盤扣式支架在大跨度鐵路下穿立交工程中研究及應(yīng)用

張海清 中國鐵路上海局集團有限公司安全監(jiān)察室

隨著經(jīng)濟社會快速發(fā)展，交通網(wǎng)絡(luò)日趨完善，市政公路下穿既有鐵路工程越來越多。框構(gòu)橋預(yù)制支架大多采用鋼管支架，包括碗扣式、盤扣式支架等。隨著工程規(guī)模擴大，進而對鋼管支架承載力、安全穩(wěn)定性、施工效率均提出更高要求。盤扣式腳手架具有承載性能好、施工效率高、安全穩(wěn)定等優(yōu)點，在框架橋預(yù)制施工應(yīng)用十分廣泛。在理論分析方面，吳培良對盤扣式鋼管承重支架受力性能進行研究，提出立桿是盤扣式鋼管承重支架的主要受力桿件，增加立桿直徑可直接提高架體的整體穩(wěn)定性和架體的剛度。在工程應(yīng)用方面，徐志雄對盤扣式腳手架在地下洞室支護工程中的應(yīng)用進行研究，得出盤扣式腳手架承載力大，安全可靠，使用壽命長。本文結(jié)合下穿鐵路工程背景，探討盤扣式支架應(yīng)用較傳統(tǒng)支架的優(yōu)勢和經(jīng)濟成本分析。

1 工程概況

蚌埠市G329公路下穿京滬貨運鐵路立交工程，穿越京滬貨運鐵路上下行，主體框構(gòu)規(guī)模為（6.5 m+8.5 m+12.75 m+12.75 m+8.5 m+6.5 m），中孔12.75 m箱體結(jié)構(gòu)凈高為6.6 m，頂板厚0.9 m，底板厚1.0 m，邊墻厚0.9 m，次邊孔8.5 m箱體結(jié)構(gòu)凈高為6.8 m，頂板厚0.75 m，底板厚0.85 m，邊墻厚0.7 m，邊孔6.5 m箱體結(jié)構(gòu)凈高為7.0 m，頂板厚0.6 m，底板厚0.7 m，邊墻厚0.6 m，箱身采用C40P8鋼筋混凝土（見圖1）。采用承插型盤扣式鋼管支架的施工工藝支撐搭設(shè)本工程框架橋滿堂支架及模板體系，使用立桿48.3 mm×3.25 mm鋼管，橫桿48.3 mm×2.75 mm鋼管，可調(diào)頂托撐和可調(diào)底座：Φ38.3 mm。

圖1 框架橋橫截面

2 盤扣式支架施工

本工程支架擬用承插型盤扣式鋼管滿堂腳手架，模板支架搭設(shè)高度為6.9 m，立桿的縱距b=0.9 m、橫距l(xiāng)=0.9 m、步距h=2.0 m?？v、橫向桿及立桿用扣件式鋼管連接。因本工程支架搭設(shè)高度超過4 m，按規(guī)范設(shè)剪刀撐，在橫橋方向兩端各設(shè)兩道加固斜撐。在縱橋方向兩端各設(shè)一道加固斜撐。距離地面20 cm設(shè)置縱橫掃地桿，底部加設(shè)墊塊，按照縱上橫下的搭設(shè)規(guī)范。中孔箱體支架橫截面圖見圖2。

圖2 中孔箱體支架橫截面圖

當(dāng)搭設(shè)高度在6.3 m至6.9 m滿堂模板支架時，步距不大于2.0 m，支架架體四周外立面向內(nèi)的第一跨每層均應(yīng)設(shè)置豎向斜桿，架體整體底層以及頂層均應(yīng)設(shè)置豎向斜桿，并應(yīng)在架體內(nèi)部區(qū)域每隔5跨由底至頂縱、橫向均設(shè)置豎向斜桿或采用扣件鋼管搭設(shè)的剪刀撐。當(dāng)滿堂模板支架的架體高度不超過4個步距時，可不設(shè)置頂層水平斜桿；當(dāng)架體高度超過4個步距時，應(yīng)設(shè)置頂層水平斜桿或扣件鋼管水平剪刀撐。

2.1 箱涵頂板底模、腹板側(cè)模安裝

模板安裝前，先需要測量腹板的邊線和橋的中軸線，放樣后經(jīng)監(jiān)理檢查，合格后安裝模板。箱涵頂板底模、腹板側(cè)模采用15 mm厚木膠合板做面板，箱涵腹板模板支撐體系內(nèi)楞采用10 cm×10 cm方木，間距20 cm、外楞采用2*Φ48×3 mm及Φ14對拉螺栓，間距40 cm×40 cm，采用止水型對拉螺栓平衡側(cè)模板受力。機械配合人工進行模板安裝。

2.2 箱涵四周施工腳手架搭設(shè)

在箱涵四周設(shè)置雙排腳手架，采用單立桿，搭設(shè)高度為7.5 m，立桿的縱距0.9 m、橫距0.9 m、步距1.20 m，內(nèi)排架距離結(jié)構(gòu)0.30 m。鋼管類型為φ48×3，腳手板采用木板，欄桿采用金屬鋼絲網(wǎng)，腳手板下大橫桿在小橫桿上面。

3 盤扣式支架特點

盤扣式支架組成由連接盤、插銷、水平桿、斜桿及立桿等部分組成（見圖3）。盤扣式支架作為一種新型支架因具備居多優(yōu)點，在工程建設(shè)普遍應(yīng)用，與傳統(tǒng)支架相比其特點主要以下幾個方面。

圖3 盤扣式支架結(jié)構(gòu)圖

3.1 適用性強

盤扣式支架采用統(tǒng)一的500 mm或600 mm盤距，可以搭設(shè)成不同跨度和不同截面的模塊式架體，滿足于各類橋梁支撐、舞臺支撐、燈光塔架、橋梁墩柱等支撐系統(tǒng)，傳統(tǒng)的橋梁支模體系笨重且僅適用于特定規(guī)格，局限性很大，盤扣腳手架則可以搭設(shè)成不同形狀不同功能的模板支架，滿足各樣式的搭建需求。

與傳統(tǒng)支架相比，大部分碗扣支架的間距在1.2 m以下，甚至達到0.6 m和0.9 m，導(dǎo)致支架內(nèi)操作空間有限，不便于現(xiàn)場施工作業(yè)。盤扣式支架立桿采用Q345b低合金結(jié)構(gòu)鋼，提高了承載力，允許放大腳手架步距和間距，因此擴大了作業(yè)空間。

3.2 安全性能可靠

盤扣式支架采用自鎖式連接盤和銷子，銷子插接后靠自重即可鎖緊，且它的橫向和豎向斜桿使每個單元都是固定的三角形穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，架體受到橫向和縱向的力之后都不會發(fā)生變形，且盤扣腳手架是一個完整的體系，腳手板和步梯都能起到保證架體穩(wěn)定和工人安全的作用，因此相比其他的鋪設(shè)的腳手架，盤扣腳手架的掛鉤踏板使架子的安全性提升了一個高度。盤扣式腳手架每個單元都是格構(gòu)式，安全穩(wěn)定。

3.3 使用周期長

采用統(tǒng)一的熱鍍鋅表面處理，徹底摒刷漆和噴漆的表面處理，這種不掉漆不生銹的表面處理方式除了減少了高額的人工保養(yǎng)成本以外，外觀一致，大氣美觀的銀色也為工程提升了形象。鍍鋅的表面處理方法延長了鋼管壽命到15~20年。

3.4 施工效率高

盤形扣支架屬于標(biāo)準件，安裝操作相對簡單，無論是搭設(shè)還是拆卸，都屬于簡單快捷的施工設(shè)備。由于在安裝過程中，完全避免了螺栓操作和零散緊固件的損失，接頭的拆裝速度比常規(guī)支架快5倍以上，裝卸速度快、省力，工人可以用錘子完成整個作業(yè)，減少作業(yè)程序。

4 經(jīng)濟成本分析

盤扣式支架較傳統(tǒng)支架在工程應(yīng)用方面適用性更強，一方面表現(xiàn)在支架結(jié)構(gòu)受力性能好、施工效率高等方面，另一方面在成本控制方面也大大降低了施工成本，以本工程最大孔徑箱體施工成本為載體，對盤扣式支架與傳統(tǒng)支架施工成本進行分析，本文以最大孔徑箱體（中孔）為研究對象，主要分析腳手架安拆施工成本（見表1）。

表1 施工成本分析

通過對盤扣式腳手架和傳統(tǒng)腳手架施工成本對比分析可知，人員投入減少8人，搭設(shè)效率較傳統(tǒng)腳手架提高5倍，拆除較傳統(tǒng)腳手架提高4倍，人員投入大幅度減少，搭設(shè)作業(yè)節(jié)省合計70工日，拆除作業(yè)節(jié)省合計45工日，搭設(shè)效率大大提高，按照300元/工日計算，節(jié)約人工投資成本3.47萬元。

5 結(jié)束語

本文對盤扣式腳手架在大跨度下穿橋施工中應(yīng)用進行探討分析，得出以下結(jié)論：（1）盤扣式腳手架從鋼管材質(zhì)進行改進，使用壽命長等特點，較傳統(tǒng)腳手架承載性能高；（2）盤扣式腳手架為標(biāo)準化桿件，便于一線人員操作，具有安裝便捷，連接牢固，整體布局整齊，有助于提升工地安全文明施工水平；（3）盤扣式腳手架較傳統(tǒng)腳手架經(jīng)濟效益好，節(jié)約施工成本，節(jié)省工期，減少作業(yè)人員投入，具有良好經(jīng)濟效益和安全效益。