李朋谦 （中铁四局集团有限公司，安徽 合肥 230022）
承插型高强盘扣式高支撑架在地铁车辆段工程中的应用
李朋谦 （中铁四局集团有限公司，安徽 合肥 230022）
承插型高强盘扣式钢管支撑架是一种大间距、高强、质轻、标准化、装配化、多功能的新型架体。文章以官湖车辆段工程为例，对比分析了扣件式脚手架、碗扣式脚手架和承插型高强盘扣式脚手架的力学特性及经济效益，重点阐述了承插型高强盘扣式脚手架在工程中的使用情况，并着重分析了其相比另两种类型脚手架在技术、成本及安全上的优势。
承插型；高支撑架体；对比分析；施工技术
1 工程概述
某地铁车辆段工程，总建筑面积21.8万m2，盖板厚度为 150mm、200mm，框架梁截面形式多为800mm×1500mm，支架高度为10m～14.1m，支架基础采用C20混凝土硬化地面。根据工程特点，考虑到施工安全及进度要求，架体采用承插型高强盘扣式钢管脚手架。
2 主要技术特点与难点
①框架梁截面较大。梁截面多为800mm×1500mm，最大梁截面为1200mm×2200mm，施工线荷载达78kN/m。
②支架高度较高。本工程为提供列车停放和检修场所，盖板顶标高为8.5m，其中联合检修库为列车检修区域，盖板顶标高为12.6m。
③梁型复杂，井字梁、斜梁、高低梁的施工需要提供足够支撑能力的同时，需要满足标高的变化要求。
④盖体面积大、工期紧。本工程盖体投影面积为21.8万m2，根据合同工期要求，主体结构施工时间为5～6个月，主体结构施工时间对整体工期影响较大。
3 承插型高强盘扣式脚手架架体简介
3.1 基本结构
3.2 承插型高强盘扣架简介
承插型盘扣架是由立杆、横杆和斜杠组成的支撑体系，稳定性好、轻质高强、承载力高，架体连接形式均采用圆盘形扣盘与销板锁紧固定。安装速度快，精度高。每根横杆、斜杆均通过销板独立锁紧在圆盘上，安装速度快，节点稳定，效率高。
支撑架主要用于大型公建、厂房、地铁、体育馆等工程的承重支撑，圆盘式的连接方式是国际主流的脚手架连接方式，主要应用于欧美国家和地区，是脚手架的升级换代产品，技术成熟、结构稳定、安全可靠。
3.3 支撑架节点及杆件检测
对承插式脚手架各构件承载力情况及结构性能进行检测，检测数据见表1。
4 优势分析
①盘扣支架高承载力的产品和独特的结构设计，主要构件定型化标准化，减少运输成本和占地面积，比传统脚手架少用约1/2的材料，搭拆速度比碗扣式脚手架快2倍，减少劳动时间与劳动报酬，减少运费使综合成本降低。
支撑架节点及杆件检测数据 表1
②盘扣支架结构简单，搭建及拆卸方便，无零散构配件，不易丢失。基本结构及专用部件，可使该系统能适应用于各种结构建筑物，仅需一把榔头即可完成架体搭设，搭积木的安拆方式，提高了施工效率。
③由于用量少、重量轻，操作人员可以更加方便地进行组装，机械化程度高。每人每天可搭设150m3～200m3的架体。综合费用（搭拆人工费、往返运输费、材料租赁费、材料丢失、损耗费、维护费等）都会相应地节省，一般情况下可以节省50%以上。
④技术先进：盘扣式的连接方式是国际主流的脚手架连接方式，每个节点都可以有8个方向的联接，分别可用于水平杆、斜杆、定位杆的连接。连接之后使得每个架体的单元都近似于格构柱，因此架体结构稳定、安全可靠。是国内目前使用的脚手架的升级换代产品。
⑤立杆受力稳定性比较：横距、纵距、步距均以1.5m考虑，自由端长度按照0.3m计算，均以不组合风荷载计算。
a.承插式脚手架
轴心抗压强度：N=fφA=300×0.209×571=35.8kN
式中：N为轴心压力设计值 (kN)；φ为轴心受压稳定系数,由长细比λ=Lo/i查表得到；L0为立杆计算长度（m）；i为立杆的截面回转半径(cm),i=2.01cm；A为立杆截面面积(cm2),A=5.71cm2；f为钢材抗压强度设计值N/mm2,f=300N/mm2；
立杆长细比计算：λ=Lo/i=372/2.01=185，当验算长细比时，k取1，λ=322/2.01=160＜210，长细比满足要求!按照长细比查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.209。
b.扣件式脚手架
轴心抗压强度：N=fφA=205×0.137×427=12kN
在相同的横距、纵距、步距情况下，承插型脚手架单立杆允许承受荷载为普通扣件式脚手架的单立杆允许承受荷载能力的3倍。
5 经济效益
本工程模板支撑架体积约250万m3，高度多为8.5m和12.6m，目前车辆段施工采用的支撑架体大体可分为三类，分别是高强盘扣支撑架、普通扣件式钢管支撑架和碗扣式支撑架，对三种支撑架进行方案比选可知：
表2
通过综合经济比选：支撑架体采用高强盘扣式脚手架，该架体为工具式脚手架，搭拆方便，较普通脚手架节约人工约50%，可有效降低成本约（24-19）×250万立方=1250万元。
6 社会效益
近年来，我国工程事故居高不下，尤其是扣件式钢管脚手架倒塌事故和扣件式钢管模板支架在混凝土浇筑过程中发生倒塌事故呈明显的上升趋势。脚手架事故频发，一直是建筑施工安全的主要隐患。由于扣件式脚手架采用的是构件连接，搭设方法属于结构上的不稳定系统，工人操作时随意性很大，不能保证施工质量;承插型脚手架节点的连接是通过杆件自带的楔形装置，且带有自锁功能，施工质量更易保证，使施工安全达到受控状态。
由于承插型支撑体系不需要主龙骨，可大大减少木材用量，体现了绿色施工理念。与相同条件中的空间立体式脚手架相比，承插式支架体系用量更少，总用钢量相对减少，符合节能、节材要求。由于工人薪资水平的提升，导致工程整体劳务费用逐年升高，承插型支撑体系的装拆速度和扣件式脚手架相比近2倍，这样可大大节约人工费用。综上所述，此种支撑体系具有良好的发展前景。
7 结语
通过在某车辆段工程的实际使用，结合对目前市场模板支撑体系的了解，以及以往的施工经验，在此仅对3种支撑体系的脚手架材质、受力、成本方面做了简单的比较阐述。
目前，脚手架总的是向着轻质高强结构、标准化、装配化和多功能方向发展;搭设工艺将逐步采用组装方法，尽量减少或不用扣件、螺栓等零件;材质也将逐步采用薄壁型钢、铝合金制品等。
通过推广使用承插型高强盘扣式脚手架，可节约施工单位的建筑成本，达到降本增效的目的，同时也能为我国节省大量宝贵的钢材与木材及劳动力资源。
TU731.2
B
1007-7359（2016）06-0061-02
10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.06.023
李朋谦(1963-)，男，山东莒县人，西南交大经济管理EMBA硕士研究生，高级工程师。
