盘扣式支架在大跨度铁路下穿立交工程中研究及应用

张海清 中国铁路上海局集团有限公司安全监察室

随着经济社会快速发展，交通网络日趋完善，市政公路下穿既有铁路工程越来越多。框构桥预制支架大多采用钢管支架，包括碗扣式、盘扣式支架等。随着工程规模扩大，进而对钢管支架承载力、安全稳定性、施工效率均提出更高要求。盘扣式脚手架具有承载性能好、施工效率高、安全稳定等优点，在框架桥预制施工应用十分广泛。在理论分析方面，吴培良对盘扣式钢管承重支架受力性能进行研究，提出立杆是盘扣式钢管承重支架的主要受力杆件，增加立杆直径可直接提高架体的整体稳定性和架体的刚度。在工程应用方面，徐志雄对盘扣式脚手架在地下洞室支护工程中的应用进行研究，得出盘扣式脚手架承载力大，安全可靠，使用寿命长。本文结合下穿铁路工程背景，探讨盘扣式支架应用较传统支架的优势和经济成本分析。

1 工程概况

蚌埠市G329公路下穿京沪货运铁路立交工程，穿越京沪货运铁路上下行，主体框构规模为（6.5 m+8.5 m+12.75 m+12.75 m+8.5 m+6.5 m），中孔12.75 m箱体结构净高为6.6 m，顶板厚0.9 m，底板厚1.0 m，边墙厚0.9 m，次边孔8.5 m箱体结构净高为6.8 m，顶板厚0.75 m，底板厚0.85 m，边墙厚0.7 m，边孔6.5 m箱体结构净高为7.0 m，顶板厚0.6 m，底板厚0.7 m，边墙厚0.6 m，箱身采用C40P8钢筋混凝土（见图1）。采用承插型盘扣式钢管支架的施工工艺支撑搭设本工程框架桥满堂支架及模板体系，使用立杆48.3 mm×3.25 mm钢管，横杆48.3 mm×2.75 mm钢管，可调顶托撑和可调底座：Φ38.3 mm。

图1 框架桥横截面

2 盘扣式支架施工

本工程支架拟用承插型盘扣式钢管满堂脚手架，模板支架搭设高度为6.9 m，立杆的纵距b=0.9 m、横距l=0.9 m、步距h=2.0 m。纵、横向杆及立杆用扣件式钢管连接。因本工程支架搭设高度超过4 m，按规范设剪刀撑，在横桥方向两端各设两道加固斜撑。在纵桥方向两端各设一道加固斜撑。距离地面20 cm设置纵横扫地杆，底部加设垫块，按照纵上横下的搭设规范。中孔箱体支架横截面图见图2。

图2 中孔箱体支架横截面图

当搭设高度在6.3 m至6.9 m满堂模板支架时，步距不大于2.0 m，支架架体四周外立面向内的第一跨每层均应设置竖向斜杆，架体整体底层以及顶层均应设置竖向斜杆，并应在架体内部区域每隔5跨由底至顶纵、横向均设置竖向斜杆或采用扣件钢管搭设的剪刀撑。当满堂模板支架的架体高度不超过4个步距时，可不设置顶层水平斜杆；当架体高度超过4个步距时，应设置顶层水平斜杆或扣件钢管水平剪刀撑。

2.1 箱涵顶板底模、腹板侧模安装

模板安装前，先需要测量腹板的边线和桥的中轴线，放样后经监理检查，合格后安装模板。箱涵顶板底模、腹板侧模采用15 mm厚木胶合板做面板，箱涵腹板模板支撑体系内楞采用10 cm×10 cm方木，间距20 cm、外楞采用2*Φ48×3 mm及Φ14对拉螺栓，间距40 cm×40 cm，采用止水型对拉螺栓平衡侧模板受力。机械配合人工进行模板安装。

2.2 箱涵四周施工脚手架搭设

在箱涵四周设置双排脚手架，采用单立杆，搭设高度为7.5 m，立杆的纵距0.9 m、横距0.9 m、步距1.20 m，内排架距离结构0.30 m。钢管类型为φ48×3，脚手板采用木板，栏杆采用金属钢丝网，脚手板下大横杆在小横杆上面。

3 盘扣式支架特点

盘扣式支架组成由连接盘、插销、水平杆、斜杆及立杆等部分组成（见图3）。盘扣式支架作为一种新型支架因具备居多优点，在工程建设普遍应用，与传统支架相比其特点主要以下几个方面。

图3 盘扣式支架结构图

3.1 适用性强

盘扣式支架采用统一的500 mm或600 mm盘距，可以搭设成不同跨度和不同截面的模块式架体，满足于各类桥梁支撑、舞台支撑、灯光塔架、桥梁墩柱等支撑系统，传统的桥梁支模体系笨重且仅适用于特定规格，局限性很大，盘扣脚手架则可以搭设成不同形状不同功能的模板支架，满足各样式的搭建需求。

与传统支架相比，大部分碗扣支架的间距在1.2 m以下，甚至达到0.6 m和0.9 m，导致支架内操作空间有限，不便于现场施工作业。盘扣式支架立杆采用Q345b低合金结构钢，提高了承载力，允许放大脚手架步距和间距，因此扩大了作业空间。

3.2 安全性能可靠

盘扣式支架采用自锁式连接盘和销子，销子插接后靠自重即可锁紧，且它的横向和竖向斜杆使每个单元都是固定的三角形稳定结构，架体受到横向和纵向的力之后都不会发生变形，且盘扣脚手架是一个完整的体系，脚手板和步梯都能起到保证架体稳定和工人安全的作用，因此相比其他的铺设的脚手架，盘扣脚手架的挂钩踏板使架子的安全性提升了一个高度。盘扣式脚手架每个单元都是格构式，安全稳定。

3.3 使用周期长

采用统一的热镀锌表面处理，彻底摒刷漆和喷漆的表面处理，这种不掉漆不生锈的表面处理方式除了减少了高额的人工保养成本以外，外观一致，大气美观的银色也为工程提升了形象。镀锌的表面处理方法延长了钢管寿命到15~20年。

3.4 施工效率高

盘形扣支架属于标准件，安装操作相对简单，无论是搭设还是拆卸，都属于简单快捷的施工设备。由于在安装过程中，完全避免了螺栓操作和零散紧固件的损失，接头的拆装速度比常规支架快5倍以上，装卸速度快、省力，工人可以用锤子完成整个作业，减少作业程序。

4 经济成本分析

盘扣式支架较传统支架在工程应用方面适用性更强，一方面表现在支架结构受力性能好、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，以本工程最大孔径箱体施工成本为载体，对盘扣式支架与传统支架施工成本进行分析，本文以最大孔径箱体（中孔）为研究对象，主要分析脚手架安拆施工成本（见表1）。

表1 施工成本分析

通过对盘扣式脚手架和传统脚手架施工成本对比分析可知，人员投入减少8人，搭设效率较传统脚手架提高5倍，拆除较传统脚手架提高4倍，人员投入大幅度减少，搭设作业节省合计70工日，拆除作业节省合计45工日，搭设效率大大提高，按照300元/工日计算，节约人工投资成本3.47万元。

5 结束语

本文对盘扣式脚手架在大跨度下穿桥施工中应用进行探讨分析，得出以下结论：（1）盘扣式脚手架从钢管材质进行改进，使用寿命长等特点，较传统脚手架承载性能高；（2）盘扣式脚手架为标准化杆件，便于一线人员操作，具有安装便捷，连接牢固，整体布局整齐，有助于提升工地安全文明施工水平；（3）盘扣式脚手架较传统脚手架经济效益好，节约施工成本，节省工期，减少作业人员投入，具有良好经济效益和安全效益。