整體移動式腳手架在超大斷面隧道中的應(yīng)用

劉軍

【摘 要】本文以青島地鐵一期工程（2號線）李村公園站站后折返線二襯施工為研究背景，為節(jié)約施工成本，加快施工進(jìn)度，通過整體移動式腳手架設(shè)計(jì)與應(yīng)用，解決了常規(guī)模板臺車和傳統(tǒng)扣件式鋼管腳手架施工成本高、施工效率低的難題，總結(jié)歸納出整體移動式腳手架的設(shè)計(jì)原理和使用方法，并提出改進(jìn)措施和方案。

【關(guān)鍵詞】大斷面；隧道；整體移動；腳手架

1 工程簡介

李村公園站站后折返線為島地鐵2號線一期工程的折返區(qū)間，區(qū)間隧道拱頂埋深約17m，總長189m。斷面為單洞四線馬蹄形斷面，寬度23.5m，高度15.67m，斷面面積211.4m2，屬超大斷面隧道，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖。根據(jù)工期要求，需在180d內(nèi)完成二次襯砌施工，施工循環(huán)進(jìn)尺為8.4m。

2 引言

李村公園站站后折返線區(qū)間隧道斷面大，長度短，拆除臨時(shí)型鋼支撐的安全風(fēng)險(xiǎn)高，利用常規(guī)模板臺車和傳統(tǒng)扣件式鋼管腳手架不能夠很好地完成施工任務(wù)，如何在安全、高效的基礎(chǔ)上更為經(jīng)濟(jì)地完成施工目標(biāo)是本工程的難點(diǎn)。

3 整體移動式腳手架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

腳手架承受混凝土重量、模板重量、桁架重量、腳手架自重及其他施工荷載，并為施工人員提供操作平臺。整體移動式鋼管腳手架主要由架體、門洞及行走機(jī)構(gòu)三部分組成，結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

3.1 架體

腳手架采用外徑48mm，壁厚3.5mm無縫鋼管搭設(shè)，水平鋼圍檁基座與門洞外側(cè)按0.6m間距布置長度300mm、直徑28mm螺紋鋼筋，架體鋼管立桿與水平桿串套進(jìn)鋼筋，其余鋼管均以可調(diào)底托方式落地。立桿采用單立管，腳手架縱、橫向間距及步距均為0.6m。

為保證腳手架移動過程中的整體穩(wěn)定性，對剪刀撐進(jìn)行加密布置，水平與豎向剪刀撐均按照2.4m一跨，與架體成45度角斜向布置。

3.2 門洞

門洞為車輛、物料及人行通道，需要滿足強(qiáng)度要求，以保證安全。本腳手架門洞采用I22b工字鋼搭設(shè)，寬度3.6m，高度4.09m，滿足行車需求。豎撐與中間的兩排鋼圍檁基座焊接為整體，縱向以4道（左右各2道）125×80×10mm角鋼連接，設(shè)置I22b斜撐，縱向間距600mm。

澆筑邊墻混凝土?xí)r需加設(shè)工字鋼或鋼管臨時(shí)支撐，以抵擋混凝土側(cè)向壓力。門洞頂部外側(cè)滿鋪木板，內(nèi)側(cè)布置密目網(wǎng)及竹膠板作為安全防護(hù)。門洞結(jié)構(gòu)圖見圖2。

3.3 行走機(jī)構(gòu)

腳手架行走軌道為6道43kg/m鋼軌，每道鋼軌上布置5個(gè)直徑300mm、承重20t的滾輪，滾輪縱向以I22b鋼圍檁焊接為整體，兩縱向鋼圍檁間布置4道橫向I22b工字鋼焊接為整體。每道鋼軌最前方的滾輪安裝一臺1.5kW電機(jī)，作為腳手架行走動力，6臺電機(jī)設(shè)總控開關(guān)一個(gè)。行走機(jī)構(gòu)大樣圖如下。

3.4 腳手架移動

對下一板的軌道位置進(jìn)行放線，采用植筋或膨脹螺栓對軌道進(jìn)行固定，兩軌道間距誤差不大于5mm。地面不平整處進(jìn)行抹面或用鋼板嵌填，避免鋼軌脫空。

將腳手架底托全部拉起并固定，并檢查底面及四周有無障礙物，一旦發(fā)現(xiàn)必須立即清理障礙物，不得強(qiáng)拉硬拽，否則會造成滾輪脫軌及架體變形等事故。

檢查各線路是否完好，確保電機(jī)的同步運(yùn)行，以提供穩(wěn)定、有效的牽引力。開啟電機(jī)，腳手架向前移動。

腳手架行走到指定位置后馬上用木楔子將滾輪固定，落下所有底托并敲緊扣件，檢查扣件有無松動、脫落；

如在弧線段行走，則外側(cè)需要借助車輛在外弧線進(jìn)行拖拽，以使腳手架按照弧線行進(jìn)。

4 方案對比分析

為滿足折返線區(qū)間隧道二次襯砌施工安全及工期要求，專門擬定了以下3種施工方案：

方案一，采用2套整體襯砌模板臺車配合2套施工臺架方案；

方案二，采用2套扣件式鋼管腳手架方案；

方案三，采用2套整體移動式鋼管腳手架方案。

下面從安全、質(zhì)量、進(jìn)度與效益幾個(gè)方面對以上三種方案做對比分析。

4.1 施工安全對比

折返線區(qū)間隧道開挖工法為雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，故施作二次襯砌前需割除臨時(shí)型鋼支撐。

整體襯砌模板臺車只能滿足混凝土施工需要，防水與鋼筋等其他工序需額外配置腳手架施工，故單個(gè)面必須同時(shí)容納模板臺車與配套施工臺架，一次性割除臨時(shí)型鋼支撐的最短距離為16.8m，施工安全風(fēng)險(xiǎn)高。

扣件式鋼管腳手架與整體移動式鋼管腳手架可作為多個(gè)工序的施工臺架，故一次性割除臨時(shí)型鋼支撐的最短距離為8.4m，施工安全風(fēng)險(xiǎn)低。

4.2 施工質(zhì)量對比

整體襯砌模板臺車為整體模板，模板拼縫少，且模板整體性好，不易出現(xiàn)漲模、跑模。

扣件式鋼管腳手架與整體移動式鋼管腳手架均為組合模板，模板拼縫多，拼縫嚴(yán)密性不易得到控制，易出現(xiàn)漏漿。如模板連接螺栓緊固不到位或模板加固不到位，易出現(xiàn)漲模、跑模等情況，影響混凝土表觀質(zhì)量。

4.3 施工進(jìn)度對比

拆除初期支護(hù)臨時(shí)支撐、鋪設(shè)防水層、綁扎鋼筋、澆筑混凝土與混凝土養(yǎng)護(hù)，以上五道工序共需8d。

整體模板臺車移動就位與模板拆除共需1d，故完成單個(gè)循環(huán)共需時(shí)9d，以兩套臺車考慮，完成施工任務(wù)共需189÷8.4÷2*9=101.25d，滿足工期要求。

扣件式鋼管腳手架搭設(shè)需3d，模板安裝需2d，模板拆除需1d，腳手架拆除與倒運(yùn)2d，故完成單個(gè)循環(huán)共需16d，以兩套腳手架考慮，完成施工任務(wù)共需189÷8.4÷2*16=180d，滿足工期要求。

整體移動式鋼管腳手架模板安裝需2d，模板拆除需1d，故完成單個(gè)循環(huán)共需11d，以兩套腳手架考慮，完成施工任務(wù)共需189÷8.4÷2*11=123.75d，滿足工期要求。

4.4 經(jīng)濟(jì)效益對比

4.4.1 整體模板臺車

1）材料費(fèi)

整體模板臺車按市場價(jià)約200萬元/套計(jì)，兩套共需400萬元；2套施工防水層與鋼筋的腳手架材料費(fèi)用為共計(jì)15萬元。故，總計(jì)材料費(fèi)用為415萬元。

2）人工費(fèi)

整體模板臺車需操作工3人，架子工5人，防水工、鋼筋工、混凝土工與焊工共58人，總計(jì)需工人66人。按工費(fèi)0.5萬元/月，工期101.25÷30=3.375月計(jì)，共需人工費(fèi)為3.375*0.5*66=111.375萬元。

故，采用整體模板臺車共需費(fèi)用415+111.375=526.375萬元。

4.4.2 扣件式鋼管腳手架

1）材料費(fèi)

2套扣件式鋼管腳手架共需鋼管264t，鋼管按市場價(jià)3150元/t計(jì)，共需264*3150/10000=83.16萬元。

2）人工費(fèi)

扣件式鋼管腳手架需架子工20人，模板工24人，防水工、鋼筋工、混凝土工與焊工共58人，總計(jì)需工人102人。按工費(fèi)0.5萬元/月，工期180÷30=6月計(jì)，共需人工費(fèi)為6*0.5*102=306萬元。

故，采用扣件式鋼管腳手架共需費(fèi)用83.16+306=389.16萬元。

4.4.3 整體移動式鋼管腳手架

1）材料費(fèi)

2套扣件式鋼管腳手架共需鋼管296t，鋼管按市場價(jià)3150元/t計(jì)，共需296*3150/10000=93.24萬元。

2）人工費(fèi)

整體移動式鋼管腳手架安拆按市場價(jià)382元/t計(jì)，拆除按市場價(jià)312元/t計(jì)，故2套腳手架的安、拆工費(fèi)為2*（382+312）*296/10000=41.08萬元。整體移動式鋼管腳手架搭需模板工24人，防水工、鋼筋工、混凝土工與焊工共58人，總計(jì)需工人82人。按工費(fèi)0.5萬元/月，工期123.75÷30=4.125月計(jì)，共需人工費(fèi)為4.125*0.5*82=169.125萬元

故，采用整體移動式鋼管腳手架共需費(fèi)用169.125+41.08+93.24=303.445萬元。

5 結(jié)論

實(shí)踐證明，整體移動式鋼管腳手架其使用的材料通用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，降低了勞動強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了施工成本，并且能夠保證施工安全、質(zhì)量及工期的要求，適用于短距離超大斷面隧道施工。本工程應(yīng)用的整體移動式鋼管腳手架仍有部分不足，具體如下，以供相關(guān)單位借鑒改進(jìn)：

1）面板為小鋼模拼裝而成，不僅增加工期工費(fèi)，且混凝土表觀效果不如整體襯砌臺車，可以考慮采用整體模板；

2）考慮采用承重更高的滾輪，避免或減少施工過程中更換滾輪；

3）對于弧度較大的隧道，應(yīng)選用寬度大的滾輪，以增大腳手架的自由度，避免或減少卡軌、脫軌現(xiàn)象的發(fā)生。

【參考文獻(xiàn)】

[1]鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國鐵道出版社，2011.

[2]建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].北京：中國建筑I業(yè)出版社，2012.

[3]建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑I業(yè)出版社，2011.

[4]扣件式鋼管腳手架計(jì)算手冊[M].北京：中國建筑I業(yè)出版社，2008.

[5]建筑工程施工作業(yè)技術(shù)細(xì)則第五冊模板·腳手架工程[M].北京：中國建材I業(yè)出版社，2014.

[6]腳手架工程施工技術(shù)[M].北京：化學(xué)I業(yè)出版社，2009.

[7]建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].北京：中國建筑I業(yè)出版社，2006.

[責(zé)任編輯：田吉捷]