基于盤扣式腳手架在地鐵車站高支模中的應用

王仁德

（中鐵十九局集團軌道交通工程有限公司，北京 100000）

城市軌道交通是我國城市化發展的重要組成部分，也是城市軌道交通建設的重要組成部分。隧道掘進機（TBM）具有快速、安全等特點，廣泛應用于國內城市軌道交通運輸工程。但是，當TBM 過站時，勢必會對地鐵站施工造成一定的影響。因此，為降低TBM 及相關設備對已建車站的沖擊，應選用適當的模板支撐體系。此時，盤扣式腳手架在地鐵車站高支模中可以發揮不可替代的作用。為此，有必要結合具體案例對其進行專項設計及施工工藝的要點進行分析。

1 工程概況介紹

蘇州地鐵七號線一期工程走向為由北向南，將相城區、工業園區及吳中區三個主要的城區連接起來，這條線路與現存的五條線路均可互相換乘，是蘇州地方交通網的主干。該地鐵線起于相城區的新通橋站，止于吳中區的湖東站，全線總長約58.5 km。該工程部分的招標范圍為三座明挖車站及三個盾構區間，本標段線路全長約32.7 km。

尹中路南站為地下二層島式車站。該站全長478.3 m，其中標準區寬度20.7 m，站臺寬度12 m，為兩層、兩跨的鋼架結構。在有效月臺的中間段，底部的埋設深度大約為16.9 m。該車站為明挖順層，部分蓋挖順層，頂部覆蓋土層厚度為3.1 m，整個車站占地25 812.16 m2。

澄湖東路站是蘇州軌道交通二號線24 個站點之一，同時也是未來11 號線的換乘站點。該站位于吳中區光福鎮，為地下二層島式車站，采用明挖順作法進行施工。該站標準節斷面的寬度為22.7 m，端頭井斷面的寬度為27.4 m，有效月臺斷面的寬度為14 m，有效月臺中部斷面的底部埋設深度為17.1 m。該站采取地下二層（換乘節點段三層）兩柱三跨封閉框架結構進行施工。車站施工總長度為262.6 m。車站采用明挖順作施工，車站基坑開挖分為三個階段進行：第一階段主要進行基坑支護和土方開挖；第二階段主要進行主體結構施工；第三階段主要進行車站附屬結構的施工。在局部跨車站中還會在其上設置預制蓋板，車站頂板的覆蓋厚度為3.0 m。

楓津路站是該線第25 個站臺，車站為地下二層島式站臺，站臺長度為186.3 m。標準區斷面寬度為30.2 m，端頭井口斷面寬度為32.55 m，底部埋設深度為19.9m。主樓采用二層、二柱、三跨封閉式框架，占地面積為14473.56m2。附屬結構具體包含了3個出入口和2 個風亭。除了1 號外掛風亭組外，其他結構均為車站頂板頂出。1 號出入口的位置為楓津路站北側地塊，位于北側地塊內的金山路和楓津路交叉口位置，北側金山路有楓津路小學、楓津路幼兒園等學校和居民區，南側地塊內有華冠汽車市場、中達物流中心等商業和居住區。2 號出入口位于東側地塊內，位于楓津路小學和楓津路幼兒園之間的道路上，東側緊鄰中達物流中心。3 號出入口位于西側地塊內，與2 號出入口垂直設置。

2 基于盤扣式腳手架在地鐵車站高支模的專項設計

2.1 設計原則及方法概述

設計時應遵循安全可靠，經濟合理，便于施工的原則。在滿足設計要求的前提下，應盡可能降低工程造價。在高支模施工中，為使高支模的施工實現安全、快速、優質的基本要求，施工單位應對高支模的設計、施工應予以高度重視。結合設計經驗，現就地鐵車站高支模的設計要點總結如下。

模板支撐系統是保證模板支撐系統安全穩定運行的重要基礎。主要包括腳手架和鋼管支撐兩部分。腳手架部分主要由立桿、水平桿、斜撐、剪刀撐及其他部件組成；鋼管支撐部分由鋼管和扣件組成，其中鋼管應符合國家標準《鋼管腳手架》（GB50233-2009）中的規定。因此，應當根據設計要求，以現行標準規范為依據。設計時應滿足工程實際要求，且需方便施工。為此，應當堅持技術先進合理，安全可靠，滿足承載力要求等基本點。設計要點中，應當注意與建筑結構或主體結構連接牢固；搭設合理，節點構造可靠；材料選用符合國家標準《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》（JGJ130-2011）中的規定。在施工過程中，要特別注意對模板支撐系統的檢查和維護。應經常檢查腳手架和鋼管支撐體系是否有損壞、變形；扣件和螺栓是否松動；操作平臺上的所有金屬部件是否有腐蝕現象；架體上的安全防護設施是否齊全；附著支承、斜拉桿、剪刀撐等連接件是否齊全；鋼絲繩是否松脫或損壞；架體上的各種鋼管模板支撐體系的布置是否合理。

2.2 支架構造

應用“型鋼門架+盤扣式手架”，所使用的門架均屬于Q23 鋼，包括125 b 工字鋼、250 mm×250 mm 型鋼兩種，采用承插型盤扣式腳手架。這種模板支撐體系主要有以下優點：一是節點抗扭能力強，滿足承載力要求；二是穩定可靠，不會因偶然荷載作用而變形；三是搭拆快捷，不受外界天氣等自然環境因素的影響；四是節約用鋼量，降低施工成本；五是使用壽命長，可以重復使用多次。通過對設計的持續優化，在上述車站的實際建設過程中，綜合考量各種因素，采用“型鋼門架+盤扣式腳手架”模板支撐體系。

在實際施工中，要注意每個鋼架之間的間隔是0.75 m。在車站橫梁及中柱的兩側，分別設置兩個密排鋼架，密排鋼架之間的間隔是0.375 m。125 b 工字鋼斜撐的使用，不僅有利于提高鋼門架整體穩定性，而且極大地減少受力節點剪力與彎矩。H 形立柱上，應用H250×250 立柱作為中板載荷的承重構件，工字鋼斜撐的應用，有利于提升其抗彎折性能，傳統的施工結構中，門架、混凝土因材質不同，常出現裂縫。因此為避免出現傾覆的情況，在橫向支撐地面上有必要增加一個縱向水平的鋼管。此鋼管長度為3.5 m，間隔為75 cm。在搭接時，應注意搭接長度不應比門架的間距小。

承插型盤扣式立桿前后距離設置為900 mm，左右距離設置為1 200 mm，根據中板梁支架，具備按照600 mm 設置。水平橫桿的步距為1.0 m，頂部橫桿的步距為0.5 m，當立桿的自由端大于650 mm 時，對其進行加強型調節。新增的橫向水平桿是在原有水平桿件的基礎上增加了一個橫桿，其步距（高）為750 mm，應用Φ48 mm×3.5 mm 鋼管搭建。其中，使用扣件連接鋼管，縱向水平桿采用承插型盤扣式扣件連接，設置1.0 m 高度，位于桿件的最下面，要求水平桿離地小于等于55 cm。

2.3 連接方式

按照型鋼門架結構特點不同，可包括7 個單元。采用螺栓或焊接方式連接節點，3～6 單元采用M22螺栓，余下的1 單元、2 單元采用焊接方式施工。采用螺栓方式焊接的連接的位置，型鋼間應增設直徑為24 mm 連接板。采用焊接的位置，須達到焊接質量標準，型鋼間須使用全角焊縫滿焊，焊接高度要求達到8 mm 以上，型鋼、支撐架間的焊縫高達要求達到6 mm 以上。

2.4 結構計算

應用有限元分析軟件midasGen2019 版計算結構，按照工程設計圖紙要求，構建有限元模型，對其截面強度、結構進行分析檢驗。從本項目的具體情況出發，對影響在支架上的載荷進行了分析：①腳手架載荷+頂板混凝土載荷取26 kN/m；②選擇11 kN/m 的中板恒荷載；③以5 kN/m 為中心板活荷載；④將18 kN 用于中間縱梁上的兩個中心的恒定載荷；⑤以2 kN 為活載荷。從以上結果可以看出，在基礎組合的情況下，立柱底部的最大垂直反作用力達到209 kN，對角線支撐的最大垂直反作用力達到192 kN，鋼梁末端最大垂直作用力達到37 kN，在各項合力的作用下，結構組合應力須達到相關設計強度要求，不能存在過應力結構。結構節點垂直點最大位移量-12 mm，略小，對比發現，方案繞跨比1/288。

3 基于盤扣式腳手架在地鐵車站高支模的施工工藝

3.1 預埋連接鋼板

仰拱側墻實際澆筑過程中，采用混凝土澆筑的緣故，需對兩邊墻體連接處鋼筋、鋼板進行焊接。為此，在施工前應利用全站儀對連接鋼板的埋設位置進行測量，隨后預埋。需要注意的是，靠近側墻位置的預埋鋼板應緊挨模板，仰拱預埋鋼板表面處于水平位，保持與混凝土表面一致。待混凝土完成澆筑后，需對埋設于鋼板上殘留混凝土進行清理，防止因此而生銹。

3.2 H 型鋼柱搭設

采用16 t 吊機進行H 型鋼柱豎向吊裝。在實際的吊裝過程中，必須保證豎向立柱、仰拱預埋部件之間的精準對接。在豎向吊裝前，先用全站儀重新測量仰拱預埋板的標高，如發現標高不夠，可以在柱腳和仰拱的連接板之間加一塊鋼板，隨后用滿焊接的方法來連接。如果標高太高，就需要對柱子做相應的裁剪，以減小立柱的高度。同時，在此過程中也要考慮到預留的沉降量。另外，在立柱安裝時還要考慮型鋼門架的頂部標高、設計標高、立柱截面尺寸與混凝土柱截面尺寸之間的偏差。在立柱安裝完成后，首先要確保其垂直度達到設計和規范要求。根據《建筑工程施工質量驗收統一標準》（GB50303-2015）第8.5.1 條規定：“柱垂直度偏差應符合下列規定：（一）H/10 m 以上柱垂直度偏差應不大于1%；在H/10 m 以下柱垂直度偏差應不大于1%。”因此，當柱高H 大于或等于10 m 時，柱軸線垂直度允許偏差等于H 除以1 000，當柱高低于10 m，偏差不得超過25 mm。

3.3 工字鋼桁架安裝

作業平臺架設好以后，方可進行工字鋼桁搭設。采用水準儀對出型鋼架頂面標高，同時放線，而后依據放線情況，搭設工字鋼桁。在工字鋼桁各個單元支撐安裝過程中，嚴格控制軸線位移，切勿出現碰撞，對于緊挨地面的結構，接觸面需達到70%，在整個施工的過程中，對構件之間的連接要出現碰撞的情況發生，同時，要謹防相應的構件發生位移。在該工字鋼桁架的使用過程中，一旦結構部件在焊接過程中，因為誤差而出現連接失誤，應使用板料進行焊接。

3.4 盤扣式腳手架搭設

盤扣式腳手架的搭設包括支架寄出與支撐搭設兩個方面。支架基礎一般為水泥混凝土，底座大多是平坦的，沒有墊片，可直接使用底部支撐；一旦局部空洞需要墊板時，在條件允許的情況下，可先采用方木、木楔等結構墊平、壓實。根據傳統的施工要求，以200 mm×50 mm 木板為宜。支撐搭設方面，選擇從中間到兩邊方式進行搭設，按順序依次安裝，中下部安裝時應搭設拉桿，上部需搭設可調式頂托。

對于可調節的底座而言，上托螺桿的伸長不大于200 mm，插進直桿的長度不少于150 mm。可調托座從頂部橫梁伸出的高度不應大于650 mm，螺桿露出的高度不應大于400 mm，可調托座與豎梁的高度不應小于150 mm。

連續豎向剪刀撐的布置形式分為兩種，一種是在支架的外側周邊及內部布置，另一種是在支架的掃地桿、豎向剪刀撐頂部交點平面上布置。剪刀撐桿件底部頂禁地面，寬度不得低于3～5 m，與相關支架夾角不得少于45°～60°。

4 結束語

型鋼門架不僅具有節點少、結構簡單的特點，而且方便加工，安裝效率高，更為重要的是型鋼門架占地面積少，對地基要求低，具有很強的適應性。文章以蘇州地鐵七號線一期工程為例，分析盤扣式腳手架在地鐵車站高支模建設中的具體應用。通過對上述案例的詳細分析，理清了盤扣式腳手架的專項設計與施工工藝要點。盤扣式腳手架的應用，既保證了施工的連續性，又避免了窩工現象的發生。不僅有助于確保施工的持續性，而且防止窩工，有效緩解工期緊張壓力，極大地提高經濟效益，對類似工程施工起到較好的參考價值。