地铁车站主体结构模板支架选型探讨

王勇，管善志，孙伟

（中交二航局第三工程有限公司，江苏镇江212003）

1 模板支架体系类型及选型

地铁车站通常采用明挖顺作法施工，其主体结构通常采用钢筋混凝土双层或三层双跨箱形框架结构，分为底板、侧墙、立柱、中板、顶板5部分。车站主体结构施工采用纵向分段流水，竖向分层，每一施工段按固定的施工顺序分层施工。模板支架体系通常以扣件式、盘扣式、碗扣式脚手架形成满堂支架，并按照车站主体结构施工需要搭设，兼具可靠性和灵活性的特点[1]。车站中板顶板模板采用优质覆膜竹胶板或木胶板，次楞和主楞通常采用方木、方钢、钢管或型钢，次楞下方为满堂支架，立杆顶端设置可调顶托，以便调整模板高度；侧墙模板采用大钢模板、组合小钢模板、竹（木）胶板或建筑塑料模板。

模板支架体系选型应遵行原则：材料满足规范要求的刚度、强度和稳定性要求；结构设计应满足安全要求，工效高，成本较低；受力体系简单有效，搭拆方便，便于保养和维修；规格需统一，同时具有较强的可周转性；满足时间紧、任务重的工期要求，同时满足设计的可靠性和耐久性[1]。

2 模板支架体系优缺点

2.1 侧墙模板体系优缺点

组合小钢模的优点：（1）标准化程度高，灵活性强；（2）便于施工；（3）循环使用率较高；（4）便于运输。缺点：（1）模板整体性较差；（2）施工效率较低；（3）强度、刚度差，易变形；（4）易发生胀模等现象。

单侧大钢模的优点：（1）模板整体性较好；（2）便于施工；（3）强度、刚度好，不易变形；（4）模板垂直平整度好。缺点：（1）标准化程度较差；（2）循环使用率较低；（3）对运输设备要求较高。

竹（木）胶板的优点：（1）侧墙平整度较好；（2）工效高；（3）劳动量消耗较小；（4）复杂结构适用性好。缺点：（1）木材资源浪费量严重；（2）成本较高；（3）循环使用率较低。

塑料模板的优点：（1）建模灵活，省工节材；（2）安全可靠，低碳环保；（3）施工速度快，搭设便捷；（4）循环使用率高，成本低。缺点：（1）安全性能需要检验；（2）使用经验较少。

2.2 支架体系优缺点

碗扣脚手架的构成：由上碗扣、下碗扣、立杆、横杆接头和上碗扣限。优点：（1）多功能性强，拼装速度快；（2）承载力大，通用性强；（3）安全可靠，制造工艺简单；（4）无零散零件，不易丢失；（5）维修简单，便于运输。缺点：（1）构架尺寸受到限制；（2）U 形连接销易丢；（3）成本较高。

扣件式脚手架的结构组成：由扣件和钢管连接，再配置底座、上托、水平杆、交剪撑、扫地杆等连结。优点：（1）承载力大；（2）装拆方便，搭设灵活；（3）造价经济合理。缺点：（1）扣件容易丢失；（2）节点处的杆件为偏心连接，影响承载力；（3）扣件质量和作业人员水平影响较大。

承插型盘扣式脚手架的结构组成：盘扣节点由焊接于立杆上的连接盘、水平杆杆端扣接头和斜杆杆端扣接头组成。优点：（1）组合功能多；（2）结构设计合理，承载力高；（3）安装快捷，安全可靠；（4）便于运输管理；（5）损耗低，综合效益好。缺点：（1）构架尺寸受到限制；（2）横杆为纵横垂直交叉，曲线梁搭设受限；（3）应用经验较少。

3 支架体系结构受力分析

3.1 碗扣式脚手架结构受力分析

碗扣式脚手架承受荷载时，水平杆、扣件、楞条及立杆等构件需要承受绝大部分荷载，将这些构件连接起来的碗扣件就变得非常重要。受力体系中需要重点分析立杆受力和扣件抗滑力。

松江生态园站主体结构施工中，碗扣式脚手架采用φ48mm×3.5mm钢管满堂支架作为受力支撑杆件，顶板脚手架按照纵距90cm、横距60cm、步距120cm的间距布置；中板的脚手架按照纵距90cm、横距90cm、步距120cm的间距布置；面板通常采用18mm厚竹胶板，次楞间距300mm，采用三跨连续梁检算。最大弯矩按Mmax=0.1ql2（式中，q为均布荷载，l为梁长）进行计算。力学模型如图1所示。

图1 面板模板强度验算力学模型

立杆计算中作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载。恒载=楼板自重+水平模板自重；活载=振捣混凝土产生的侧压力+施工人员及设备荷载标准值，不考虑风荷载。

3.2 扣件式脚手架结构受力分析

征仪路站扣件式脚手架采用的钢管类型为φ48mm×3.5mm；采用单管立杆；立杆的纵距为1.50m，立杆的横距为1.20m，大小横杆的步距为1.50m；横杆与立杆连接方式为单扣件；取扣件抗滑承载力系数为0.80；连墙件采用两步三跨，连墙件连接方式为双扣件。小横杆按照简支梁进行强度和刚度的验算，按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形，大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算。

脚手架搭设过程中需严格按照规范尺寸施工，随意加大步距有失稳的危险。扣件拧紧力矩最大不超过60N·m，否则扣件及螺栓可能发生破坏。

3.3 盘扣式脚手架结构受力分析

汽轮机厂站主体结构施工过程中，盘扣式脚手架顶板通常采用横1200mm×纵1500mm×步1500mm，15mm多层板，次楞采用60mm×40mm×2mm矩形钢管，间距200mm，主楞采用150mm×75mm H型钢，间距1200mm。根据实践经验和理论计算，支撑体系能够满足施工需要。

将荷载统计后，通过次梁以集中力的方式传递至主梁。纵梁面板可按简支跨计算，根据施工情况一般楼板面板均搁置在梁侧模板上，无悬挑端，故可按简支跨一种情况进行计算，取b=1m单位面板宽度为计算单元。

承插型盘扣式脚手架受力体系，节点均需考虑半刚性，模板支撑整体稳定性验算时可以将长细比较大的杆件作为主要受力杆件，按照静力分析进行承载力和稳定性计算。立杆与立杆之间的套管连接，水平杆和斜杆与立杆之间的承插连接，可以判定为半刚性连接。

4 成本与工期

以哈尔滨地铁3号线二期工程汽轮机厂站、松江生态园站、征仪路站主体结构实际施工中板为例，分别使用盘扣式、碗扣式、扣件式脚手架，搭设面积均为24m×16.5m，对盘扣式、碗扣式、扣件式脚手架进行对比。

盘扣式脚手架材料尺寸小，重量低，材料使用过程损耗率较小，相比钢管扣件式脚手架每平方米节约造价25%；同时，盘扣式脚手架安装工效是扣件式的2倍，碗扣式的1.5倍，随着周转次数增加，综合效益更高。

5 结语

地铁车站朝着大跨度、多功能、异形结构多的方向发展，承插型盘扣钢管脚手架由于其工效高、承载能力高、成本较低，在车站模板支架系统中应用逐渐增多，在哈尔滨地铁3号线二期工程一阶段的6座车站中，有3座车站主体结构施工采用盘扣式脚手架满堂支架，取得了良好的经济效益和社会效应。