地鐵車站模板支撐體系技術(shù)經(jīng)濟(jì)性解析

梁猛 希格瑪工程造價(jià)咨詢有限公司

地鐵車站模板支撐體系技術(shù)經(jīng)濟(jì)性解析

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地鐵地下車站結(jié)構(gòu)施工一般采用明挖順做工法，車站結(jié)構(gòu)采用何種模板方案施工將直接關(guān)系工期和效益。本文以標(biāo)準(zhǔn)地下車站結(jié)構(gòu)施工段落為研究對(duì)象，從模板支撐體系的方案論述到方案的人材機(jī)資源消耗及工期的對(duì)比分析，提出地下車站結(jié)構(gòu)工程采用側(cè)墻、頂板共用滿堂支架體系共同整澆的方案為經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的模板施工方案。希望可以為施工企業(yè)地鐵車站結(jié)構(gòu)施工模板方案選擇提供參考。

地鐵車站 模板體系 經(jīng)濟(jì)效益

引言

在我國城市地鐵施工中，對(duì)整條地鐵線路的標(biāo)段以區(qū)間、車站、車輛段劃分地鐵土建施工類型。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度看，車輛段（停車場）工程多為房建類綜合工程，本篇不做討論；區(qū)間土建工程多為盾構(gòu)工法施工，工程成本指標(biāo)相對(duì)固定，受技術(shù)方案影響較小，而區(qū)間淺埋暗挖工法占比相對(duì)較小。因此，地鐵車站工程施工是地鐵施工的重中之重，建設(shè)投資大，施工工期長。本文主要從地鐵車站施工角度入手，重點(diǎn)分析車站結(jié)構(gòu)施工中，模板綜合設(shè)計(jì)方案對(duì)施工經(jīng)濟(jì)性的影響。

一、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析背景

地鐵車站設(shè)計(jì)中，除了特殊部位采用PBA（洞樁法）暗挖車站、蓋挖逆做車站外，多數(shù)車站設(shè)計(jì)為明挖順做法。標(biāo)準(zhǔn)的明挖順做法車站結(jié)構(gòu)體系中，結(jié)構(gòu)分為水平構(gòu)件和豎向構(gòu)件；水平構(gòu)件為底板（厚度約在800mm）、中板（厚度約在500mm）、頂板（厚度約在900mm）；豎向構(gòu)件為立柱、側(cè)墻（單面支模體系厚度約為800mm，局部為1000mm）。

明挖順做法施工的地鐵車站，地下車站鋼筋混凝土主體結(jié)構(gòu)均為定型尺寸，由于鋼筋混凝土工法技術(shù)非常成熟，成本透明，已很難挖掘效益。因此，地鐵車站結(jié)構(gòu)所使用的模板工程成為結(jié)構(gòu)工程挖掘效益的關(guān)鍵點(diǎn)。我們以此為背景，進(jìn)一步深入分析。

二、明挖順做法車站模板方案概論

根據(jù)國內(nèi)地鐵結(jié)構(gòu)施工中常用的支撐體系形式，按照側(cè)墻及頂板的施工先后順序，可將結(jié)構(gòu)施工分為側(cè)墻頂板分別澆筑、側(cè)墻頂板整體澆筑兩種施工方案。依據(jù)側(cè)墻模板澆筑方案支撐體系的不同，將側(cè)墻模板澆筑方案分為獨(dú)立三腳架支撐側(cè)模體系和滿堂支撐架支撐側(cè)模體系。按照整體澆筑方案支撐架形式的不同，分為鋼管扣件滿堂支撐架支撐體系和碗扣支撐架支撐體系。

地鐵結(jié)構(gòu)模板施工方案分類圖

根據(jù)眾多地鐵車站結(jié)構(gòu)施工方案研究，可總結(jié)車站模板設(shè)計(jì)的關(guān)注重點(diǎn)：

1.側(cè)墻構(gòu)件混凝土澆筑壓力大于水平構(gòu)件中板、頂板混凝土澆筑壓力，應(yīng)作為模板設(shè)計(jì)重點(diǎn)。

2.車站水平構(gòu)件中板、頂板結(jié)構(gòu)施工中，只能采用滿堂腳手架作為支撐體系，滿堂架上部鋪設(shè)模板，作為結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎、混凝土澆筑受力構(gòu)件。

3.地鐵車站側(cè)墻構(gòu)建施工時(shí)，由于側(cè)墻結(jié)構(gòu)外側(cè)需要設(shè)置完整的結(jié)構(gòu)外包防水層、車站結(jié)構(gòu)外設(shè)置深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，側(cè)墻模板設(shè)計(jì)中只能通過模板支撐平衡混凝土澆筑過程中的施工荷載，形成了單面受力側(cè)墻模板。

4.地鐵車站側(cè)墻模板施工中，可以選用型鋼三腳架、滿堂腳手架作為墻體模板的支撐體系。

5.車站側(cè)墻模板方案設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分利用水平構(gòu)件澆筑時(shí)滿堂腳手架，節(jié)約施工成本投入。

三、模板經(jīng)濟(jì)分析

根據(jù)施工過程組織分析，選取某車站標(biāo)準(zhǔn)段23m施工結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，對(duì)比三角支架側(cè)墻模板支撐體系與滿堂支撐架模板支撐體系的各項(xiàng)參數(shù)，主要從施工資源消耗、施工工期兩個(gè)方面進(jìn)行方案對(duì)比。綜合分析不同模板方案組合下的效益比較：

方案1：側(cè)墻使用鋼模板體系，使用鋼三角支架側(cè)模支撐體系，頂板使用木模板體系，使用碗扣式滿堂支撐架支撐體系，施工過程中分別澆筑側(cè)墻和頂板結(jié)構(gòu)。

方案2：側(cè)墻使用鋼模板體系，施工碗扣式滿堂支撐架支撐體系，頂板使用模板支撐體系，利用側(cè)墻滿堂支撐架體系，施工過程中側(cè)墻和頂板結(jié)構(gòu)同時(shí)澆筑，減少了側(cè)墻與頂板結(jié)構(gòu)水平施工縫。

（一）人材機(jī)消耗量對(duì)比

選取一個(gè)地鐵主體結(jié)構(gòu)施工標(biāo)準(zhǔn)段落長度23m的模板工程，按照施工側(cè)墻模板、施工頂板模板所需的材料投入進(jìn)行匯總。在方案選用時(shí)：

模板方案資源消耗對(duì)比表

（二）方案工期對(duì)比

我們同樣還是選取一個(gè)地鐵主體結(jié)構(gòu)施工標(biāo)準(zhǔn)段落長度23m的模板工程，按照標(biāo)準(zhǔn)段構(gòu)件的施工順序，具體為：獨(dú)立柱鋼筋、獨(dú)立柱模板、獨(dú)立柱混凝土；側(cè)墻防水、側(cè)墻鋼筋、側(cè)墻模板、側(cè)墻支架、側(cè)墻混凝土；頂板支架、頂板模板、頂板鋼筋、頂板混凝土等工序正常施工工期進(jìn)行組織安排。

方案1：側(cè)墻模板分別澆筑時(shí)，工程量較大的側(cè)墻需要優(yōu)先施工，完成后才具備滿堂支撐架搭設(shè)條件。

方案1施工進(jìn)度計(jì)劃圖

方案2：側(cè)墻與頂板整體澆筑時(shí)，頂板鋼筋可有通過側(cè)墻模板加固同時(shí)施工，有效節(jié)省了施工時(shí)間。

方案2施工進(jìn)度計(jì)劃圖

通過2個(gè)施工方案的模板組織順序變更，所施工的單層結(jié)構(gòu)施工工期，方案1工期23天。實(shí)施側(cè)墻與頂板整體澆筑的方案2時(shí)，施工工期節(jié)約至13天。模板方案的選擇對(duì)工程工期的節(jié)約起決定作用。

（三）經(jīng)濟(jì)效益分析對(duì)比

1.人材機(jī)費(fèi)用對(duì)比

對(duì)比人材機(jī)消耗表中數(shù)據(jù)可知，方案2比方案1多消耗人工3工日，節(jié)約定型鋼三腳架18t，節(jié)約龍門吊機(jī)械臺(tái)班0.3臺(tái)班，減少水平施工縫26m，其他消耗相同。

節(jié)約費(fèi)用計(jì)算如下：

（1）模板人材機(jī)節(jié)約費(fèi)用：3工日＊150元/工日+18t＊23天＊8元/ t.天+0.3臺(tái)班＊1000元/臺(tái)班=4062元

（2）26m鍍鋅鋼板施工縫節(jié)約費(fèi)用：26m＊90元/m=2340元。

每段共計(jì)節(jié)約施工成本6402元。

2.工期節(jié)約費(fèi)用對(duì)比

對(duì)比工期可知，方案2比方案1節(jié)約工期13天，相應(yīng)節(jié)約鋼模板及腳手架租賃費(fèi)用及管理費(fèi)用計(jì)算如下：

（1）模板腳手架租賃節(jié)約費(fèi)用：（276m2＊0.8元/m2.天+55t ＊8元/ t.天）＊10天=6608元；

（2）管理費(fèi)（以站臺(tái)層分段為例）：

①鋼筋混凝土直接工程費(fèi)用：（244m3+154m3+20m3）＊650元/ m3+75.24t＊4200元/t=587708元；

②管理費(fèi)：（587708+6402+6608）＊3.5%=21025元

按照一座標(biāo)準(zhǔn)地下兩層車站正常施工組織安排，主體結(jié)構(gòu)工程一般需劃分10個(gè)段落施工，按照段落劃分，我們計(jì)算方案2比方案1節(jié)約的模板施工成本費(fèi)約68.07萬元，節(jié)約工期3個(gè)月。

四、模板經(jīng)濟(jì)分析結(jié)論

1.通過上述研究，滿堂支撐架側(cè)墻及頂板整體澆筑施工序，無論是材料的投入和施工工期的節(jié)約，都是最佳的施工步序組織。與之相對(duì)應(yīng)的滿堂架搭設(shè)作為側(cè)墻及頂板支撐體系的方案最為經(jīng)濟(jì)。

2.側(cè)墻和頂板整體澆筑模板方案中，雖沒有加大資源投入總量，工期相對(duì)非常明顯，提高了施工企業(yè)管理費(fèi)支出，管理效益顯著。帶來的計(jì)會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益良好。

[1]陳園卿，章雪峰，胡威詣．水平荷載作用下混凝土結(jié)構(gòu)扣件式鋼管模板高支撐體系受力分析[ J]．建筑技術(shù)，2007，38(8)：612-614

[2]巴松濤，貢金鑫，咚曉利．鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工期可靠性分析方法[J]．大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，40(4)：479-482．

[3]張軍現(xiàn)澆混凝土模板側(cè)壓力及雙向受力支撐體系研究報(bào)告．國家新型專利技術(shù)2947061號(hào).