滿堂承插型盤扣支架系統在明挖順作法地鐵車站中的應用

楊士佳

(中鐵十六局集團第二工程有限公司,天津 300162)

隨著大中城市地鐵建設高速發展，地下車站快速高效美觀建造顯得尤為重要，城市建造安全文明施工要求更高。為確保地鐵車站質量安全進度指標，經過詳細市場調研及全面綜合方案對比，地鐵車站主體結構梁板構件現澆施工越來越多采用承插型盤扣式支撐體系，在地鐵車站施工中取得了良好的效果。

1 工程概況

天津地鐵10號線嶗山道站位于天津市嶗山道、雪山路路南，車站主體沿沙柳北路布置(平面圖見圖1)，為地下二層島式站臺車站。車站主體結構長203.0 m，標準段基坑寬度約20.7 m，采用兩柱三跨的現澆鋼筋混凝土箱型框架結構，結構高度13.51 m，站中心頂板覆土厚度為3.1 m，車站共設兩個出入口及兩個風道。

車站標準段頂板厚0.8 m、中板厚0.4 m、底板厚0.9 m(盾構井處底板厚度為1.0 m)，側墻0.7 m厚(盾構井范圍內的側墻稍厚，為0.8 m)，頂、中、底縱梁斷面為1 m×1.6 m、1 m×0.8 m 、1 m×1.8 m，中柱為1 m×0.8 m。該工程涉及到的較大截面梁主要集中在頂板上，頂板最大梁截面尺寸為1.95 m(寬)×1.3 m(高)，風道口位置，跨度7 m；頂板中間縱梁截面尺寸為1 m(寬)×1.7 m(高)，最大跨度9.75 m，中板最大梁截面尺寸為1 m(寬)×0.8 m(高)，最大跨度9.75 m。

對嶗山道站車站主體的梁、板的荷載情況進行調查，車站頂板及頂板縱梁、中板縱梁荷載為超過一定規模的危險性較大分部工程，混凝土荷載按照26 kN/m3，模板荷載按照1.2 kN/m2，施工活荷載按照3 kN/m2計算。

2 盤扣支架與碗扣支架綜合對比分析

2.1 安全和整體結構穩定性對比

地鐵車站梁板結構澆筑過程中支架以立桿軸心受壓為主且整體支架的穩定性非常關鍵。市場上地鐵車站梁板澆筑主要采用碗扣支架和盤扣支架兩種支撐形式。根據市場調研，碗扣支架立桿一般采用外徑48 mm，壁厚3.5 mm的Q235普通低碳鋼鋼管，但市場上非標碗扣鋼管居多，且使用周期長、周轉次數多、磨損嚴重，壁厚很難達到3.5 mm，且噴漆翻新鋼管多，存在壁厚不均勻、扭曲變形嚴重、碗扣缺失、存在裂紋等質量缺陷。承插型盤扣式鋼管支架安全技術規程在2010年開始實施，推廣使用較晚，市面上租賃站的盤扣鋼管構件大都保存完好，且因其采用Q345鍍鋅合金鋼，本身強度較高不易變形或生銹。盤扣鋼管立桿外徑60 mm,碗扣支架外徑48 mm,盤扣支架立桿截面積為碗扣支架的1.56倍，且Q345B低碳合金鋼比Q235普通碳鋼物理化學力學性能都顯著提高，最突出表現為強度提高、耐蝕性更強，在復雜地質濕度大腐蝕性強的苛刻施工環境中低碳合金鋼構件優勢更加明顯。經試驗證明，市場上的盤扣支架單桿極限承載力可達20 t。盤扣支架作為整體支撐系統時其立桿、橫桿、斜撐桿件的軸線交于一處，傳力路徑明顯。具有自鎖功能的插銷，將水平桿、斜桿、立桿可靠連接成一個整體，大大提高了接點的抗扭能力和支撐體系的整體穩定性。通過目測插入深度刻度線位置可迅速判定鎖緊插銷鎖緊程度，大大降低了盤扣支撐體系搭設過程質量控制及完成后的驗收難度。因此，從安全和整體結構穩定性上考慮，盤扣式支架優勢明顯。

2.2 經濟性對比

從支架租賃費、主次楞估計材料費、運雜費、搭拆人工費等成本進行綜合分析，以天津地鐵10號線嶗山道站工程為背景對兩種支架進行了詳細經濟對比分析。盤扣支架只有租賃費這一項略高于碗扣支架但市場調研發現租賃站往往有盤扣的主次楞骨架槽鋼及成型上下通道安全爬梯，卻很少提供碗扣支架主次楞所用的方木，施工單位需重新采購方木，且方木周轉率低，殘值低。盤扣支架因其斜桿承插自鎖功能設計使得安拆較為方便，安拆人工費降低，安拆節約工期的同時就節約了其他大型機械租賃費及項目管理成本，盤扣支架拆除退場時破損丟失率遠低于碗扣支架。綜合經濟對比不難發現盤扣式支架經濟性優于碗扣支架。

2.3 文明施工環境保護對比

盤扣支架采用熱鍍鋅后表面發銀灰金屬光澤，不僅防腐蝕而且美觀大氣，碗扣支架一般采用防銹漆噴涂，不僅防銹漆會導致環境污染，桿件有時存在噴涂不勻且部分裂紋桿件噴漆后不易發現存在質量隱患。盤扣采用立桿水平桿斜桿為整體的穩定結構，搭設簡單，成模塊型布置，美觀大方，且配有盤扣專用定型安全爬梯。爬梯與支架采用同一材質，整體穩定性高，整體美觀。碗扣支架依靠掃地桿、橫縱水平方向剪刀撐提高穩定性，搭設錯綜復雜，主次楞采用方木，支撐體系所處地面易殘留木屑造成環境污染且有發生火災風險。在城市地鐵車站施工中使用盤扣支架更有助于提升施工現場安全文明施工標準，更加有助于推動企業形象宣傳。

盤扣支架在安全整體穩定性、經濟性、整體形象等多方面均優于碗扣支架。

3 盤扣支架的具體實施方法

3.1 施工工藝介紹

城市明挖順作法地鐵車站模板工程部位主要包括：側墻模板、柱模板、梁模板、板模板。板、梁模板采用滿堂承插型盤扣式鋼管支架支撐。結構施工時先搭設側墻模板完成側墻澆筑施工，再搭設滿堂支架。

施工前根據不同地質水文條件及工程施工環境要求，充分進行市場調研開展方案比選，選定施工方法后制定專項施工方案按照程序報批，超規模危大工程需組織有關專家進行充分論證后施工。施工前按照專項方案支架布置圖進行測量放線，標出每個立桿中心位置，具體搭設工藝流程如圖2所示。

地鐵車站埋深較淺時采用明挖順作法施工，盤扣支架作為周轉臨時支撐材料在明挖順作法車站施工中應用廣泛。

1)開挖至基坑設計底標高，綜合接地及墊層完成后，施工底板及部分側墻防水。為防止底板與側墻處滲水，一般接縫不直接設置在底板與側墻交叉處，一般混凝土澆筑至底板腋角以上側墻高度0.5 m處。

2)待底板達到設計要求可拆支撐強度后(一般為設計強度的100%)，拆除第四道臨時鋼支撐，施工部分負二層防水層，開始澆筑側墻混凝土，注意此時施做高度要在第三道鋼支撐之下。

3)待側墻達到設計強度100%后，拆除第三道臨時鋼支撐，搭設滿堂承插式盤扣支架，施做剩余負二層防水層，澆筑剩余處側墻、中柱、中板及中板縱梁等部位混凝土。

4)待中板強度達到設計強度100%后，拆除第二道臨時鋼支撐，施做負一層防水層，澆筑側墻混凝土，側墻混凝土一般施做高度在頂板腋角下0.3 m左右。

5)待負一層側墻達到設計強度100%后，搭設滿堂承插式盤扣支架，施做剩余負一層側墻防水層，澆筑剩余負一層側墻、頂板、頂縱梁等部位混凝土。

6)明挖基坑第一道支撐一般采用鋼筋混凝土支撐，待頂板達到設計強度100%后拆除，施做頂板處防水層及抗浮梁。嶗山道地下車站采用明挖順作法施工，標準段和盾構井結構在豎向劃分為五個施工層，平面上分為九個施工段，車站主體分層分段澆筑，因此主體結構的模板及支架根據不同施工部位制定有針對性的施工方案，采取不同的支架搭設方案。

3.2 地鐵車站盤扣支架施工要點

1)盤扣支架立桿應嚴格按照測量定位位置安放，應配合施工進度進行搭設施工，一次搭設高度不易過高，不應超過相鄰連墻件以上兩步距。

2)連墻件應隨支架搭設高度上升在規定位置處設置，嚴格按照施工方案中載明部位設置，嚴禁任意拆除。

3)作業平臺應滿鋪腳手板，通道走廊作業平臺上應設置踢腳板，支架外側應設不低于1.2 m高防護欄桿，護欄應外掛密目安全網。

4)作業層與車站主體結構間的空隙應設置內側防護網，必要時設置雙側防護網。

5)當架體搭設至頂層時,外側立桿作為防護立桿應高出頂層架體平臺1.2 m以上。

6)頂板易產生裂紋，除嚴格設置變形縫外還要控制好頂板混凝土的施工質量，混凝土在終凝前的壓實、收漿、抹光、養生、拆模等每一個環節都至關重要。

7)底板與墻體接縫處易積水滲水，除按規定設置止水帶外，還要注意二次澆筑部位的鑿毛清理及其他防水工作。

8)為了保證梁板平整度，所用模板不低于20 mm。

9)設置合理預拱度及對關鍵構件處支架的模擬預壓是控制支架整體性、保證構件外觀和垂直度的關鍵。

10)盤扣支架施工過程中提前規劃防排水措施，防止雨季基坑積水未及時排出引起地基局部下沉從而影響支架支撐體系。

11)大型車站盤扣支架施工可分區搭設分區驗收，最后再整體性驗收，保證施工質量全面受控。混凝土澆筑采用泵送方式，樓板混凝土應連續水平，分臺階由邊墻分別向中線方向進行灌注，混凝土澆筑至標高,初凝前需要表面振搗器振搗一遍后再作壓實、收漿、抹面工作。

12)施工過程中，樓板上盡量不擺放零散支架、半成品鋼筋、模板等物料，確有施工需要時要均勻碼放，使受力合理。在沒有澆筑混凝土的模板上，物料荷載嚴格控制在25 kN/m2范圍內，不允許集中堆放，防止超過架體負荷能力，帶來安全隱患。施工過程中安全員、施工員對物料碼放情況隨時進行跟蹤和管理，及時將所需要的物料安裝到位，避免長時間在模板上放置。要求吊車司機按照少量、多次、均勻的原則調運物料，避免短時間內模板上物料積累過多，給架體帶來不利影響。搬運物料時，輕搬輕放，避免對架體造成沖擊作用。

13)高度在1.0 m以上的梁在支架搭設時，為消除支架間因構件混凝土重量引起的彈性形變沿梁跨度方向，按2次拋物線方程預留預拱度，跨中要預留0.3%預拱度。

4 結 論

通過對碗扣式鋼管腳手架、承插型盤扣式支架全面綜合對比，得出承插型盤扣支架比碗扣支架施工速度快、安全性強、整體穩定性高、外觀美觀大方、綜合成本低等優點。盤扣支架因其獨特的結構設計及材質升級，使得其單桿承載力及整體受力都趨于更加合理穩定。帶有刻度的插銷具有自鎖功能，目測即可檢驗搭設質量。滿堂盤扣支架體系標配上下頂板的安全爬梯，二者渾然一體美觀大方。每處節點配置斜桿，比碗扣支架橫縱向剪刀撐施工方便，整體穩定性更強。

天津地鐵10號線嶗山道站滿堂承插式盤扣支架體系安全成功實施，使該工程順利通過“天津市市級安全文明工地”驗收，車站梁板等構件垂直度、外觀均滿足設計及規范要求，順利通過“天津市海河杯優質結構認定”及“海河杯初評”。該支撐體系具有經濟效益良好、安全可靠、美觀大方、環保節材等顯著優點，隨著大中城市地鐵不斷發展，未來該方法在地鐵車站建設及各類城市建筑承重構件澆筑支撐施工中將得到普遍推廣應用。