模塊化可移動(dòng)支架施工技術(shù)的研究與應(yīng)用

黃劍，李偉，陳鑫，王秀秀

（1.中交四航局第五工程有限公司，福州350008；2.福建農(nóng)林大學(xué)交通與土木工程學(xué)院，福州 350108）

1 引言

在目前的基建工程施工過(guò)程中，滿堂支架施工法是一種被廣泛采用的傳統(tǒng)施工方法[1]。滿堂支架具有承重力大、安全性高、穩(wěn)固性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但支架搭建的工作量大、工期長(zhǎng)，當(dāng)支架需要多次周轉(zhuǎn)時(shí)，支架的反復(fù)搭拆費(fèi)時(shí)費(fèi)工，高空作業(yè)量大，施工成本高，安全隱患大。采用可移動(dòng)滿堂支架可以克服傳統(tǒng)滿堂支架的弊端[2-5]。但移動(dòng)式的滿堂支架一般適用于場(chǎng)地開(kāi)闊，平面形狀規(guī)則，單向高度一致的施工情況，并不適用于平面分布不規(guī)則，梁板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，荷載差異大等復(fù)雜施工環(huán)境。為了解決這一難題，本文提出了模塊化移動(dòng)支架的施工工藝，并將其應(yīng)用于地鐵場(chǎng)站的建設(shè)中。

2 工程概況及施工難點(diǎn)

本文根據(jù)福州某地鐵車(chē)輛段工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，進(jìn)行模塊化移動(dòng)支架的實(shí)地施工試驗(yàn)。車(chē)輛段項(xiàng)目占地總面積241 800 m2，分為蓋下和蓋上兩部分，車(chē)輛段工程總平面圖如圖1所示。蓋下為地鐵電客車(chē)停放檢修場(chǎng)所，蓋上規(guī)劃為住宅、商業(yè)、幼兒園等。蓋板面積為138 000 m2，受蓋上建筑分布情況的影響，蓋板區(qū)分為厚板區(qū)及薄板區(qū)，厚板區(qū)板厚達(dá)到1.8 m，作為蓋下及蓋上之間的轉(zhuǎn)換層。蓋下區(qū)域厚板區(qū)層高基本為8.5 m，薄板區(qū)層高大于10 m，整體模板支撐體系屬于高大模板，模板支架投入量近20 000 t。因此，該工程傳統(tǒng)的滿堂支架搭設(shè)及后續(xù)拆除量大，高空作業(yè)量大，整體結(jié)構(gòu)施工難度大。同時(shí)由于蓋板區(qū)梁板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，厚板區(qū)域和薄板區(qū)域交錯(cuò)，現(xiàn)有的整體可移動(dòng)滿堂支架難以滿足施工作業(yè)要求，依托本項(xiàng)目開(kāi)展模塊化可移動(dòng)支架的施工工藝研究，極具代表性。

圖1 地鐵車(chē)輛段工程總平面圖

3 移動(dòng)支架施工方案設(shè)計(jì)

模塊化可移動(dòng)支架的總體施工方案如下：依據(jù)傳統(tǒng)的滿堂支架立桿間距模數(shù)，將支架的水平投影區(qū)劃分為棋盤(pán)式模塊化方格，采用交叉形鋼梁作為模塊化支架的支撐平臺(tái)承受搬運(yùn)過(guò)程中支架及模板的自重，利用自主研發(fā)的支架搬運(yùn)車(chē)實(shí)現(xiàn)鋼梁平臺(tái)和支架的快速移動(dòng)。

3.1 鋼梁平臺(tái)設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)模塊化支架的立桿間距，設(shè)計(jì)并制作模塊化交叉形鋼梁平臺(tái)。沿平臺(tái)搬運(yùn)方向布置平臺(tái)的次梁，承擔(dān)平臺(tái)鋼梁自重、立桿、橫桿、斜桿、主次龍骨、模板以及施工人員和臨時(shí)荷載等上部荷載。平臺(tái)次梁下方正交布置2根主梁，主次梁的間距應(yīng)符合模數(shù)，并盡可能降低次梁彎矩最大值。首先滿足靜載狀態(tài)下鋼梁的強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算。

同時(shí)，針對(duì)整個(gè)施工過(guò)程中，底部平臺(tái)的上升、下降、平移等不同受力階段，分別對(duì)鋼梁進(jìn)行受力分析，選擇鋼梁型號(hào)，并驗(yàn)算鋼梁的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性。

主梁下設(shè)置2塊厚鋼板，鋼板中心點(diǎn)間距與搬運(yùn)車(chē)軸距一致，確保鋼平板與搬運(yùn)小車(chē)的4個(gè)車(chē)載千斤頂精確對(duì)接。

3.2 移動(dòng)小車(chē)設(shè)計(jì)

1）支架搬運(yùn)車(chē)承重體系設(shè)計(jì)。為了保證可移動(dòng)支架在水平移動(dòng)過(guò)程中的整體穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)搬運(yùn)車(chē)長(zhǎng)度為5 m，寬度可根據(jù)不同的支架及平臺(tái)間距調(diào)整。并對(duì)搬運(yùn)車(chē)不同作業(yè)工況進(jìn)行受力分析，完成搬運(yùn)車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2）支架搬運(yùn)車(chē)動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)。在驅(qū)動(dòng)輪輪轂安裝伺服電機(jī)，驅(qū)動(dòng)輪個(gè)數(shù)及伺服電機(jī)型號(hào)參數(shù)根據(jù)搬運(yùn)車(chē)作業(yè)工況確定。

3）支架搬運(yùn)車(chē)可移動(dòng)卡扣裝置設(shè)計(jì)。在支架搬運(yùn)車(chē)上設(shè)計(jì)安裝可移動(dòng)卡扣裝置，用于轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)鋼梁平臺(tái)與支架搬運(yùn)車(chē)上液壓千斤頂?shù)墓潭?。其中，可移?dòng)卡扣裝置通過(guò)絲杠結(jié)構(gòu)固定在支架搬運(yùn)車(chē)縱梁內(nèi)側(cè)，控制絲杠結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)卡扣的縱向移動(dòng)，滿足與不同尺寸的支架和支架搬運(yùn)車(chē)的結(jié)構(gòu)固定連接。

4）支架搬運(yùn)車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。支架搬運(yùn)車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)支架結(jié)構(gòu)時(shí)，行駛速度與行駛路徑等均需要控制調(diào)節(jié)，需要配備控制系統(tǒng)。通過(guò)控制系統(tǒng)輸出控制信號(hào)，控制調(diào)節(jié)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)而控制行駛速度。同時(shí)在搬運(yùn)車(chē)上裝備雙向四同步電磁閥泵和4個(gè)液壓千斤頂，保證同步頂升鋼梁平臺(tái)和上部支架。

4 施工步驟

模塊化可移動(dòng)支架施工的具體步驟如下。

4.1 模塊化劃分

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的平面形狀和尺寸以及腳手架的立桿間距，將滿堂支架的平面分布圖劃分為尺寸盡可能相同的模塊化方格。

4.2 搭設(shè)滿堂支架

依據(jù)施工荷載設(shè)計(jì)支架，制定高支撐模板安全專項(xiàng)施工方案，繪制支架布置施工圖，按圖進(jìn)行支架施工。以盤(pán)扣式腳手架為例，支架的施工步驟為：

1）依據(jù)設(shè)計(jì)，進(jìn)行可調(diào)底座的定位、放樣、安放，高大模板支架時(shí)，可調(diào)底座應(yīng)進(jìn)行加勁處理。

2）安裝和調(diào)整首層立桿、橫桿、斜桿，再銷(xiāo)緊首層桿件插銷(xiāo)。

3）立桿接長(zhǎng)并重復(fù)橫桿和斜桿的安裝至設(shè)計(jì)高度。

4）可調(diào)托座安裝，可調(diào)托座插入立桿長(zhǎng)度不小于150 mm，且保持絲桿外露長(zhǎng)度不小于200 mm，便于拆模和搬運(yùn)。

5）安裝主龍骨和次龍骨，并保證有效連接，防止龍骨傾覆。

4.3 鋼梁平臺(tái)制作

焊接時(shí)可在鋼板位置設(shè)置臨時(shí)支撐，支撐上表面應(yīng)符合鋼板的設(shè)計(jì)高度，在支撐上臨時(shí)固定鋼板，4塊保證鋼板應(yīng)處于同一水平面，滿足搬運(yùn)小車(chē)工作要求。在鋼板上焊接主梁，再按設(shè)計(jì)圖紙?jiān)谥髁荷虾附哟瘟?，最后將次梁與立桿焊接。

為了保證主次梁的局部穩(wěn)定，在主梁與次梁相交處位置，應(yīng)考慮焊接加勁肋。

4.4 主體工程施工

以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工為例，分模板工程、鋼筋工程和混凝土工程說(shuō)明主體工程施工過(guò)程。

1）模板工程，基本流程包括定位，模板安裝，模板驗(yàn)收。

2）鋼筋綁扎，包括梁鋼筋綁扎和結(jié)構(gòu)板鋼筋綁扎。

3）混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)。

4）拆模，主體結(jié)構(gòu)需要養(yǎng)護(hù)至混凝土強(qiáng)度滿足要求后，才能進(jìn)行模板拆除。

4.5 搬運(yùn)車(chē)就位

1）準(zhǔn)備工作。在搬運(yùn)車(chē)駛?cè)脘摿浩脚_(tái)下方之前，應(yīng)完成相關(guān)的準(zhǔn)備工作，降低頂部的可調(diào)托座，必要時(shí)拆除頂部影響支架平移的部分構(gòu)件。拆除與周邊支架之間的連接構(gòu)件。清除雜物以及其他影響搬運(yùn)的障礙物，對(duì)不平路面進(jìn)行平整。

2）根據(jù)鋼梁平臺(tái)的主梁間距，調(diào)整車(chē)載液壓千斤頂下的可移動(dòng)卡扣裝置，保證車(chē)載液壓千斤頂間距與鋼梁間距一致。

3）將平臺(tái)搬運(yùn)車(chē)駛?cè)氪揭其摿浩脚_(tái)下方預(yù)定位置，在地面上設(shè)置臨時(shí)限位塊，輔助搬運(yùn)車(chē)準(zhǔn)確行駛到位，保證車(chē)載千斤頂能夠與鋼梁平臺(tái)下的鋼板精確對(duì)中。千斤頂與鋼梁平臺(tái)搬運(yùn)車(chē)就位后，利用車(chē)載液壓千斤頂升至與平臺(tái)接觸，將千斤頂?shù)纳戏ㄌm與平臺(tái)梁連接固定。繼續(xù)頂升千斤頂，抬起鋼梁平臺(tái)及其上部支架至離地5 cm以上。

4）檢測(cè)鋼梁平臺(tái)的水平度，若不符合要求，調(diào)整個(gè)別千斤頂高度至鋼梁平臺(tái)處于水平狀態(tài)，支架較高時(shí)，可以安裝斜向臨時(shí)支撐，將搬運(yùn)車(chē)與支架形成牢固連接，如圖2所示。

圖2 平臺(tái)搬運(yùn)車(chē)移動(dòng)狀態(tài)示意圖

4.6 移動(dòng)至下一施工段

1）將搭載著支架的平臺(tái)搬運(yùn)車(chē)行駛至下一道施工段的作業(yè)面。

2）平臺(tái)搬運(yùn)車(chē)移動(dòng)到達(dá)預(yù)定位置，通過(guò)在地面上布置臨時(shí)限位塊，控制搬運(yùn)車(chē)的?？课恢?，確保滿堂支架準(zhǔn)確運(yùn)送到位。

3）拆除臨時(shí)固定斜桿，解除千斤頂?shù)纳戏ㄌm與鋼梁平臺(tái)連接。緩慢下降車(chē)載千斤頂使鋼梁平臺(tái)和支架落地，待千斤頂完全下降后，開(kāi)出平臺(tái)搬運(yùn)車(chē)，進(jìn)入下一個(gè)模塊化鋼梁平臺(tái)下方，進(jìn)行下一次的搬運(yùn)工作。

4）兩個(gè)及以上的模塊化平臺(tái)及上部支架就位后，即可將上部支架之間的橫桿和斜桿相互連接，并進(jìn)行下一道施工段的主體工程施工步驟。

模塊化支架搬運(yùn)現(xiàn)場(chǎng)如圖3所示。

圖3 模塊化支架搬運(yùn)現(xiàn)場(chǎng)

5 結(jié)語(yǔ)

本文的模塊化平移施工技術(shù)可以適應(yīng)復(fù)雜的下支架搭設(shè)需求，與常規(guī)滿堂支架法立模施工相比，可以顯著減少支架反復(fù)拆裝工作量，減少拆裝損耗，降低高空作業(yè)量，縮短工期，降低施工成本；相對(duì)于整體可移動(dòng)式滿堂式腳手架，又具有施工組裝靈活，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。