高大模板盘扣架平台法施工技术

2020-11-05黄飞岳中国铁路上海局集团有限公司上海铁路枢纽工程建设指挥部

上海铁道增刊 2020年2期

黄飞岳中国铁路上海局集团有限公司上海铁路枢纽工程建设指挥部

1 工程概况

京沪铁路无锡站改造工程包括：新建高架站房6 486 m2，既有站房改造12 800 m2，新建12 m宽旅客出站地道一座，新建行包地道一座，改造站台雨棚四座20 190 m2，线路拨移及相关工程见图1。

图1 站改总体平面图

新建高架站房主体一层，局部二层，建筑轴线尺寸82.2 m×57 m，建筑高度22.6 m，桩承台基础形式，主体为型钢混凝土框架结构，屋面采用钢网架结构；高架候车层为高架站房主要结构，候车层面积4 872 m2，主梁最大跨度19 m，梁截面尺寸700 mm×1800 mm，井式楼盖梁截面尺寸400 mm×1200 mm，现浇楼板厚100 mm~120 mm，站房模板承重支撑架采用标准承插型盘扣式钢管支撑架，搭设的架体高度为10.09 m。

2 平台法技术方案

2.1 材料组成

盘扣架由可调底座、立杆、横杆、斜杆、可调托座组成，其将立杆、横杆、斜杆等杆件预先在工厂制作成品，在工地快速组成一套稳定、安全的结构系统；杆件连接采用盘扣式承插结合（见图2），可调托座与可调底座用于调节支撑高度；盘扣架立杆为Φ48.3×3.2mm，Q345低碳合金钢，主要技术参数见表1。

图2 盘扣架组成

表1 盘扣架立杆参数表

双C钢采用Q345低碳合金钢，工厂流水线生产，通过螺栓加撑管拼接成型的双拼对撑构件（见图3），最大效用地发挥钢材的力学特征，双C钢主要技术参数见表2。

图3 双C钢样式

表2 双C钢参数表

2.2 架体设计

架体高度10.09 m，主框架梁截面为700 mm×1 800 mm，采用传统梁板共支法，立杆间距900 mm×1 200 mm；楼盖井字梁尺寸为400mm×1 200 mm，采用平台法支撑体系施工技术，立杆间距900 mm×2 000 mm；步距统一采用1 500 mm，井字梁底采用特制双C钢作为主龙骨，模板次龙骨为40 mm×90 mm木方；具体架体平面布置见图4，架体剖面见图5。

图4 架体平面布置图

图5 架体剖面图

3 设计原理及受力分析

3.1 设计原理

考虑井式楼盖梁高全部相同，通过新型特制双C钢做平台式支撑体系，双C钢通过螺栓对接，放置于可调托座上（见图6），平台支撑立杆位置不受井字梁间距的影响，按照上部荷载最不利工况确定立杆间距，整个平台搭设至井字梁底；板底支撑则通过立杆，将力传递至平台上。

图6 平台法构造

3.2 受力分析

混凝土构件按最不利布置，有以下三种工况，如图7所示。

工况一为单支立杆承担梁的一半荷载，双C钢支撑整根梁荷载和板荷载；

工况二为单支立杆承担整根梁的荷载，双C钢主要承担板荷载；

工况三为单支立杆承担整根梁的荷载，双C钢承担整根梁荷载和板荷载。

图7 三种工况

可见：工况三为支撑架立杆、双C钢主梁荷载均为最大工况，支撑体系应按照工况三进行最不利情况验算，这里以主要构件双C钢及立杆为例进行承载验算，其他杆件不展开。

3.3 双C钢承载验算

3.3.1 根据荷载及内力计算结果得

最大弯矩：Mmax=6.56 kN·m

最大剪力：Vmax=12.21 kN

最大挠度：ωmax=3.74 mm

3.3.2 承载验算

3.4 立杆承载验算

3.4.1 根据荷载及内力计算结果得

立杆最大荷载设计值：41.41 kN。

3.4.2 立杆计算长度计算

计算公式一：l0=ηh=1.2×1 500=1 800 mm；

计算公式二：l0=h′+2ka=500+2×0.7×500=1200 mm；

其中：

η—支架立杆计算长度修正系数1.2；

h—支架立杆中间层水平杆最大步距；

h′—支架立杆最顶层水平杆步距；

k—悬臂端计算长度折减系数，取0.7；

a—支架立杆伸出顶层水平杆中心线至支架可调托座支撑点的距离。

立杆计算长度两者取大值，即l0=1 800 mm；

长细比λ=l0/i=1 800/15.99=112.6＜[λ]=150，满足规范要求。

3.4.3 立杆抗压强度验算

由长细比λ=112.6，查表得轴心受压构件的稳定系数φ=0.388，则单支立杆允许最大承载设计值：Nmax≤[f]φA=300×0.388×4.534×100/1000=52.78 kN；单支立杆轴力设计值N=41.41 kN≤Nmax=52.78 kN，满足要求。

4 施工工艺及关键技术

4.1 施工流程

基础处理→按专项施工方案放线→根据立杆位置放置可调底座→盘扣架体搭设→插入可调托座→安装双C钢主龙骨→搭设板底模板支撑体系→高大支模验收合格后交下道工序。

双C钢主龙骨施工步骤见图8。

图8 双C钢主龙骨施工步骤

4.2 关键技术

4.2.1 平台法对地基承载力要求较高

因立杆间距相对加大，单支立杆轴力增加较多，对架体地基要求相应也提高，须按照立杆最大设计轴力进行地基验算，确保地基稳定。

4.2.2 双C钢的安装是平台法技术关键

双C钢是平台法梁板支撑最主要传力构件，其安装是支撑体系的关键，双C钢连接接头须位于顶托中央，这就对架体的安装精度提出较高的要求，每搭设完一步支架后，应及时校正水平杆步距及立杆的纵、横距，控制立杆的垂直偏差及横杆的水平偏差；另外双C钢的自身拼接须牢固。

4.2.3 平台法架体搭设与模板安装施工联系更加紧密

因现浇梁模板支撑体系直接利用架体双C钢作为主龙骨，因此架体搭设班组与模板支设班组必须对接清楚，加强沟通与联系，确保梁板定位及标高无偏差。

4.3 检查与验收

按国家标准与要求进行材料进场验收及分阶段架体验收，架体搭设前后应严格执行架体验收标准，在地基完成后架体搭设前、首段达到6 m、架体逐层升高时、达到设计高度后均必须进行检查和验收，并形成书面记录。

5 与传统架体的对比分析

5.1 社会效益

与传统钢管脚手架对比，盘扣架采用固定模式结构，现场装配式安装，使得脚手架的施工质量受人为因素影响降低到最小；目前盘扣架制作及租赁市场整体相对规范，架体构件尺寸偏差小，整体热镀锌处理降低了构件锈蚀导致承载力降低的概率；另外，架体构件搭设整齐规范，热镀锌构件使得整体呈现银色外观，给人以一种耳目一新的感觉，有助于提高现场文明施工标准。

5.2 经济效益

与常规梁板共支法盘扣架搭设技术对比，平台法获得较大的经济效益；以无锡站高架站房第二施工段为例，现浇结构1 200 m2，架体搭设方量11 355 m3，若采用梁板共支方案搭设架体的含钢量为17.6 kg/m3，平台法技术方案搭设架体的含钢量为13.2 kg/m3，用钢量节省25%；同时搭设工作效率提高，每人工搭设方量由以往的70 m3升至110 m3，提升55%，相对应工期节省35%。