整体移动式脚手架在超大断面隧道中的应用

刘军

【摘 要】本文以青岛地铁一期工程（2号线）李村公园站站后折返线二衬施工为研究背景，为节约施工成本，加快施工进度，通过整体移动式脚手架设计与应用，解决了常规模板台车和传统扣件式钢管脚手架施工成本高、施工效率低的难题，总结归纳出整体移动式脚手架的设计原理和使用方法，并提出改进措施和方案。

【关键词】大断面；隧道；整体移动；脚手架

1 工程简介

李村公园站站后折返线为岛地铁2号线一期工程的折返区间，区间隧道拱顶埋深约17m，总长189m。断面为单洞四线马蹄形断面，宽度23.5m，高度15.67m，断面面积211.4m2，属超大断面隧道，采用双侧壁导坑法开挖。根据工期要求，需在180d内完成二次衬砌施工，施工循环进尺为8.4m。

2 引言

李村公园站站后折返线区间隧道断面大，长度短，拆除临时型钢支撑的安全风险高，利用常规模板台车和传统扣件式钢管脚手架不能够很好地完成施工任务，如何在安全、高效的基础上更为经济地完成施工目标是本工程的难点。

3 整体移动式脚手架结构设计

脚手架承受混凝土重量、模板重量、桁架重量、脚手架自重及其他施工荷载，并为施工人员提供操作平台。整体移动式钢管脚手架主要由架体、门洞及行走机构三部分组成，结构示意图见图1。

3.1 架体

脚手架采用外径48mm，壁厚3.5mm无缝钢管搭设，水平钢围檩基座与门洞外侧按0.6m间距布置长度300mm、直径28mm螺纹钢筋，架体钢管立杆与水平杆串套进钢筋，其余钢管均以可调底托方式落地。立杆采用单立管，脚手架纵、横向间距及步距均为0.6m。

为保证脚手架移动过程中的整体稳定性，对剪刀撑进行加密布置，水平与竖向剪刀撑均按照2.4m一跨，与架体成45度角斜向布置。

3.2 门洞

门洞为车辆、物料及人行通道，需要满足强度要求，以保证安全。本脚手架门洞采用I22b工字钢搭设，宽度3.6m，高度4.09m，满足行车需求。竖撑与中间的两排钢围檩基座焊接为整体，纵向以4道（左右各2道）125×80×10mm角钢连接，设置I22b斜撑，纵向间距600mm。

浇筑边墙混凝土时需加设工字钢或钢管临时支撑，以抵挡混凝土侧向压力。门洞顶部外侧满铺木板，内侧布置密目网及竹胶板作为安全防护。门洞结构图见图2。

3.3 行走机构

脚手架行走轨道为6道43kg/m钢轨，每道钢轨上布置5个直径300mm、承重20t的滚轮，滚轮纵向以I22b钢围檩焊接为整体，两纵向钢围檩间布置4道横向I22b工字钢焊接为整体。每道钢轨最前方的滚轮安装一台1.5kW电机，作为脚手架行走动力，6台电机设总控开关一个。行走机构大样图如下。

3.4 脚手架移动

对下一板的轨道位置进行放线，采用植筋或膨胀螺栓对轨道进行固定，两轨道间距误差不大于5mm。地面不平整处进行抹面或用钢板嵌填，避免钢轨脱空。

将脚手架底托全部拉起并固定，并检查底面及四周有无障碍物，一旦发现必须立即清理障碍物，不得強拉硬拽，否则会造成滚轮脱轨及架体变形等事故。

检查各线路是否完好，确保电机的同步运行，以提供稳定、有效的牵引力。开启电机，脚手架向前移动。

脚手架行走到指定位置后马上用木楔子将滚轮固定，落下所有底托并敲紧扣件，检查扣件有无松动、脱落；

如在弧线段行走，则外侧需要借助车辆在外弧线进行拖拽，以使脚手架按照弧线行进。

4 方案对比分析

为满足折返线区间隧道二次衬砌施工安全及工期要求，专门拟定了以下3种施工方案：

方案一，采用2套整体衬砌模板台车配合2套施工台架方案；

方案二，采用2套扣件式钢管脚手架方案；

方案三，采用2套整体移动式钢管脚手架方案。

下面从安全、质量、进度与效益几个方面对以上三种方案做对比分析。

4.1 施工安全对比

折返线区间隧道开挖工法为双侧壁导坑法，故施作二次衬砌前需割除临时型钢支撑。

整体衬砌模板台车只能满足混凝土施工需要，防水与钢筋等其他工序需额外配置脚手架施工，故单个面必须同时容纳模板台车与配套施工台架，一次性割除临时型钢支撑的最短距离为16.8m，施工安全风险高。

扣件式钢管脚手架与整体移动式钢管脚手架可作为多个工序的施工台架，故一次性割除临时型钢支撑的最短距离为8.4m，施工安全风险低。

4.2 施工质量对比

整体衬砌模板台车为整体模板，模板拼缝少，且模板整体性好，不易出现涨模、跑模。

扣件式钢管脚手架与整体移动式钢管脚手架均为组合模板，模板拼缝多，拼缝严密性不易得到控制，易出现漏浆。如模板连接螺栓紧固不到位或模板加固不到位，易出现涨模、跑模等情况，影响混凝土表观质量。

4.3 施工进度对比

拆除初期支护临时支撑、铺设防水层、绑扎钢筋、浇筑混凝土与混凝土养护，以上五道工序共需8d。

整体模板台车移动就位与模板拆除共需1d，故完成单个循环共需时9d，以两套台车考虑，完成施工任务共需189÷8.4÷2*9=101.25d，满足工期要求。

扣件式钢管脚手架搭设需3d，模板安装需2d，模板拆除需1d，脚手架拆除与倒运2d，故完成单个循环共需16d，以两套脚手架考虑，完成施工任务共需189÷8.4÷2*16=180d，满足工期要求。

整体移动式钢管脚手架模板安装需2d，模板拆除需1d，故完成单个循环共需11d，以两套脚手架考虑，完成施工任务共需189÷8.4÷2*11=123.75d，满足工期要求。

4.4 经济效益对比

4.4.1 整体模板台车

1）材料费

整体模板台车按市场价约200万元/套计，两套共需400万元；2套施工防水层与钢筋的脚手架材料费用为共计15万元。故，总计材料费用为415万元。

2）人工费

整体模板台车需操作工3人，架子工5人，防水工、钢筋工、混凝土工与焊工共58人，总计需工人66人。按工费0.5万元/月，工期101.25÷30=3.375月计，共需人工费为3.375*0.5*66=111.375万元。

故，采用整体模板台车共需费用415+111.375=526.375万元。

4.4.2 扣件式钢管脚手架

1）材料费

2套扣件式钢管脚手架共需钢管264t，钢管按市场价3150元/t计，共需264*3150/10000=83.16万元。

2）人工费

扣件式钢管脚手架需架子工20人，模板工24人，防水工、钢筋工、混凝土工与焊工共58人，总计需工人102人。按工费0.5万元/月，工期180÷30=6月计，共需人工费为6*0.5*102=306万元。

故，采用扣件式钢管脚手架共需费用83.16+306=389.16万元。

4.4.3 整体移动式钢管脚手架

1）材料费

2套扣件式钢管脚手架共需钢管296t，钢管按市场价3150元/t计，共需296*3150/10000=93.24万元。

2）人工费

整体移动式钢管脚手架安拆按市场价382元/t计，拆除按市场价312元/t计，故2套脚手架的安、拆工费为2*（382+312）*296/10000=41.08万元。整体移动式钢管脚手架搭需模板工24人，防水工、钢筋工、混凝土工与焊工共58人，总计需工人82人。按工费0.5万元/月，工期123.75÷30=4.125月计，共需人工费为4.125*0.5*82=169.125萬元

故，采用整体移动式钢管脚手架共需费用169.125+41.08+93.24=303.445万元。

5 结论

实践证明，整体移动式钢管脚手架其使用的材料通用性强，结构简单，操作方便，降低了劳动强度，提高了生产效率，节约了施工成本，并且能够保证施工安全、质量及工期的要求，适用于短距离超大断面隧道施工。本工程应用的整体移动式钢管脚手架仍有部分不足，具体如下，以供相关单位借鉴改进：

1）面板为小钢模拼装而成，不仅增加工期工费，且混凝土表观效果不如整体衬砌台车，可以考虑采用整体模板；

2）考虑采用承重更高的滚轮，避免或减少施工过程中更换滚轮；

3）对于弧度较大的隧道，应选用宽度大的滚轮，以增大脚手架的自由度，避免或减少卡轨、脱轨现象的发生。

【参考文献】

[1]铁路隧道工程施工质量验收标准[S].北京：中国铁道出版社，2011.

[2]建筑结构荷载规范[S].北京：中国建筑I业出版社，2012.

[3]建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].北京：中国建筑I业出版社，2011.

[4]扣件式钢管脚手架计算手册[M].北京：中国建筑I业出版社，2008.

[5]建筑工程施工作业技术细则第五册模板·脚手架工程[M].北京：中国建材I业出版社，2014.

[6]脚手架工程施工技术[M].北京：化学I业出版社，2009.

[7]建筑结构荷载规范[S].北京：中国建筑I业出版社，2006.

[责任编辑：田吉捷]