地铁基坑施工中两种脚手架搭设经济性对比

2022-09-30谢红

四川建材 2022年9期

谢红

(中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司，北京 100000)

1 研究背景

近些年，我国地铁建设蓬勃发展，众多大中型城市都开通了地铁，地铁建设具有工期长、地下环境复杂、深度大、造价高等特点。目前地铁车站施工建设过程中，混凝土工程作为施工重点，其工程造价水平直接影响工程建设的经济性，其中脚手架作为混凝土工程中重要的周转材料，研究脚手架的经济性对混凝土工程的施工具有重要意义。

众多学者对脚手架的使用进行了大量的试验探索。其中，王玉国[1]做了承插型盘扣式脚手架在某地铁车站施工中的应用研究，得出了承插型盘扣式脚手架的施工适用性及安全性的结论；吴恩琦[2]对承插型盘扣式钢管脚手架的实际效益进行了分析和探讨，得出承插型盘扣式落地脚手架在电力建设工程应用效果良好的结论；张燕红[3]做了盘扣式与扣件式钢管支架租赁期费用敏感性分析，得出盘扣式支架租赁费用平衡点的变化规律，探讨了盘扣式脚手架在换流站建筑物建设中的经济适用性。

碗扣式脚手架的结构节点合理、传力稳定、整体性好，具有一定的自锁性能，其组架灵活、现场适用性强、整齐划一，在20世纪末曾被建设部定为重点推广新技术，但其缺点在使用过程中也逐渐凸现出来。承插型盘扣式钢管支架由于其具有强度更高、用量较少、文明施工程度高等突出特点，在施工中得到了广泛应用。本文在兼顾施工质量与安全的情况下，结合工程实例，从经济性角度出发，结合两种支架的特点，通过对比典型地铁车站中承插型盘扣式钢管支架与碗扣式脚手架施工的经济性，得出承插型盘扣式钢管支架的优越程度，为以后的施工及方案比选提供理论基础。

2 典型地铁车站工程概述

内大南校区站位于内蒙古自治区呼和浩特市玉泉区锡林郭勒南路与规划世纪大街的交叉路口，沿锡林郭勒南路布置，站位周边规划以居住用地、公共绿地及教育文化用地为主。车站为地下二层11 m岛式站台，车站总长193 m。标准段主体结构采用单桩两跨双层框架结构，纵向柱距8.5 m，标准段宽度19.7 m，施工工序采用明挖顺作法，组织流水施工。脚手架施工主要集中在中板及顶板施工过程中。

3 承插型盘扣式钢管支架与碗扣式钢管支架方案

3.1 参数对比

模板承重采用满堂碗扣式脚手架作为模板支架时，承重管径φ48×3.5 mm，Q235焊接钢管，立杆底部设置调节支座，顶端设置顶托，主楞纵向放置在顶托上。模板承重采用承插型盘扣式钢管支架时，承重管径φ60×3.2 mm，Q345B低碳合金钢钢管。两种方案所用架体尺寸及材质等规格参数如表1所示。

表1 承插型盘扣式钢管支架与碗扣式钢管支架规格参数对比

3.2 搭设布置

工程施工前分别对承插型盘扣式钢管支架与碗扣式脚手架两种支架采用统一的力学及材料参数进行力学验算与论证，以便选择出安全适用、经济合理的方案。根据一块5 m×5 m，厚度0.8 m，模板支架高度6 m的顶板为例，力学参数及主次楞的选用统一的情况下进行验算得出最优的搭设布置。根据基本参数验算盘扣架与碗扣架的最优排布方式如表2所示。

表2 架体排布方式表

4 施工安排及费用对比

4.1 车站主体结构混凝土工程施工安排

内大南校区站车站采用明挖顺作法施工，车站主体土方由南端头向北端头采用盆式挖土法顺序开挖，车站主体结构同样采取由南向北顺作法作业组织流水施工。综合考虑施工组织筹划、施工缝设置情况，车站纵向共分为10个施工段，每个施工段19 300 m，由第一施工段顺序向第十施工段进行施工，具体施工段划分见图1。

图1 施工段划分布置图(单位：m)

根据现场实际工作面、人员配置、工期等整体情况要求，将每个施工段划分为5个施工过程，分别为：①底板施工；②负二层侧墙、柱施工；③中板施工；④负一层侧墙、柱施工；⑤中板施工。利用碗扣式钢管支架与承插型盘扣式钢管支架施工车站主体时，施工流水横道图如图2～3所示。

图2 碗扣式钢管支架施工车站主体流水横道图

图3 承插型盘扣式钢管支架施工车站主体流水横道图

4.2 材料投入对比分析

以5 m×5 m顶板为例，盘扣式钢管支架与碗扣式钢管支架材料使用对比如表3所示。

表3 盘扣架与碗扣架材料投入对比表

根据工作面实际情况，在搭设承插型盘扣式钢管支架和碗扣式钢管支架时，碗扣式钢管支架的材料投入量是承插型盘扣式钢管支架的3.5倍左右。根据现场实际施工测算，如现场每日投入人员均为30人，承插型盘扣式钢管支架搭设的实际工效是碗扣式钢管支架实际工效的1.5～1.7倍，因此，在使用承插型盘扣式钢管支架施工中板及顶板较使用碗扣式钢管支架每一单元节省2个工日。图1～2中工期的差别主要来源于两种脚手架在中板及顶板施工时间上的差别，使用承插型盘扣式钢管支架时计算工期为136 d，使用碗扣式钢管支架时计算工期为114 d，承插型盘扣式钢管支架较碗扣式钢管支架节约时间44 d。

4.3 费用对比分析

假定每一单元中板及顶板在浇筑混凝土后21 d可以拆除支架，根据横道图施工安排，两种支架均需要租赁4个施工段支架，由于中板开始施工和顶板开始施工时间间隔较长，同时如果支架过早进场不仅增加租赁费用，而且增加二次搬运费及场地费，所以分两次进场。碗扣式钢管支架需租赁111 d，承插型盘扣式钢管支架需租赁91 d。

根据施工方案组织施工，计算两种脚手架的相关费用并进行对比，如表4所示。

表4 承插型盘扣式钢管支架与碗扣式钢管支架相关费用

从表4可以看出，两种脚手架的差异较大的是需租用重量和运输费，两者呈比例关系；当使用承插型盘扣式钢管支架时，所用脚手架重量及运输费仅为碗扣式钢管支架的40.2%，极大程度上减少了脚手架运输费用、现场二次搬运费用及现场脚手架安拆费，在使用量方面承插型盘扣式钢管支架具有较大优势。由于其使用量的不同，当使用承插型盘扣式钢管支架时，其脚手架安装所需人工工日为碗扣式钢管支架的66.7%，随着经济的发展，人工单价逐年攀升，所以承插型盘扣式钢管支架在人工费方面将越来越有优势。

当使用承插型盘扣式钢管支架时，其所用脚手架租赁费为碗扣式钢管支架的78%，原因是承插型盘扣式钢管支架租赁单价是碗扣式钢管支架的2倍以上，导致承插型盘扣式钢管支架在租赁费用方面没有需租用重量方面优势大，但随着市场中承插型盘扣式钢管支架的增多，未来的租赁单价将有所下降。