承插式插槽型钢管支架的工程应用

王子颖

(1.杭州高新技术产业开发总公司,浙江 杭州 310053；2.奥体滨江建设投资有限公司,浙江 杭州 310053)

近年来特别是2014年下半年全国各地连续发生多起模板支撑架坍塌导致群死群伤事故后,杭州市建委下发了杭建工(2015)55号文《关于进一步加强建设工程模板支撑系统安全管理的通知》,要求对危险性较大的超过一定规模的高大模板支撑体系禁止使用钢管扣件脚手架,推广使用门式钢管脚手架、承插式钢管脚手架、碗扣式钢管脚手架等工具式脚手架。

1 承插式插槽型钢管支架的优势

目前国内拥有量最大的扣件式钢管脚手架,在使用中最突出的问题是钢管壁厚与扣件质量不符合标准要求,且施工效率低下、搭设质量难控制、管理难度大、工程安全事故频发,已有逐步为新型工具式支架所取代趋势。碗扣式钢管脚手架拥有量仅次于扣件式钢管脚手架,由于行业缺乏规范管理,各企业追逐短期利益以致恶性竞争现象严重,使得碗扣式钢管脚手架质量参差不齐,工程使用也逐渐趋少。门式钢管脚手架特别是重型门架在桥梁、市政工程中应用较多,但不同型号之间的门架不能通用限制了门架的推广使用,房屋建筑中门架应用较少。承插式盘(轮)扣型钢管脚手架相比于碗扣式脚手架,具有成本低、用量少、工期短、效率高、人工节省、使用方便的优势,受到租赁企业和施工单位的青睐。承插式插槽型钢管脚手架是一种以Ф48钢管为主的“管、件合一”的新型架体,它克服了扣件式钢管脚手架体系存在的缺陷和不足,做到了工具化、标准化,降低了劳动强度,提高了效率,节约了资源,大大提高了施工安全系数。它的核心构造[1]是在立杆上焊接插槽座,水平杆端楔形插头内表面应与立杆插槽盘凸缘外形吻合,插销后保证水平杆端楔形插头楔入立杆插槽盘，到位后具有一定的自锁抗拔脱能力。承插式插槽型钢管脚手架较其他支撑体系体现出施工便捷、插槽节点构造简单可靠、卡接牢固、立杆轴心受力、具有承载能力高、施工安全的优势,是模板支架领域的创新型产品。因其具有经济适用、结构稳定性好、快支快拆等特点,在房建施工应用中优势明显,近两年来在重庆、湖南、河南、北京等地区推广使用速度较快,相关的省市制订颁布了省级技术规程；浙江省也发布《建筑施工承插型插槽式钢管支架安全技术规程(DB 33/1117—2015)》[1],于2015年11月1日起实施。经实际使用对比,承插式插槽型钢管支架较传统的钢管扣件式支架,可支持早拆加快周转,接头坚固耐用,各类杆件不怕摔、不易丢失配件,能节约人工约30%,支撑架体周转效率提高20%以上,综合效益非常可观,可以预见承插式插槽型支架在建筑工程施工中的使用将会快速推广。

2 工程实例方案设计

滨盛路下穿隧道工程位于杭州奥体博览城,南接滨江区扬帆路,北至萧山区平澜路,隧道总长1 440 m,其中暗埋段长1 138 m,为明挖暗埋双向六车道的钢筋混凝土双跨箱涵结构,在滨江区段与杭州奥体主体育场及附属设施项目商业配套及车库工程结构相连。此段结构长317.7 m并先行施工,结构为底板C40混凝土厚1 400 mm,边墙及中墙C45混凝土厚1 500 mm,顶板C35混凝土厚900 mm,顶板掖角为300 mm(高)×600 mm(宽),结构净高5.8～6.08 m,净跨14.4 m,纵向设计后浇带分为8块浇筑。

隧道结构顶板支撑架方案设计采用承插式插槽型支撑架,立杆采用LG-2600间距600 mm×600 mm,水平杆采用HG-600步距1.5 m,水平剪刀撑在底、中、顶部共设3道,竖向剪刀撑外周封闭设置,架体顶部采用可调顶撑,主楞为Ф48×3.0钢管,次楞为45 mm×65 mm木枋,间距200 mm,模板为15 mm厚多层木胶合板。顶板浇筑前,墙板先行浇筑,施工缝留置于掖角下50 mm处,顶板混凝土分区块一次性浇筑。隧道顶板模板支撑架剖面图见图1，现场搭设图见图2。

图1 隧道顶板模板支撑架剖面图

图2 隧道顶板模板支撑架搭设图

其顶板支撑架体方案计算结果见表1。

表1 顶板支撑架体方案计算结果

3 工程使用注意事项

作为一种新型的支撑体系,支架的水平杆与立杆插槽座连接只是外形机械咬合,无抗拔构造措施,其水平杆与立杆连接的刚度弱于钢管扣件支撑架,仍为“半刚性节点”结构体系,且节点刚度弱于钢管扣件节点,立杆失稳是支撑架体的主要破坏形式；另作为一种新型的支撑体系,尚缺少大量的工程应用经验和总结,在不同的工程使用中应注意下列事项。

1)对基础不平整,立杆底部高低差≤150 mm处,必须使用可调底座将立杆底调平；立杆底部高低差≥150 mm处,必须使用可调底座和带插槽盘的短立杆调平,并在低处的底层插槽盘高度设水平杆双向拉结。立杆底部经调平后高度误差在±5 mm内,否则将造成各层水平杆均出现插入键槽深度不足或卡销不牢。对坡道处搭设更需控制沿坡度方向无法设水平杆而使用钢管扣件水平杆的架体整体性不足；如预计立杆底部基础为变形较大,则应谨慎选用或经预压满足要求后方可使用。

2)由于立杆和水平杆连接的刚度不足,使立面和平面的架体网格均为平面可变体系,在空间上更是个可变体系,所以要十分重视剪刀撑的设置。水平或竖向剪刀撑必须在平面内闭合且架体外周连续满布,剪刀撑必须在架体搭设时同步搭设并扣紧,是保证架体竖向和水平向为几何不变体系并提高架体整体稳定性的重要措施；竖向剪刀撑应设于立杆的两侧,方能保证每步与立杆扣接。

3)由于模板支架体系中的不同构配件几乎不可替换,故方案一经编制审批,就应统计种类材料进场数量,并计划组织实施,避免因施工时数量不足或各构配件间的不匹配引起进度延误。大型工程需按楼层浇筑块分块计算,经计算的分块配杆一旦配齐,不得变化,如有某一杆件数量不足或变化,则需对方案进行系统性调整,并重新计算配杆数量。方案设计也应多采用0.6、0.9 m的水平杆,并尽量使用同一规格,以减小材料采供、管理难度。

4)架体开始搭设前,应据柱网轴线弹出梁下立杆位置；架体搭设应始于边上的直角二条边线,以保证立杆间形成正方形或长方形,避免出现菱形或平行四边形。搭设过程中,需校核每步高的立杆垂直度,否则大面积安装完成,架体出现整体的歪斜将无法调整。架体顶部应垂直轴心受力,不得施加偏心荷载。

5)因水平杆与立杆通过销插卡住,水平杆不能传递向上的剪力,在加设钢管扣件的剪刀撑、斜撑等杆件时,严禁将扣件扣于水平杆上；同时也需严防基础承载力不足产生的立杆间的不均匀沉降。搭设架体过程中,要求操作人员用锤子重击水平杆端头二至三下,以保证水平杆插头插入深度不得少于插座深度的3/4,进而保证水平杆有效卡销。在验收架体时,对整个水平杆卡销紧固情况进行检查,避免出现个别或连续的水平杆脱销造成架体整体承载能力的降低；对可调底座和顶撑伸入钢管长度进行检查,保证不小于150 mm。

6)遇平面不规则结构,应以梁等大荷载构件布置支撑架体优先,设计按梁中心向两侧板中央布设立杆(弧形、三角形等异形板更应如此),板跨中的立杆应辅以钢管扣件作水平杆对立杆做双向拉结。

7)目前承插式插槽型支架生产企业还不多,不同企业生产的产品,通用、互用性较差,同一工程中应统一或分片使用同一厂家的产品。现市场对承插式插槽型支架潜在需求量较大,要求租赁量大的项目应细化方案提供租赁进场计划,避免因材料供应不及时卡阻工程施工进度。

4 工程应用效果

模板支撑架专项方案经组织专家论证后实施,在隧道底板混凝土浇筑完成并放样弹线后,于2015年11月12日,搭设架体材料陆续进场,一次性投入立杆材料650 t,水平杆材料250 t,分块后浇带长约40 m,10个架子工在塔吊配合下,4 d时间搭完支撑架体。架体的搭设及后续工作流水施工,顶板的混凝土于2015年11月28日至2015年12月16日浇筑,混凝土浇筑分层按不大于400 mm,并严禁堆高超过顶板面100 mm。混凝土养护后,各块流水拆除,拆除时从板跨中部向两侧对称拆除顶撑及模板和架体。由于架体的拆除仅将水平杆端向上敲击出立杆的插槽盘即可将架体分散成立杆和水平杆,搭设和拆除相同的架体用工约为4∶1,架体快速地被拆除。拆除模板及架体后的隧道混凝土外光内实,达到了设计的要求。

5 结 语

承插式插槽型钢管支架作为一种新型的模板支撑体系,具有搭拆效率高、受力合理、安全可靠、施工方便、经济效益好、适用范围广,值得在工程中大范围推广应用。