方圆扣在高架车站框架柱施工的应用技术研究

刘 强，崔 咏

（1.中铁十六局集团城市建设发展有限公司，北京 100018；2.国家轨道衡计量站，北京 100081）

0 引言

随着我国轨道交通的发展，高架车站日益增多，有些车站设计时为适应城市已有道路交通、减少原有城市规划改动，将部分轨道与原有道路重合，为降低路面交通与轨道交通的互相影响，地面层采用截面尺寸较大的框架柱架空，用绿化带对框架柱进行隔离保护。框架柱直接暴露于道路中，其防撞能力和外观质量尤为重要。设计上能够从建筑材料上提高其强度质量，而施工过程中外观质量的控制成为目前亟待解决的问题，模板加固方式成为解决这一问题的关键。

1 工程概况

郑州机场至许昌市域铁路工程是中原城市群城际轨道交通网的骨干线路，线路衔接新郑机场、郑州航空港区，贯穿中原城市群郑州-许昌产业带的核心区域。其中许昌段［1］，线路北端起于郑州、许昌市界，南端止于许昌东站，线路长 33.693 km，其中高架线长 27.894 km，设站 11 座。各车站总建筑面积 118 870.03 m2，其中单体车站建筑面积 7 926.46 m2，檐高 14.2 m，地上 3 层［2］。高架车站采用桥-建完全合一型，高架车站 7 座，框架柱 165 根，框架柱截面尺寸分别为 3 000 mmh2 200 mm，3 000 mmh2 000 mm，3 200 mmh1 800 mm，1 800 mmh1 800 mm，1 800 mmh1 400 mm，1 400 mmh1 400 mm，柱高度有 12 m、9 m 两种。

2 方圆扣及其优势

2.1 方圆扣组成

方圆扣由两部分组成，镀锌卡板和楔形铁片（也称斜铁），一套方圆扣包含 4 个单片的弯头卡板及其配套定制专用的辅助卡箍和楔形铁片，卡板一端呈 180e的折弯造型，在长度方向上有两排间隔相同、错落有序的限位孔，楔形铁片穿过固定限位孔将限位套和卡板形成固定体系对模板进行固定［3］，如图 1、图 2 所示。

图1 方圆扣组成实物图

图2 方圆扣拼装图

2.2 方圆扣加固优势

方圆扣加固体系可依据加固对象的尺寸自由调节卡箍位置，适用性较强，广泛用于截面尺寸较大和截面尺寸种类较多的矩形框架柱，同时方圆扣加固体系无需螺栓进行柱中加固，拆模后柱体表面无螺栓孔，观感质量较高［4］，具有较高的推广应用价值。

1）施工质量。加固体系刚度大，柱体尺寸标准，中间不需要加设对拉螺栓，拆模后柱体表面光洁，无螺栓孔，无需后期修补，提升了混凝土表面的观感质量。

2）适用性。一卡多用，方圆扣解决了柱体变径问题，实现了一套方圆扣打造不同直径方柱的目的。只要调节卡件的尺寸即可。

3）可操作性。安装简单，操作简便。方圆扣加固体系为定型化体系，安装程序简单，施工过程中，无需使用穿墙丝、穿墙管，无需模板打孔，且自重较轻，只需两人就能对方柱进行紧固；拆卸时，将卡箍退出，取下限位套，两块卡板自然分离［5］。

4）施工速度。定制型方圆扣运抵施工现场即可加固，极大缩短了前期的准备工序；该体系只需要两人即可完成加固，相同柱高条件下，安装速度可提高到传统紧固的 3～4 倍，既节约人工，又缩短工期，提高施工速度。

5）经济性。模板无需打孔，即可加固，增加了模板的可周转次数，节约材料，降低材料费；施工速度提高，节约人工，降低人工费。

3 柱模板加固方案

3.1 设计方案

在昌盛路站车站主体结构地面层框架柱的施工时，针对截面尺寸 3 000 mm 以内的无剪力墙等相连的独立柱采用方圆扣加固。符合要求的框架柱采用木模板+木方+方圆扣加固的方式，面板材料为 15 mm 厚优质覆膜木胶板，次楞为 50 mmh100 mm 松木矩形木枋，竖楞采用方木，宽度为 50 mm，高度为 100 mm，柱宽度方向设置 10 个竖楞，柱高度方向设置 9 个竖楞［6］；方圆扣进行加固紧固，方圆卡具（10 #）带一道侧板，间距 250 mm；具体结构如图 3、图 4 所示。

图3 框架柱加固平面示意图（单位：mm）

图4 框架柱加固立体示意图

3.2 框架柱模板施工过程

3.2.1 模板制作

模板加工时，每片都设置一个折口，延柱长边方向模板的最外侧木次楞，各超出模板边缘 15～20 mm 钉牢靠。柱短边方向模板最外侧木次楞对齐模板边缘拼装，不但便于安装，而且能够起到校直柱模的作用并有效防止跑浆、漏浆。

3.2.2 模板安装

安装方柱模板时，当柱高度上由两节及以上的模板拼成时，模板的上下连接处的两块模板需要错开安装，错开高度 10 cm，模板长短上下错位插接，保证方柱体的垂直性和整体性。在错位安装时，利用错位安装法进行现场安装，如图 5、图 6 所示。木模板及背楞加工，需控制加工质量，尺寸偏差需符合规范要求。

图5 折口做法示意图

图6 错缝口安装示意图

3.2.3 方圆扣加固件安装

1）准备好一套方圆扣加固件，将 4 片单弯卡板及 4 片卡箍按加固形式整理出来进行试组装。

2）加固件安装采用从低至高的顺序，先量出离地 150 mm 位置，并在模板两侧木方上标记安装位置，将准备好的紧固件安装在标记的方柱模板处。

3）为方便安装，在上述标记处安装辅助支架，支撑单弯卡板。先将第一片单弯卡板弯头朝上紧贴在模板的一侧，相应的沿该卡板弯头端穿入第二片单弯卡板［7］，保证两片单弯卡板的水平高度一致，第二片单弯卡板放置时弯头向下，同样紧贴在模板的一侧，水平放置在辅助支架上。

4）将第三片单弯卡板弯头朝上穿入第二片卡板的直端时，相应的第四片单弯卡板弯头向下穿入第三片单弯卡板的弯头处，保证 4 片单弯卡板各自的弯头端与相邻卡板直端相卯合，且均处于同一水平高度上，紧贴在框架柱模板的四边，水平置于辅助支架上。

5）卡箍连接需咬合到位，确保卡箍内缘紧贴模板的外缘，以达到紧固前定位准确。若出现咬合不到位情况，则需要调整卡箍位置。

6）完成单弯卡板穿插后，将楔形铁片紧贴弯头端外缘限位孔依次插入其中，然后进行加固，加固完成后，将辅助支架拆除即可。拼装完成后效果图如图 7 所示。

图7 拼装完成效果图

7）根据设计方圆扣的间距，重复以上步骤，向上依次安装方圆扣加固件。柱方圆扣卡箍间距参数如表 1 所示。

表1 柱方圆扣卡箍间距参数表

柱高度大于 3 m 时，参考表中两列间距实行。如方柱尺寸为 500 mmh500 mm，高为 5.8 m。底部加密区为 5.8-3=2.8 m，卡箍间距为 350 mm，方柱上部 3 m，卡箍间距 400 mm。柱高≤3 m 时，卡箍间距参照右侧非加密区卡箍间距实行［8］。

8）整颗框架柱的方圆扣加固件安装完成后，整体校正并加固楔形铁片以完成模板安装加固。加固完成效果图如图 8 所示。

图8 加固完成效果图

3.3 施工注意要点

1）高度方向上需要模板拼接时，连接处的两块模板需要错开安装，既能增加模板稳定性，又能避免混凝土接缝贯通，提高柱体的垂直度和整体性，保证柱体的外形美观和强度质量。

2）为确保模板整体稳定性，框架柱上下模板接缝位置需设一道加固件。

3）当框架柱柱高＜6 m 时，可以一次加固，混凝土浇筑时注意控制浇筑速度，分两次浇筑；柱高≥6 m 时，需分两次加固，两次混凝土浇筑施工。

4）确保柱模板平整度垂直度满足要求，框架柱柱模背楞方木厚度必须尺寸一致。

5）保证加固件的水平放置；注意加固件的放置顺序以及加固件弯起的方向。

6）在模板加固过程中，模板拼装必须平整严密，在模板与面层混凝土接缝处须用砂浆填塞。模板加固过程中必须严格控制其轴线位置、模板内部尺寸、垂直度、表面平整度以及相邻模板表面高差，确保符合设计规范要求［9］。

7）框架柱模板安装加固完成自检合格后，报监理工程师验收，严格按照验收程序检查并做好原始记录，验收合格方可进行混凝土浇筑。

3.4 实施后效果

方圆扣加固体系模板拆除后，柱体尺寸标准，表面光洁平整，无跑浆、漏浆现象，无穿墙孔，无需二次加工，观感质量较好，如图 9 所示；传统加固体系模板拆除后，柱体尺寸误差较大，有穿墙孔，需要后期填补，柱子表观质量及实测质量较差，如图 10 所示。

图9 方圆扣加固体系拆模效果图

图10 传统加固体系拆模效果图

4 经济效益分析

以一颗 1 800 mmh1 600 mm 框架柱为例，工期为 3 d，计算单位高度（1 m）综合费用，将该加固体系与传统加固体系从人工费、材料费及其他费用进行对比分析。经济效益对比分析如表 2 所示。

通过表 2 中对比可以看出，采用方圆扣加固体系比采用传统加固体系，材料费增加了 15.89 元，人工费减少了 100 元，其他费用减少了 30 元。总造价对比显示，对于单颗框架柱，节约成本 114.11 元，成本降低约 45 %。

表2 经济效益对比分析表

以其中一个车站昌盛路站为例，共有 18 颗1 800 mmh1 600 mm 框架柱，其中 14 颗高度约为 9 m，4 颗高度约为 12 m，采用传统加固体系，成本约为 4 4126.4 元，采用方圆扣加固体系，成本约 24 271.26 元，节约成本 19 855.14 元。6 座标准高架站地面层框架柱均采用方圆扣加固体系，分为 2 个流水施工段周转施工，共计节约 124 815.42 元，成本降低约 49 %。综上可见方圆扣加固体系更加节约成本，其经济效益显著。

5 结语

方圆扣模板加固体系在本工程中的应用既保证了框架柱的外观质量，同时安拆简单快捷，又节约了人工、缩短了工期；方圆扣模板加固体系一卡多用，根据框架柱尺寸灵活调节，加之无需在模板上穿孔，模板可多次周转使用，减少了材料的浪费，提高辅助材料的利用率，满足绿色施工的要求；方圆扣无须在施工现场加工，保证现场安全文明施工［10］。该体系在工程中的应用充分证明其良好的社会效益和经济效益，尤其是在高架车站工程中的应用效果更加明显。Q