方圓扣在高架車站框架柱施工的應用技術研究

劉 強，崔 詠

（1.中鐵十六局集團城市建設發展有限公司，北京 100018；2.國家軌道衡計量站，北京 100081）

0 引言

隨著我國軌道交通的發展，高架車站日益增多，有些車站設計時為適應城市已有道路交通、減少原有城市規劃改動，將部分軌道與原有道路重合，為降低路面交通與軌道交通的互相影響，地面層采用截面尺寸較大的框架柱架空，用綠化帶對框架柱進行隔離保護。框架柱直接暴露于道路中，其防撞能力和外觀質量尤為重要。設計上能夠從建筑材料上提高其強度質量，而施工過程中外觀質量的控制成為目前亟待解決的問題，模板加固方式成為解決這一問題的關鍵。

1 工程概況

鄭州機場至許昌市域鐵路工程是中原城市群城際軌道交通網的骨干線路，線路銜接新鄭機場、鄭州航空港區，貫穿中原城市群鄭州-許昌產業帶的核心區域。其中許昌段［1］，線路北端起于鄭州、許昌市界，南端止于許昌東站，線路長 33.693 km，其中高架線長 27.894 km，設站 11 座。各車站總建筑面積 118 870.03 m2，其中單體車站建筑面積 7 926.46 m2，檐高 14.2 m，地上 3 層［2］。高架車站采用橋-建完全合一型，高架車站 7 座，框架柱 165 根，框架柱截面尺寸分別為 3 000 mmh2 200 mm，3 000 mmh2 000 mm，3 200 mmh1 800 mm，1 800 mmh1 800 mm，1 800 mmh1 400 mm，1 400 mmh1 400 mm，柱高度有 12 m、9 m 兩種。

2 方圓扣及其優勢

2.1 方圓扣組成

方圓扣由兩部分組成，鍍鋅卡板和楔形鐵片（也稱斜鐵），一套方圓扣包含 4 個單片的彎頭卡板及其配套定制專用的輔助卡箍和楔形鐵片，卡板一端呈 180e的折彎造型，在長度方向上有兩排間隔相同、錯落有序的限位孔，楔形鐵片穿過固定限位孔將限位套和卡板形成固定體系對模板進行固定［3］，如圖 1、圖 2 所示。

圖1 方圓扣組成實物圖

圖2 方圓扣拼裝圖

2.2 方圓扣加固優勢

方圓扣加固體系可依據加固對象的尺寸自由調節卡箍位置，適用性較強，廣泛用于截面尺寸較大和截面尺寸種類較多的矩形框架柱，同時方圓扣加固體系無需螺栓進行柱中加固，拆模后柱體表面無螺栓孔，觀感質量較高［4］，具有較高的推廣應用價值。

1）施工質量。加固體系剛度大，柱體尺寸標準，中間不需要加設對拉螺栓，拆模后柱體表面光潔，無螺栓孔，無需后期修補，提升了混凝土表面的觀感質量。

2）適用性。一卡多用，方圓扣解決了柱體變徑問題，實現了一套方圓扣打造不同直徑方柱的目的。只要調節卡件的尺寸即可。

3）可操作性。安裝簡單，操作簡便。方圓扣加固體系為定型化體系，安裝程序簡單，施工過程中，無需使用穿墻絲、穿墻管，無需模板打孔，且自重較輕，只需兩人就能對方柱進行緊固；拆卸時，將卡箍退出，取下限位套，兩塊卡板自然分離［5］。

4）施工速度。定制型方圓扣運抵施工現場即可加固，極大縮短了前期的準備工序；該體系只需要兩人即可完成加固，相同柱高條件下，安裝速度可提高到傳統緊固的 3～4 倍，既節約人工，又縮短工期，提高施工速度。

5）經濟性。模板無需打孔，即可加固，增加了模板的可周轉次數，節約材料，降低材料費；施工速度提高，節約人工，降低人工費。

3 柱模板加固方案

3.1 設計方案

在昌盛路站車站主體結構地面層框架柱的施工時，針對截面尺寸 3 000 mm 以內的無剪力墻等相連的獨立柱采用方圓扣加固。符合要求的框架柱采用木模板+木方+方圓扣加固的方式，面板材料為 15 mm 厚優質覆膜木膠板，次楞為 50 mmh100 mm 松木矩形木枋，豎楞采用方木，寬度為 50 mm，高度為 100 mm，柱寬度方向設置 10 個豎楞，柱高度方向設置 9 個豎楞［6］；方圓扣進行加固緊固，方圓卡具（10 #）帶一道側板，間距 250 mm；具體結構如圖 3、圖 4 所示。

圖3 框架柱加固平面示意圖（單位：mm）

圖4 框架柱加固立體示意圖

3.2 框架柱模板施工過程

3.2.1 模板制作

模板加工時，每片都設置一個折口，延柱長邊方向模板的最外側木次楞，各超出模板邊緣 15～20 mm 釘牢靠。柱短邊方向模板最外側木次楞對齊模板邊緣拼裝，不但便于安裝，而且能夠起到校直柱模的作用并有效防止跑漿、漏漿。

3.2.2 模板安裝

安裝方柱模板時，當柱高度上由兩節及以上的模板拼成時，模板的上下連接處的兩塊模板需要錯開安裝，錯開高度 10 cm，模板長短上下錯位插接，保證方柱體的垂直性和整體性。在錯位安裝時，利用錯位安裝法進行現場安裝，如圖 5、圖 6 所示。木模板及背楞加工，需控制加工質量，尺寸偏差需符合規范要求。

圖5 折口做法示意圖

圖6 錯縫口安裝示意圖

3.2.3 方圓扣加固件安裝

1）準備好一套方圓扣加固件，將 4 片單彎卡板及 4 片卡箍按加固形式整理出來進行試組裝。

2）加固件安裝采用從低至高的順序，先量出離地 150 mm 位置，并在模板兩側木方上標記安裝位置，將準備好的緊固件安裝在標記的方柱模板處。

3）為方便安裝，在上述標記處安裝輔助支架，支撐單彎卡板。先將第一片單彎卡板彎頭朝上緊貼在模板的一側，相應的沿該卡板彎頭端穿入第二片單彎卡板［7］，保證兩片單彎卡板的水平高度一致，第二片單彎卡板放置時彎頭向下，同樣緊貼在模板的一側，水平放置在輔助支架上。

4）將第三片單彎卡板彎頭朝上穿入第二片卡板的直端時，相應的第四片單彎卡板彎頭向下穿入第三片單彎卡板的彎頭處，保證 4 片單彎卡板各自的彎頭端與相鄰卡板直端相卯合，且均處于同一水平高度上，緊貼在框架柱模板的四邊，水平置于輔助支架上。

5）卡箍連接需咬合到位，確保卡箍內緣緊貼模板的外緣，以達到緊固前定位準確。若出現咬合不到位情況，則需要調整卡箍位置。

6）完成單彎卡板穿插后，將楔形鐵片緊貼彎頭端外緣限位孔依次插入其中，然后進行加固，加固完成后，將輔助支架拆除即可。拼裝完成后效果圖如圖 7 所示。

圖7 拼裝完成效果圖

7）根據設計方圓扣的間距，重復以上步驟，向上依次安裝方圓扣加固件。柱方圓扣卡箍間距參數如表 1 所示。

表1 柱方圓扣卡箍間距參數表

柱高度大于 3 m 時，參考表中兩列間距實行。如方柱尺寸為 500 mmh500 mm，高為 5.8 m。底部加密區為 5.8-3=2.8 m，卡箍間距為 350 mm，方柱上部 3 m，卡箍間距 400 mm。柱高≤3 m 時，卡箍間距參照右側非加密區卡箍間距實行［8］。

8）整顆框架柱的方圓扣加固件安裝完成后，整體校正并加固楔形鐵片以完成模板安裝加固。加固完成效果圖如圖 8 所示。

圖8 加固完成效果圖

3.3 施工注意要點

1）高度方向上需要模板拼接時，連接處的兩塊模板需要錯開安裝，既能增加模板穩定性，又能避免混凝土接縫貫通，提高柱體的垂直度和整體性，保證柱體的外形美觀和強度質量。

2）為確保模板整體穩定性，框架柱上下模板接縫位置需設一道加固件。

3）當框架柱柱高＜6 m 時，可以一次加固，混凝土澆筑時注意控制澆筑速度，分兩次澆筑；柱高≥6 m 時，需分兩次加固，兩次混凝土澆筑施工。

4）確保柱模板平整度垂直度滿足要求，框架柱柱模背楞方木厚度必須尺寸一致。

5）保證加固件的水平放置；注意加固件的放置順序以及加固件彎起的方向。

6）在模板加固過程中，模板拼裝必須平整嚴密，在模板與面層混凝土接縫處須用砂漿填塞。模板加固過程中必須嚴格控制其軸線位置、模板內部尺寸、垂直度、表面平整度以及相鄰模板表面高差，確保符合設計規范要求［9］。

7）框架柱模板安裝加固完成自檢合格后，報監理工程師驗收，嚴格按照驗收程序檢查并做好原始記錄，驗收合格方可進行混凝土澆筑。

3.4 實施后效果

方圓扣加固體系模板拆除后，柱體尺寸標準，表面光潔平整，無跑漿、漏漿現象，無穿墻孔，無需二次加工，觀感質量較好，如圖 9 所示；傳統加固體系模板拆除后，柱體尺寸誤差較大，有穿墻孔，需要后期填補，柱子表觀質量及實測質量較差，如圖 10 所示。

圖9 方圓扣加固體系拆模效果圖

圖10 傳統加固體系拆模效果圖

4 經濟效益分析

以一顆 1 800 mmh1 600 mm 框架柱為例，工期為 3 d，計算單位高度（1 m）綜合費用，將該加固體系與傳統加固體系從人工費、材料費及其他費用進行對比分析。經濟效益對比分析如表 2 所示。

通過表 2 中對比可以看出，采用方圓扣加固體系比采用傳統加固體系，材料費增加了 15.89 元，人工費減少了 100 元，其他費用減少了 30 元?？傇靸r對比顯示，對于單顆框架柱，節約成本 114.11 元，成本降低約 45 %。

表2 經濟效益對比分析表

以其中一個車站昌盛路站為例，共有 18 顆1 800 mmh1 600 mm 框架柱，其中 14 顆高度約為 9 m，4 顆高度約為 12 m，采用傳統加固體系，成本約為 4 4126.4 元，采用方圓扣加固體系，成本約 24 271.26 元，節約成本 19 855.14 元。6 座標準高架站地面層框架柱均采用方圓扣加固體系，分為 2 個流水施工段周轉施工，共計節約 124 815.42 元，成本降低約 49 %。綜上可見方圓扣加固體系更加節約成本，其經濟效益顯著。

5 結語

方圓扣模板加固體系在本工程中的應用既保證了框架柱的外觀質量，同時安拆簡單快捷，又節約了人工、縮短了工期；方圓扣模板加固體系一卡多用，根據框架柱尺寸靈活調節，加之無需在模板上穿孔，模板可多次周轉使用，減少了材料的浪費，提高輔助材料的利用率，滿足綠色施工的要求；方圓扣無須在施工現場加工，保證現場安全文明施工［10］。該體系在工程中的應用充分證明其良好的社會效益和經濟效益，尤其是在高架車站工程中的應用效果更加明顯。Q