承插盤(pán)扣式鋼管支撐在地鐵高支模中的應(yīng)用研究

黃紅宇

（中交四航局第五工程有限公司）

在建筑模板支撐體系中，扣件式鋼管支撐應(yīng)用普遍，但存在搭設(shè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率低、配件易丟失等風(fēng)險(xiǎn)，給建筑工程施工帶來(lái)不便。承插盤(pán)扣式鋼管支撐是一種新型的高支模支撐，由立桿、可調(diào)螺桿、水平桿、斜桿等部分組成，通過(guò)套筒承插和楔形插銷(xiāo)等方式連接，具有鋼量小、搭設(shè)效率高、承載性能優(yōu)異、安全可靠等特點(diǎn)。在地鐵線段運(yùn)用庫(kù)中采用承插盤(pán)扣式鋼管支撐，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件加工、安裝和應(yīng)用，能夠滿足地鐵線段運(yùn)用庫(kù)大跨度空間模板支撐要求，為地鐵線段運(yùn)用庫(kù)施工奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 工程概況

本工程為福州市軌道交通2 號(hào)線一期工程BT 項(xiàng)目竹岐停車(chē)場(chǎng)項(xiàng)目，項(xiàng)目位于福州市閩侯縣竹岐鄉(xiāng)蘇洋村。根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求，本工程設(shè)有運(yùn)用庫(kù)、綜合樓等8棟單體建筑，建筑面積達(dá)42558m2，建筑層數(shù)為1～3 層，建筑高度最大為8.5m（局部為10.5m），地面墊層頂標(biāo)高為-1.5m，墊層為150mm 厚C15 混凝土，蓋板底標(biāo)高為+8.33m，單體建筑中高支模最大搭設(shè)高度為運(yùn)用庫(kù)9.83m。經(jīng)技術(shù)研究論證，高支模施工難度大、施工周期短，如采用扣件式腳手架支撐方式難以滿足施工設(shè)計(jì)要求，經(jīng)研究驗(yàn)證，運(yùn)用庫(kù)采用承插盤(pán)扣式鋼管支撐架，其余采用碗扣式鋼管支撐架。

2 承插盤(pán)扣式鋼管支撐設(shè)計(jì)與驗(yàn)算

2.1 承插盤(pán)扣式鋼管支撐設(shè)計(jì)思路

本工程中，通過(guò)工廠標(biāo)準(zhǔn)化加工承插型盤(pán)扣支撐架構(gòu)件，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后快速拼裝形成安全穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系，桿件節(jié)點(diǎn)采用盤(pán)扣承插連接方式，立桿采用套管承插連接方式，水平桿和斜桿采用桿端扣接頭卡入連接盤(pán)方式，并使用楔形插銷(xiāo)快速連接，從而在施工現(xiàn)場(chǎng)形成結(jié)構(gòu)幾何不變結(jié)構(gòu)體系，并借助可調(diào)底托調(diào)節(jié)架體支撐高度。本工程采用的鋼管支持分為兩種類(lèi)型，即重載型和標(biāo)準(zhǔn)型，其承重立桿材質(zhì)均為Q345,重載型立桿外徑60mm，壁厚3.2mm，主要用于超重荷載支撐體系；標(biāo)準(zhǔn)型立桿截面尺寸外徑為60mm，壁厚3.2mm。水平桿、斜桿截面尺寸外徑為48mm，壁厚為2.5，采用配套A-ST-500型號(hào)可調(diào)托座，采用配套A-XT-500 型號(hào)可調(diào)底座。

根據(jù)運(yùn)用庫(kù)主體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及空間情況，板下支架立桿考慮間距縱向、橫向間距均為0.9m，支撐立桿步距為1.2m，主要應(yīng)用于樓板底部支撐及梁立桿水平支撐連接。掃地桿與地面基準(zhǔn)距離不超過(guò)400mm。插入立桿可調(diào)托撐和可調(diào)底座長(zhǎng)度均大于150mm，立桿頂部自由端伸出頂層水平桿可調(diào)托撐懸臂長(zhǎng)度小于650mm?？紤]到運(yùn)用庫(kù)結(jié)構(gòu)凈空間高度超過(guò)8m，為增強(qiáng)支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在底層、中間和上部各設(shè)置1 道水平剪刀撐。

2.2 盤(pán)扣式支撐架驗(yàn)算

根據(jù)《建筑施工承插型盤(pán)扣式鋼管支架安全技術(shù)規(guī)范》計(jì)算方式，借助PKPM 施工計(jì)算軟件對(duì)支撐體系進(jìn)行驗(yàn)算，工程參數(shù)取值包括：盤(pán)扣支撐用立桿鋼管材料強(qiáng)度取值300N/mm2，水平桿鋼管材料強(qiáng)度取205.0N/mm2，鋼管材料強(qiáng)度折減系數(shù)取1.00。立桿鋼管規(guī)格為Φ60×3.2×1500，橫向水平桿鋼管規(guī)格為Φ48×2.5×1740，縱向水平桿鋼管規(guī)格為Φ48×2.5×1140，橫跨水平桿鋼管規(guī)格為Φ48×2.5×1140，樓板厚度取15mm，剪切強(qiáng)度以1.4N/mm2，抗彎強(qiáng)度12.0N/mm2，彈性模量6000.0N/mm2。方鋼管剪切強(qiáng)度125.0N/mm2，抗彎強(qiáng)度215.0N/mm2，彈性模量206000.0N/mm2。模板自重取0.20kN/m2，混凝土鋼筋自重25.10kN/m3?；炷琳駬v荷載取值為1.00kN/m2，施工均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值系統(tǒng)取值0.00kN/m2。地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值系統(tǒng)取值130kN/m2，基礎(chǔ)底面擴(kuò)展面積系統(tǒng)取值0.250m2，地基承載力調(diào)整系數(shù)系統(tǒng)取值0.40。以此計(jì)算如下：

截面抗剪強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果值T=1.441N/mm2＜設(shè)計(jì)值[T]=125.00N/mm2，最大變形量計(jì)算結(jié)果結(jié)果值v=0.494mm＜龍骨的最大撓度值，立桿的穩(wěn)定性計(jì)算值σ=99.095N/mm2，σ＜設(shè)計(jì)值[f]=300.00N/mm2，澆筑時(shí)抗傾覆驗(yàn)算值MT=7.053kN.m＜設(shè)計(jì)值MR=29.366kN.m，基礎(chǔ)承載力計(jì)算值fgk=130.00kPa。以上各項(xiàng)計(jì)算值均滿足設(shè)計(jì)要求。

3 承插盤(pán)扣式鋼管支撐施工

3.1 承插盤(pán)扣式鋼管支撐施工工序

承插盤(pán)扣式鋼管支撐搭設(shè)流程為：基礎(chǔ)施工→梁柱結(jié)構(gòu)平面位置測(cè)量放樣→支撐體系搭設(shè)→模板安裝→頂托標(biāo)高復(fù)核與調(diào)整→支撐架加固→支撐架驗(yàn)收。

3.2 基礎(chǔ)施工

在支撐體系施工前，為確保高大模板支撐體系穩(wěn)固、牢靠，應(yīng)找平支撐體系基礎(chǔ)。本工程中，立桿基礎(chǔ)已是鋼筋混凝土基礎(chǔ)，不需要考慮鋼管支撐沉降問(wèn)題，但應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注基礎(chǔ)防滑和平整度處理，防止因基礎(chǔ)不平整而出現(xiàn)傾斜，影響鋼支撐搭設(shè)安全和施工安全。本工程中，在鋼管支撐施工前，先由專(zhuān)業(yè)測(cè)量人員對(duì)腳手架搭設(shè)基礎(chǔ)標(biāo)高進(jìn)行測(cè)設(shè)，確認(rèn)腳手架基礎(chǔ)有無(wú)偏差，如存在偏差則在立桿下墊設(shè)相應(yīng)厚度的木方。同時(shí)，為防止立桿滑移，在立桿基礎(chǔ)上鑿除深度為1cm 孔洞，并將立桿插入孔洞中，提高立桿基礎(chǔ)穩(wěn)定性。

3.3 測(cè)量放樣

為合理確定模板安裝位置，提高高支模支撐體系的安裝精度，應(yīng)在樓面彈出梁、板位置控制線，并標(biāo)記出立桿安裝位置。然后，彈出柱模板支撐軸線、梁位置和水平先并安裝柱頭模板。

3.4 支撐架豎向結(jié)構(gòu)搭設(shè)

在支撐架豎向結(jié)構(gòu)搭設(shè)時(shí)，首先搭設(shè)縱向掃地桿，然后依次安裝立桿、縱向水平桿、橫向掃地桿和橫向水平桿，再依次安裝第2 步縱向水平桿和橫向水平桿，并重復(fù)安裝至模板標(biāo)高。每根立桿底部應(yīng)設(shè)置可調(diào)方鋼管，方鋼管規(guī)格為40×40mm，間距200mm，梁頂托采用方鋼管40mm×80mm×3mm。立桿采用套管連接，在同一水平高度內(nèi)相鄰立桿連接位置應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，錯(cuò)開(kāi)高度應(yīng)大于600mm。當(dāng)立桿基礎(chǔ)不在同一高度時(shí)，可采用扣件式鋼管桿件連接的方式進(jìn)行搭設(shè)。為確保支撐體系的穩(wěn)定性，支撐樓面板、屋面板的立桿間距與支撐梁模板的立桿間距應(yīng)成倍數(shù)關(guān)系。本工程中，模板支架搭設(shè)高度為9.7m，立桿布置縱向間距、橫向間距均按1.20m 布設(shè)，步距按1.5m 布設(shè)（如表1 所示）。在架體搭設(shè)過(guò)程中，如施搭設(shè)條件限制，立桿步距小于1m～2m 且頂層水平桿與底模距離小于650mm 時(shí)，應(yīng)將水平桿、立桿與對(duì)應(yīng)的盤(pán)扣扣緊，以4 根立桿為1 組，第1 道橫桿安裝后先不要緊固，待第2 道橫桿插入后再使用小錘敲緊。

表1 盤(pán)扣支撐架設(shè)置

3.5 頂托標(biāo)高復(fù)核與調(diào)整

在支撐體系安裝完成后，可根據(jù)模板安裝控制線安裝樓面板模板和梁模板。模板支撐立桿頂部水平桿至模板支撐點(diǎn)距離應(yīng)控制在650mm 以內(nèi)，絲桿外露長(zhǎng)度應(yīng)小于200mm，可調(diào)托座插入立桿長(zhǎng)度應(yīng)大于絲桿長(zhǎng)度的2/3（如圖1 所示）。

圖1 可調(diào)托座伸出端長(zhǎng)度

3.6 支撐架加固

為提高高支模支撐體系的穩(wěn)定性，應(yīng)合理布設(shè)剪刀撐。針對(duì)本工程大跨度空間模板支撐的實(shí)際情況，部分支撐體系周邊結(jié)構(gòu)無(wú)可靠拉結(jié)時(shí)，應(yīng)在支撐體系外圍連續(xù)布設(shè)豎向剪刀撐，剪刀撐間距和單幅剪刀撐寬度應(yīng)控制在4～5m 范圍內(nèi)。本工程中，分別在架體上部、中部和底部連續(xù)布設(shè)3 道剪刀撐，剪刀撐搭設(shè)方式符合《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ 130 的相關(guān)要求。

3.7 支撐體系驗(yàn)收

在高支模搭設(shè)完成后，應(yīng)組織開(kāi)展專(zhuān)項(xiàng)驗(yàn)收，驗(yàn)收內(nèi)容主要包括：可調(diào)底托插入立桿深度應(yīng)大于150mm，可調(diào)底托與基礎(chǔ)接觸良好，無(wú)虛接現(xiàn)象；可調(diào)頂托插入立桿深度應(yīng)大于200mm，并與梁支撐點(diǎn)、樓面板支撐點(diǎn)接觸良好，無(wú)懸空現(xiàn)象；立桿綜合布置間距應(yīng)與設(shè)計(jì)方案一致，垂直度良好；水平桿插銷(xiāo)敲緊，縱向、橫向間距與設(shè)計(jì)方案一致；掃地桿高度應(yīng)控制在400mm 以內(nèi)。此外，應(yīng)對(duì)剪刀撐布設(shè)效果進(jìn)行檢查，確保高支模體系的安全牢固。

3.8 鋼管支撐使用維護(hù)

在運(yùn)行庫(kù)模板施工和養(yǎng)護(hù)期間，嚴(yán)禁擅自拆除支撐架體結(jié)構(gòu)桿件，如與分項(xiàng)工程施工沖突，需修改專(zhuān)項(xiàng)工程，并在制定相應(yīng)措施后報(bào)項(xiàng)目組批準(zhǔn)方可實(shí)施。在高支模使用過(guò)程中，為防止模板支撐承插結(jié)構(gòu)出現(xiàn)松動(dòng)問(wèn)題，應(yīng)安排專(zhuān)人定期檢查支撐體系，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)立即停止施工，并組織施工人員撤離，防止施工安全事故的發(fā)生。在混凝土澆筑施工前，應(yīng)對(duì)承插盤(pán)扣式鋼管支撐體系進(jìn)行全面檢查，并安排專(zhuān)人對(duì)混凝土澆筑施工進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄，防止因支撐體系出現(xiàn)問(wèn)題而影響整體澆筑施工。此外，還應(yīng)當(dāng)定期檢查支撐體系桿件、連接件、加固件、剪刀撐的檢查和維護(hù)，提高支撐體系整體性和穩(wěn)定性。

3.9 鋼管支撐拆除

在運(yùn)用庫(kù)梁、板結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后，應(yīng)嚴(yán)格按支撐體系專(zhuān)項(xiàng)方案進(jìn)行拆除。為避免支撐體系出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問(wèn)題，應(yīng)根據(jù)運(yùn)用庫(kù)梁、板支撐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理劃分拆除區(qū)域和拆除順序，先從梁、板頂托結(jié)構(gòu)開(kāi)始拆除，并逐層向下拆除，嚴(yán)禁上下同時(shí)拆除和先拆除立桿的行為。為確保施工安全，提高承插盤(pán)扣式鋼管支撐構(gòu)件周轉(zhuǎn)次數(shù)，支撐體系拆除過(guò)程中嚴(yán)禁拋擲構(gòu)件。

4 承插盤(pán)扣式鋼管支撐應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

通過(guò)在地鐵線段運(yùn)用庫(kù)中采用承插盤(pán)扣式鋼管支撐體系，提高了高支模施工效率，縮短了施工周期，經(jīng)濟(jì)效益良好。同時(shí)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化加工和安裝承插盤(pán)扣式鋼管支撐構(gòu)件，支撐結(jié)構(gòu)承載力性能良好，減少了支撐體系中的螺栓、扣件等配件，便于運(yùn)輸、清單和轉(zhuǎn)運(yùn)，提高了支撐體系構(gòu)件周轉(zhuǎn)效率。

5 結(jié)語(yǔ)

在地鐵線段建筑工程項(xiàng)目中，施工周期短、施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高，對(duì)施工技術(shù)選擇與應(yīng)用提出了較高的要求。作為一種新型的模板支撐結(jié)構(gòu)，承插盤(pán)扣式鋼管支撐能夠承受彎矩、沖剪和扭矩作用，工程實(shí)踐應(yīng)用效果顯著，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效果。通過(guò)本工程應(yīng)用，施工企業(yè)積累了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在保障項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上，提高了企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。