超長微小型鋼筋混凝土管涵“工”字型可移動支模架概述

王 帥，趙佑橋，楊廣田，李 超，黨利光，薛 棟

（中國建筑第五工程局有限公司，湖南 長沙 410000）

目前工程中大都采用現(xiàn)有的扣件式鋼管[1]、盤扣和輪扣支模架工藝，但是該工藝搭設(shè)過程復(fù)雜，效率低下，各種材料長期租賃價格昂貴，盤扣和輪扣在微小型鋼筋混凝土管涵中沒有合適的模數(shù)，并且其安全設(shè)計一般情況下均由施工單位設(shè)計完成，缺乏專業(yè)嚴謹?shù)挠嬎鉡2]，因此存在較大的安全隱患。在工作面狹窄的微小型鋼筋混凝土管涵中搭設(shè)現(xiàn)有的傳統(tǒng)扣件式鋼管、盤扣和輪扣支模架時，因工作面狹窄，人工操作極不方便，施工工效低下，混凝土澆筑完成后，材料周轉(zhuǎn)困難。鑒于此，針對本項目隧道頂板支模，提出一種可移動支模架，有效解決了上述問題，取得了較好的工程效益。目前，相關(guān)發(fā)明和實用新型專利國家知識產(chǎn)權(quán)局已受理。

1 工程概況

中國移動（河南）數(shù)據(jù)中心二期土建工程總建筑面積為107 080.16 m2，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，本工程包含B03、B04、B05、B06 機房樓、A01 維護支撐用房及C02 動力中心共6 棟單體建筑及設(shè)置在主樓周邊的電纜隧道組成。本工程電纜隧道由1#母聯(lián)隧道、2#母聯(lián)隧道、886 m 長單邊電纜隧道和292 m 長雙邊電纜隧道組成，間距約每50 m 設(shè)一個工孔，隧道各尺寸見表1。

表1 隧道尺寸

本工程隧道緊鄰邊坡、施工工作面狹窄，工期緊張，采用現(xiàn)有的扣件式鋼管[1]、盤扣和輪扣支模架安全風險高，效率低，材料不易周轉(zhuǎn)，人工、機械費用高，混凝土澆筑質(zhì)量難以保證[3]。鑒于此，項目提出了電纜隧道頂板創(chuàng)新采用可移動支模新型施工工藝來解決上述問題。

2 工藝比選

2.1 方案制定

為了實現(xiàn)可移動支模架的設(shè)想，技術(shù)工員查閱國內(nèi)外技術(shù)資料，大膽設(shè)想，小心求證，提出以下2 種方案。

方案一：采用方鋼焊接[4]而成。

此體系包括80 mm×80 mm×5 mm 方鋼制作的豎向支撐體系、由重型定向輪和萬向輪交錯設(shè)計的行走體系[5]，由可調(diào)托、鋼管組成模板體系等組合而成。每2個單體支撐體系通過水平、剪刀型方鋼組成的可拆卸、拼裝的剪刀支撐體系組成，方便滑動前行，且可根據(jù)施工段劃分，任意拼裝支模架長度。勞務(wù)作業(yè)工員可利用“工”字型支模架與管涵側(cè)壁之間自由行走，方便工員操作?！肮ぷ中汀敝＜苁疽鈭D如圖1 所示。

圖1 “工字型”支模架示意圖

方案二：由鋼管、扣件組合而成。

支撐體系由直徑為50 mm 壁厚為4.8 mm 的圓鋼管通過扣件連接，豎向立桿長2 m，跨距為900 mm，步距1 200 mm，每2 m 為一組，側(cè)面設(shè)置剪刀撐通過旋轉(zhuǎn)扣件連接；行走體系采用直徑為15 cm 的重型腳手架萬向輪，每組共設(shè)置6 個。

2.2 方案比較

2.2.1 方案一

（1）優(yōu)點如下。

安全性高。采用80 mm×80 mm×5 mm 方鋼焊接成作為主要支撐體系和可拆卸、拼裝的方鋼剪刀支撐體系組成的可移動支模架整體穩(wěn)定性較好，承載力高，具有較好的受力性能，無需大量機械配合，人工操作簡單、方便。

拼裝方便?？煞旨\輸，根據(jù)施工段劃分的長度自由拼裝組合，一次施工劃分長度，可長可短，較為方便。

方便作業(yè)。工人施工環(huán)境安全性提高，可在“工”字型架體內(nèi)自由行走，不用穿越支模架，工員出入和作業(yè)方便。

可分段組織施工，流水作業(yè)。每個施工段混凝土澆筑完成，達到設(shè)計和規(guī)范要求拆模強度以后，即可根據(jù)實際情況，分段拆除剪刀撐，然后將2～3 段支模架通過定向輪引導和萬向輪控制方向的方法將其人工推入下一個施工段，然后，只需分段安裝剪刀撐即可完成支模。

（2）缺點如下。

單塊支模架造價較高，適用于結(jié)構(gòu)形式標準，且數(shù)量較大的微小型鋼筋混凝土管涵。

2.2.2 方案二

（1）優(yōu)點如下。人工操作方便。人工操作熟練，施工效率高，只需幾個步驟即可完成操作：就位-支模-澆筑混凝土-等待混凝土達到強度值-移動到下一段就位；其整體移動，整體支、拆，操作風險較低。

（2）缺點如下。

材料周轉(zhuǎn)需要大量水平、垂直運輸機械，搭設(shè)過程較繁瑣、工人施工時安全隱患較大且工人在架體內(nèi)行走極不方便。

因電纜隧道空間狹窄，屬微小型管涵，只能人工拆除，人工轉(zhuǎn)運至工孔倒出后，方可采用機械轉(zhuǎn)運，材料周轉(zhuǎn)困難，人工成本和機械費用高。

經(jīng)過技術(shù)工程師多次討論并參照其他類似工法，多方考量，最終選擇方案一。

3 主要施工工藝

3.1 施工工藝流程

具體的施工工藝流程如圖2 所示。

圖2 施工工藝流程圖

3.2 操作要點

（1）在此支模架使用前，需先完成隧道鋼筋混凝土底板施工，待混凝土達到設(shè)計和規(guī)范規(guī)定的強度以后，方可安裝此滑動支模架。

（2）安裝時先將單體支撐體系運輸至將要施工的部位，然后進行根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行組合，此結(jié)構(gòu)由多個單體組成，相鄰2 個單體之間用方鋼加高強螺栓組成的剪刀撐進行連接。

（3）在此“工”字型支模架的底部設(shè)置有重型定向輪和萬向輪，在輪子的兩側(cè)各設(shè)置有型鋼支架體系，用于架體定位后的支撐。此型鋼支撐通過設(shè)計的相應(yīng)裝置，可在支模架滑動時收起，不影響架體滑行，架體定位后，即可將此型鋼立起，作為支撐裝置，如圖3 所示。

圖3 支模架底部支撐及行走裝置示意圖

（4）支架由方鋼、合頁、插銷組成；當架體移動到將要施工的部位后，鎖死定向輪和萬向輪，然后支撐并固定型鋼支架，避免萬向輪受力。

（5）下一步即可在可調(diào)托上按方案擺放頂板支模的小梁，然后鋪木方或方管，再鋪設(shè)模板，綁扎隧道頂板鋼筋。頂托上的小梁需設(shè)置在兩端的側(cè)墻模板加固的水平鋼管上，但不能使水平鋼管受力，以免架體拆除后，頂板模板脫落。

（6）當此段隧道頂板混凝土澆筑完成且達到拆模時間后，將型鋼支架收起，然后落下可調(diào)托，根據(jù)實際情況，分段拆除架體之間的剪刀撐，分段推動架體移動到下一施工段，重復(fù)上述過程。實際的安裝效果如圖4所示。

圖4 應(yīng)用實拍圖

3.3 工藝評價

該“工”字型新型可移動支模架不僅解決了本工程中電纜隧道頂板支模時工作面狹窄、工作環(huán)境危險和工期緊張的問題，更革新了支模架工藝，以其高效、便捷、高質(zhì)及經(jīng)濟的優(yōu)勢取代了傳統(tǒng)滿堂架子管支模，具有重要的創(chuàng)新意義，得到了業(yè)主、監(jiān)理和一線工人們的一致好評，今后值得在相同工況下隧道、管廊中應(yīng)用與推廣。

4 經(jīng)濟效益

“工”字型可移動支模架在電纜隧道（微型管涵）中的應(yīng)用，比普通扣件式鋼管腳手架有明顯的經(jīng)濟效益，以中國移動（河南）數(shù)據(jù)中心項目為例，本項目電纜隧道總長度為1 178 m。

費用對比：

（1）普通扣件式腳手架，按50 m 作為一個施工段，分段施工，流水作業(yè)，施工周期為90 d 計算。

a.人工費

搭設(shè)（包含拆除）人工費為8 元/m3。

計算人工費：[（51.9+65.85）×2.1×2.6+886×2.05×1.4+292×2.05×1.8]×8=34105.72 元。

b.鋼管租賃費

根據(jù)品茗安全計算軟件計算得知，普通扣件式腳手架的步距為1.2 m，跨距為0.9 m，鋼管總量為955 m，每米的租賃費為0.021 元/d。

計算租賃費：955 m*0.021*90=1804.95 元。

c.扣件租賃費

根據(jù)品茗安全計算軟件計算得知，普通扣件式腳手架的步距為1.2 m，跨距為0.9 m，扣件總量為1 194個，每個扣件的租賃費為：0.005 4 元/d。

計算租賃費：1194*0.0054*90=580.28 元。

d.機械費租賃費

采用12 t 自吊車水平運輸，每天自吊車的租賃費為187.5 元/h。

計算租賃費為：187.5*90*10=168750 元。

支模架費用總計：34105.72+1804.95+580.28+168750=205240.95 元。

（2）可移動支模架，加工定制50 m 可移動支模架，然后分段施工，流水作業(yè)，施工周期為90 d。

a.加工定制費

每副加工定制費為518 元，共需加工定制42 副。計算加工定制費：518*42=21756 元。

b.勞務(wù)作業(yè)費

每米勞務(wù)作業(yè)費：3 元/m3。

計算勞務(wù)作業(yè)費：[（51.9+65.85）×2.1×2.6+886×2.05×1.4+292×2.05×1.8]×3=12789.65 元。

c.機械費

“工”字型可移動支模架，經(jīng)工廠加工后，只需要材料進出場機械費即可，費用為8 200 元。

“工”字型可移動支模架可移動支模架費用總計：21756+12789.65+8200=42745.65 元。

由以上數(shù)據(jù)對比得知，電纜隧道結(jié)構(gòu)施工，采用扣件式鋼管架中人工費和材料周轉(zhuǎn)費是成本大項，采用“工”字型可移動支模架能夠較好地節(jié)約人工費和材料周轉(zhuǎn)成本，采用可移動支模架較普通扣件式腳手架節(jié)約成本：205240.95-42745.65=162495.3 元。

同理，“工”字型可移動支模架與盤扣式、輪扣式支模架同樣節(jié)約人工費和材料周轉(zhuǎn)費。

5 結(jié)束語

此工程中電纜隧道頂板支模采用“工”字型可移動支模架效益顯著。

（1）有效解決了此工程中電纜隧道工作面狹窄的難題，體現(xiàn)了工本意識。

（2）相較于傳統(tǒng)滿堂架子管支模，簡化了施工工序，大大縮短了施工工期，加快工程整體進度，且可移動支模架具有良好的整體穩(wěn)定性，有效地降低了施工的安全風險。

（3）節(jié)約了大量的圓鋼管和扣件，減少了相關(guān)材料的周轉(zhuǎn)費，且節(jié)省了大量的勞動力，降低了工力成本。