盤扣式支架達到了3.5mm承重主立桿壁厚的標準，可滿足現(xiàn)行要求。

另外，盤扣式支架的方案低于傳統(tǒng)碗扣支架的費用。這是因為，其價格囊括了搭設、拆除、材料組織、材料運輸、現(xiàn)場施工、安全管理等全部環(huán)節(jié)，并由專業(yè)的施工隊伍來集中管理和施工，最大限度地降低了工程中腳手架專項的風險系數(shù)。除此之外，盤扣式支架使用新型設計的工字型鋁梁代替了方木，在減少前期成本投入的同時降低了施工成本[3]。

與碗扣式支架框架結構相比，盤扣式支架可形成穩(wěn)定的格構柱結構，這可以大幅度地提升腳手架的整體穩(wěn)定性，且因其結構計算模型簡單，很大程度地提高了設計方案的可靠性。

6 結束語

綜上所述，盤扣式支架兼具安全可靠、裝拆便捷、流程簡單、經(jīng)濟效益良好等多重特點，在隧道工程中的適用性較強，可以滿足工期、質量、成本等多方面的要求。在后續(xù)的工程建設中，施工單位需順時應勢，根據(jù)實際需求合理調整盤扣式支架的應用方法，充分發(fā)揮盤扣式支架在工程中的作用。