以往换流站建筑物施工时通常选用扣件式钢管支架,由于经常出现进场钢管壁厚尺寸负偏差,进场扣件使用量大,开裂不合格的扣件较多等问题,现场仅仅靠施工、监理、业主的自查、抽查是解决不了问题的。工人搭设过程中对扣件力矩的控制也普遍存在随意性,扣件紧固操作不到位等问题也会导致安全事故层出不穷的隐患。
自2011 年10 月推广承插型盘扣式钢管支架以来,从安全性角度,盘扣式支架选用标准化、定型化的构件,用钢量小,架体结构稳定,承载能力较大,可靠性强,搭拆方便,施工效率高,热镀锌防腐,具有良好的工程形象,有效规避了扣件式支架的缺点,具有推广使用的优势[1]。从经济性角度,叶建长[2]以商业办公楼一个标准层(层高4.3m)搭设满堂盘扣式支架为实例,租赁期21d,通过对盘扣式支架与扣件式支架的租赁费、搭设人工成本、材料损耗、运输费的对比分析,说明盘扣式虽然租赁费比较高,但实际综合施工费用低。同理贺恩明[1]和冯晓楠选取一个跨度的现浇梁空间,通过综合成本的对比分析,也说明在相同的经济性能情况下,盘扣式更具有推广性。无论是桥梁工程还是建筑标准层,都只是对比分析了一个使用周转期内的两种支架施工费用,并没有探讨综合费用与租赁期之间的相关关系。为此本文以换流站主控楼为例,探讨盘扣式和扣件式钢管支架的综合费用与租赁期之间的相关关系,为换流站建设因地制宜选择钢管支架提供依据。
该换流站的主控楼总建筑面积4459.5m2,地上3 层,单层面积1518.6m2,各层高5.4/6/5.4m,框架剪力墙结构。主控楼主体砼结构施工采用式盘扣式钢管支架满堂支撑,计划施工周期71d,盘扣式钢管支架租赁期60d。在同样的条件下,选用扣件式钢管支架作为对比分析的对象。在施工期间,两种脚手架材料均配置了2 层使用量,搭设和拆除施工流程采用隔一层拆一层。
主控楼施工采用48 型材质Q345A盘扣式支架,按照主控楼结构图,支架系统中采用了基座(JZ-350)、立杆(LG-500~2000)、水平杆(SG-600~2000)、斜拉杆(XG-0.9/1.2/1.5)、下托(0.6m)、上托(0.6m)等构件,在层间搭设满堂脚手架,其高度为5.6m。考虑盘扣支架构件模数,支架立杆纵向间距为1.2m,粱底立杆0.5m,沿梁的跨度方向间距1.0m。水平杆步距为1.5m。纵横向扫地杆与立杆底距离200mm。假如相同的建筑层间采用扣件式钢管支架搭设纵向、横向立杆步距为1.2m,粱底立杆0.3m,沿梁的跨度方向间距0.6m。盘扣式支架各种管件的租赁用量总重185t。
钢管支架的成本费用通常由租赁费、人工费、运输费、维保费、损耗费组成,而影响成本费用敏感度最大的费用是租赁费和人工费,本文对盘扣式支架和扣件式支架的租赁费和人工费进行敏感性对比分析。支架材料租赁费详见表1。支架的租赁周期60d,租赁费用盘扣式支架为122361 元,扣件式支架为78961元,扣件式的租赁费要比盘扣式节约了43399.74 元。
表1 盘扣式和扣件式支架材料租赁费
图1 盘扣式与扣件式支架租赁费用对比分析图
图2 盘扣式与扣件式支架租赁费用+人工费对比分析图
表2 盘扣式与扣件式支架人工费表
由于扣件式钢管支架租赁价格低,损耗较大,市场上大多数的钢管支架租赁商家实行最短3 个月的租赁政策,即租赁期不足3 个月其租赁费用按3 个月计算,而盘扣式支架租赁费则与租赁期成正向相关关系。通过租赁费与租期的相关关系计算而得,支架租赁费的平衡点(两种支架的租赁费相等)大约为40d租赁期,如图1 所示。
盘扣式支架和扣件式支架搭设、拆除各需人员15 人,其中盘扣式架子工10人,普工5 人,扣件式架子工8 人,普工7 人。
盘扣式与扣件式支架相比,搭设和拆除工效各节约了45d,盘扣式支架的搭设和拆除的工效是扣件式支架的2 倍,人工费节省了55200-24000=31200 元。
盘扣式支架租赁费高于扣件式的租赁费,而扣件式的人工费则高于盘扣式的人工费。随着租赁期的延长,两种支架的租赁费用和人工费用的平衡点延长至90d,即租赁期在90d 以上,扣件式支架的综合费用低于盘扣式的综合费用,如图2 所示。
盘扣式支架搭设用料少,与扣件式相比节省材料用量57.8%。并且搭拆和拆除快捷,与扣件式相比人工功效提升了2倍,节省人工费56.5%。在租赁期60d 内,仅考虑租赁费盘扣式支架单位体积的租赁费15.24 元/m3比扣件式9.84 元/m3高出了35.5%,租赁费的租期平衡点40d。如果综合考虑租赁费与人工费,盘扣式支架单位体积的租赁费24.21 元/m3比扣件式30.47 元/m3降低了25.83%,综合费(租赁费+人工费)的租期平衡点由40d 提升到90d。根据盘扣式支架租赁成本分析结果,可以预测随着盘扣式支架大规模应用,使用寿命长,周转率高,市场上的租赁费用也会随需求和供应的有效匹配而降低。换流站内的建筑单体功能性强,建筑空间各异,施工工期不同,特别是单体建筑工期在3 个月以上情况下,与盘扣式相比,扣件式的综合施工成本则有优势。但因为安全性高,综合经济合理,表面美观,搭设效率高,所以盘扣式取代扣件式钢管支架是未来发展的趋势。
在换流站建设全面推广应用盘扣式支架过程中,应科学安排施工工期,合理匹配资源,尽量避免施工工期拖延而增加支架的租赁费用,从而有效地提升建筑施工的经济效益。