地鐵基坑施工中兩種腳手架搭設(shè)經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

謝 紅

(中鐵十六局集團(tuán)北京軌道交通工程建設(shè)有限公司，北京 100000)

1 研究背景

近些年，我國(guó)地鐵建設(shè)蓬勃發(fā)展，眾多大中型城市都開(kāi)通了地鐵，地鐵建設(shè)具有工期長(zhǎng)、地下環(huán)境復(fù)雜、深度大、造價(jià)高等特點(diǎn)。目前地鐵車(chē)站施工建設(shè)過(guò)程中，混凝土工程作為施工重點(diǎn)，其工程造價(jià)水平直接影響工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性，其中腳手架作為混凝土工程中重要的周轉(zhuǎn)材料，研究腳手架的經(jīng)濟(jì)性對(duì)混凝土工程的施工具有重要意義。

眾多學(xué)者對(duì)腳手架的使用進(jìn)行了大量的試驗(yàn)探索。其中，王玉國(guó)[1]做了承插型盤(pán)扣式腳手架在某地鐵車(chē)站施工中的應(yīng)用研究，得出了承插型盤(pán)扣式腳手架的施工適用性及安全性的結(jié)論；吳恩琦[2]對(duì)承插型盤(pán)扣式鋼管腳手架的實(shí)際效益進(jìn)行了分析和探討，得出承插型盤(pán)扣式落地腳手架在電力建設(shè)工程應(yīng)用效果良好的結(jié)論；張燕紅[3]做了盤(pán)扣式與扣件式鋼管支架租賃期費(fèi)用敏感性分析，得出盤(pán)扣式支架租賃費(fèi)用平衡點(diǎn)的變化規(guī)律，探討了盤(pán)扣式腳手架在換流站建筑物建設(shè)中的經(jīng)濟(jì)適用性。

碗扣式腳手架的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)合理、傳力穩(wěn)定、整體性好，具有一定的自鎖性能，其組架靈活、現(xiàn)場(chǎng)適用性強(qiáng)、整齊劃一，在20世紀(jì)末曾被建設(shè)部定為重點(diǎn)推廣新技術(shù)，但其缺點(diǎn)在使用過(guò)程中也逐漸凸現(xiàn)出來(lái)。承插型盤(pán)扣式鋼管支架由于其具有強(qiáng)度更高、用量較少、文明施工程度高等突出特點(diǎn)，在施工中得到了廣泛應(yīng)用。本文在兼顧施工質(zhì)量與安全的情況下，結(jié)合工程實(shí)例，從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，結(jié)合兩種支架的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)比典型地鐵車(chē)站中承插型盤(pán)扣式鋼管支架與碗扣式腳手架施工的經(jīng)濟(jì)性，得出承插型盤(pán)扣式鋼管支架的優(yōu)越程度，為以后的施工及方案比選提供理論基礎(chǔ)。

2 典型地鐵車(chē)站工程概述

內(nèi)大南校區(qū)站位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市玉泉區(qū)錫林郭勒南路與規(guī)劃世紀(jì)大街的交叉路口，沿錫林郭勒南路布置，站位周邊規(guī)劃以居住用地、公共綠地及教育文化用地為主。車(chē)站為地下二層11 m島式站臺(tái)，車(chē)站總長(zhǎng)193 m。標(biāo)準(zhǔn)段主體結(jié)構(gòu)采用單樁兩跨雙層框架結(jié)構(gòu)，縱向柱距8.5 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度19.7 m，施工工序采用明挖順作法，組織流水施工。腳手架施工主要集中在中板及頂板施工過(guò)程中。

3 承插型盤(pán)扣式鋼管支架與碗扣式鋼管支架方案

3.1 參數(shù)對(duì)比

模板承重采用滿(mǎn)堂碗扣式腳手架作為模板支架時(shí)，承重管徑φ48×3.5 mm，Q235焊接鋼管，立桿底部設(shè)置調(diào)節(jié)支座，頂端設(shè)置頂托，主楞縱向放置在頂托上。模板承重采用承插型盤(pán)扣式鋼管支架時(shí)，承重管徑φ60×3.2 mm，Q345B低碳合金鋼鋼管。兩種方案所用架體尺寸及材質(zhì)等規(guī)格參數(shù)如表1所示。

表1 承插型盤(pán)扣式鋼管支架與碗扣式鋼管支架規(guī)格參數(shù)對(duì)比

3.2 搭設(shè)布置

工程施工前分別對(duì)承插型盤(pán)扣式鋼管支架與碗扣式腳手架兩種支架采用統(tǒng)一的力學(xué)及材料參數(shù)進(jìn)行力學(xué)驗(yàn)算與論證，以便選擇出安全適用、經(jīng)濟(jì)合理的方案。根據(jù)一塊5 m×5 m，厚度0.8 m，模板支架高度6 m的頂板為例，力學(xué)參數(shù)及主次楞的選用統(tǒng)一的情況下進(jìn)行驗(yàn)算得出最優(yōu)的搭設(shè)布置。根據(jù)基本參數(shù)驗(yàn)算盤(pán)扣架與碗扣架的最優(yōu)排布方式如表2所示。

表2 架體排布方式表

4 施工安排及費(fèi)用對(duì)比

4.1 車(chē)站主體結(jié)構(gòu)混凝土工程施工安排

內(nèi)大南校區(qū)站車(chē)站采用明挖順作法施工，車(chē)站主體土方由南端頭向北端頭采用盆式挖土法順序開(kāi)挖，車(chē)站主體結(jié)構(gòu)同樣采取由南向北順作法作業(yè)組織流水施工。綜合考慮施工組織籌劃、施工縫設(shè)置情況，車(chē)站縱向共分為10個(gè)施工段，每個(gè)施工段19 300 m，由第一施工段順序向第十施工段進(jìn)行施工，具體施工段劃分見(jiàn)圖1。

圖1 施工段劃分布置圖(單位：m)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作面、人員配置、工期等整體情況要求，將每個(gè)施工段劃分為5個(gè)施工過(guò)程，分別為：①底板施工；②負(fù)二層側(cè)墻、柱施工；③中板施工；④負(fù)一層側(cè)墻、柱施工；⑤中板施工。利用碗扣式鋼管支架與承插型盤(pán)扣式鋼管支架施工車(chē)站主體時(shí)，施工流水橫道圖如圖2～3所示。

圖2 碗扣式鋼管支架施工車(chē)站主體流水橫道圖

圖3 承插型盤(pán)扣式鋼管支架施工車(chē)站主體流水橫道圖

4.2 材料投入對(duì)比分析

以5 m×5 m頂板為例，盤(pán)扣式鋼管支架與碗扣式鋼管支架材料使用對(duì)比如表3所示。

表3 盤(pán)扣架與碗扣架材料投入對(duì)比表

根據(jù)工作面實(shí)際情況，在搭設(shè)承插型盤(pán)扣式鋼管支架和碗扣式鋼管支架時(shí)，碗扣式鋼管支架的材料投入量是承插型盤(pán)扣式鋼管支架的3.5倍左右。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工測(cè)算，如現(xiàn)場(chǎng)每日投入人員均為30人，承插型盤(pán)扣式鋼管支架搭設(shè)的實(shí)際工效是碗扣式鋼管支架實(shí)際工效的1.5～1.7倍，因此，在使用承插型盤(pán)扣式鋼管支架施工中板及頂板較使用碗扣式鋼管支架每一單元節(jié)省2個(gè)工日。圖1～2中工期的差別主要來(lái)源于兩種腳手架在中板及頂板施工時(shí)間上的差別，使用承插型盤(pán)扣式鋼管支架時(shí)計(jì)算工期為136 d，使用碗扣式鋼管支架時(shí)計(jì)算工期為114 d，承插型盤(pán)扣式鋼管支架較碗扣式鋼管支架節(jié)約時(shí)間44 d。

4.3 費(fèi)用對(duì)比分析

假定每一單元中板及頂板在澆筑混凝土后21 d可以拆除支架，根據(jù)橫道圖施工安排，兩種支架均需要租賃4個(gè)施工段支架，由于中板開(kāi)始施工和頂板開(kāi)始施工時(shí)間間隔較長(zhǎng)，同時(shí)如果支架過(guò)早進(jìn)場(chǎng)不僅增加租賃費(fèi)用，而且增加二次搬運(yùn)費(fèi)及場(chǎng)地費(fèi)，所以分兩次進(jìn)場(chǎng)。碗扣式鋼管支架需租賃111 d，承插型盤(pán)扣式鋼管支架需租賃91 d。

根據(jù)施工方案組織施工，計(jì)算兩種腳手架的相關(guān)費(fèi)用并進(jìn)行對(duì)比，如表4所示。

表4 承插型盤(pán)扣式鋼管支架與碗扣式鋼管支架相關(guān)費(fèi)用

從表4可以看出，兩種腳手架的差異較大的是需租用重量和運(yùn)輸費(fèi)，兩者呈比例關(guān)系；當(dāng)使用承插型盤(pán)扣式鋼管支架時(shí)，所用腳手架重量及運(yùn)輸費(fèi)僅為碗扣式鋼管支架的40.2%，極大程度上減少了腳手架運(yùn)輸費(fèi)用、現(xiàn)場(chǎng)二次搬運(yùn)費(fèi)用及現(xiàn)場(chǎng)腳手架安拆費(fèi)，在使用量方面承插型盤(pán)扣式鋼管支架具有較大優(yōu)勢(shì)。由于其使用量的不同，當(dāng)使用承插型盤(pán)扣式鋼管支架時(shí)，其腳手架安裝所需人工工日為碗扣式鋼管支架的66.7%，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人工單價(jià)逐年攀升，所以承插型盤(pán)扣式鋼管支架在人工費(fèi)方面將越來(lái)越有優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)使用承插型盤(pán)扣式鋼管支架時(shí)，其所用腳手架租賃費(fèi)為碗扣式鋼管支架的78%，原因是承插型盤(pán)扣式鋼管支架租賃單價(jià)是碗扣式鋼管支架的2倍以上，導(dǎo)致承插型盤(pán)扣式鋼管支架在租賃費(fèi)用方面沒(méi)有需租用重量方面優(yōu)勢(shì)大，但隨著市場(chǎng)中承插型盤(pán)扣式鋼管支架的增多，未來(lái)的租賃單價(jià)將有所下降。

5 結(jié) 論

本文通過(guò)對(duì)工程實(shí)例進(jìn)行分析，說(shuō)明承插型盤(pán)扣式鋼管支架較碗扣式鋼管支架具有一定優(yōu)勢(shì)，并得到以下結(jié)論。

1)工程實(shí)例現(xiàn)場(chǎng)測(cè)算表明，承插型盤(pán)扣式鋼管支架實(shí)際工效是碗扣式鋼管支架的1.7倍左右，能夠縮短施工工期，加快腳手架周轉(zhuǎn)，盡早完成腳手架折舊，節(jié)約施工成本及提高資金周轉(zhuǎn)效率。

2)工程實(shí)例分析計(jì)算表明，承插型盤(pán)扣式鋼管支架在使用量方面有較大優(yōu)勢(shì)，使用量是碗扣式鋼管支架的40%左右，極大程度上減少了腳手架運(yùn)輸費(fèi)用、現(xiàn)場(chǎng)二次搬運(yùn)費(fèi)用及現(xiàn)場(chǎng)腳手架安拆費(fèi)，一定程度上減輕了現(xiàn)場(chǎng)管理壓力，在使用量方面承插型盤(pán)扣式鋼管支架具有較大優(yōu)勢(shì)。

3)工程實(shí)例分析計(jì)算表明，承插型盤(pán)扣式鋼管支架較碗扣式鋼管支架，減少了用工量，在當(dāng)前形勢(shì)下對(duì)節(jié)約施工成本有較大優(yōu)勢(shì)，并且未來(lái)該優(yōu)勢(shì)將更加明顯。

4)工程實(shí)例分析計(jì)算表明，承插型盤(pán)扣式鋼管支架較碗扣式鋼管支架，雖然租賃單價(jià)較高，但是隨著市場(chǎng)中承插型盤(pán)扣式鋼管支架的增多，租賃單價(jià)隨之降低，承插型盤(pán)扣式鋼管支架的租賃費(fèi)用優(yōu)勢(shì)將更加明顯。

綜上所述，承插型盤(pán)扣式鋼管支架不僅在安全可靠，使用方便等方面優(yōu)勢(shì)明顯，而且在工程的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性方面也具有較大優(yōu)勢(shì)，并且在未來(lái)其經(jīng)濟(jì)方面優(yōu)勢(shì)將更加明顯。

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