模塊化可移動支架施工技術的研究與應用

黃劍，李偉，陳鑫，王秀秀

（1.中交四航局第五工程有限公司，福州350008；2.福建農林大學交通與土木工程學院，福州 350108）

1 引言

在目前的基建工程施工過程中，滿堂支架施工法是一種被廣泛采用的傳統施工方法[1]。滿堂支架具有承重力大、安全性高、穩固性強的優點，但支架搭建的工作量大、工期長，當支架需要多次周轉時，支架的反復搭拆費時費工，高空作業量大，施工成本高，安全隱患大。采用可移動滿堂支架可以克服傳統滿堂支架的弊端[2-5]。但移動式的滿堂支架一般適用于場地開闊，平面形狀規則，單向高度一致的施工情況，并不適用于平面分布不規則，梁板結構復雜，荷載差異大等復雜施工環境。為了解決這一難題，本文提出了模塊化移動支架的施工工藝，并將其應用于地鐵場站的建設中。

2 工程概況及施工難點

本文根據福州某地鐵車輛段工程項目的實際情況，進行模塊化移動支架的實地施工試驗。車輛段項目占地總面積241 800 m2，分為蓋下和蓋上兩部分，車輛段工程總平面圖如圖1所示。蓋下為地鐵電客車停放檢修場所，蓋上規劃為住宅、商業、幼兒園等。蓋板面積為138 000 m2，受蓋上建筑分布情況的影響，蓋板區分為厚板區及薄板區，厚板區板厚達到1.8 m，作為蓋下及蓋上之間的轉換層。蓋下區域厚板區層高基本為8.5 m，薄板區層高大于10 m，整體模板支撐體系屬于高大模板，模板支架投入量近20 000 t。因此，該工程傳統的滿堂支架搭設及后續拆除量大，高空作業量大，整體結構施工難度大。同時由于蓋板區梁板結構復雜，厚板區域和薄板區域交錯，現有的整體可移動滿堂支架難以滿足施工作業要求，依托本項目開展模塊化可移動支架的施工工藝研究，極具代表性。

圖1 地鐵車輛段工程總平面圖

3 移動支架施工方案設計

模塊化可移動支架的總體施工方案如下：依據傳統的滿堂支架立桿間距模數，將支架的水平投影區劃分為棋盤式模塊化方格，采用交叉形鋼梁作為模塊化支架的支撐平臺承受搬運過程中支架及模板的自重，利用自主研發的支架搬運車實現鋼梁平臺和支架的快速移動。

3.1 鋼梁平臺設計

為實現模塊化支架的立桿間距，設計并制作模塊化交叉形鋼梁平臺。沿平臺搬運方向布置平臺的次梁，承擔平臺鋼梁自重、立桿、橫桿、斜桿、主次龍骨、模板以及施工人員和臨時荷載等上部荷載。平臺次梁下方正交布置2根主梁，主次梁的間距應符合模數，并盡可能降低次梁彎矩最大值。首先滿足靜載狀態下鋼梁的強度和剛度驗算。

同時，針對整個施工過程中，底部平臺的上升、下降、平移等不同受力階段，分別對鋼梁進行受力分析，選擇鋼梁型號，并驗算鋼梁的強度、剛度、穩定性。

主梁下設置2塊厚鋼板，鋼板中心點間距與搬運車軸距一致，確保鋼平板與搬運小車的4個車載千斤頂精確對接。

3.2 移動小車設計

1）支架搬運車承重體系設計。為了保證可移動支架在水平移動過程中的整體穩定性，設計搬運車長度為5 m，寬度可根據不同的支架及平臺間距調整。并對搬運車不同作業工況進行受力分析，完成搬運車結構設計。

2）支架搬運車動力裝置設計。在驅動輪輪轂安裝伺服電機，驅動輪個數及伺服電機型號參數根據搬運車作業工況確定。

3）支架搬運車可移動卡扣裝置設計。在支架搬運車上設計安裝可移動卡扣裝置，用于轉運過程中實現鋼梁平臺與支架搬運車上液壓千斤頂的固定。其中，可移動卡扣裝置通過絲杠結構固定在支架搬運車縱梁內側，控制絲杠結構實現卡扣的縱向移動，滿足與不同尺寸的支架和支架搬運車的結構固定連接。

4）支架搬運車控制系統設計。支架搬運車轉運支架結構時，行駛速度與行駛路徑等均需要控制調節，需要配備控制系統。通過控制系統輸出控制信號，控制調節伺服電機轉速進而控制行駛速度。同時在搬運車上裝備雙向四同步電磁閥泵和4個液壓千斤頂，保證同步頂升鋼梁平臺和上部支架。

4 施工步驟

模塊化可移動支架施工的具體步驟如下。

4.1 模塊化劃分

根據施工現場的平面形狀和尺寸以及腳手架的立桿間距，將滿堂支架的平面分布圖劃分為尺寸盡可能相同的模塊化方格。

4.2 搭設滿堂支架

依據施工荷載設計支架，制定高支撐模板安全專項施工方案，繪制支架布置施工圖，按圖進行支架施工。以盤扣式腳手架為例，支架的施工步驟為：

1）依據設計，進行可調底座的定位、放樣、安放，高大模板支架時，可調底座應進行加勁處理。

2）安裝和調整首層立桿、橫桿、斜桿，再銷緊首層桿件插銷。

3）立桿接長并重復橫桿和斜桿的安裝至設計高度。

4）可調托座安裝，可調托座插入立桿長度不小于150 mm，且保持絲桿外露長度不小于200 mm，便于拆模和搬運。

5）安裝主龍骨和次龍骨，并保證有效連接，防止龍骨傾覆。

4.3 鋼梁平臺制作

焊接時可在鋼板位置設置臨時支撐，支撐上表面應符合鋼板的設計高度，在支撐上臨時固定鋼板，4塊保證鋼板應處于同一水平面，滿足搬運小車工作要求。在鋼板上焊接主梁，再按設計圖紙在主梁上焊接次梁，最后將次梁與立桿焊接。

為了保證主次梁的局部穩定，在主梁與次梁相交處位置，應考慮焊接加勁肋。

4.4 主體工程施工

以鋼筋混凝土結構施工為例，分模板工程、鋼筋工程和混凝土工程說明主體工程施工過程。

1）模板工程，基本流程包括定位，模板安裝，模板驗收。

2）鋼筋綁扎，包括梁鋼筋綁扎和結構板鋼筋綁扎。

3）混凝土澆筑和養護。

4）拆模，主體結構需要養護至混凝土強度滿足要求后，才能進行模板拆除。

4.5 搬運車就位

1）準備工作。在搬運車駛入鋼梁平臺下方之前，應完成相關的準備工作，降低頂部的可調托座，必要時拆除頂部影響支架平移的部分構件。拆除與周邊支架之間的連接構件。清除雜物以及其他影響搬運的障礙物，對不平路面進行平整。

2）根據鋼梁平臺的主梁間距，調整車載液壓千斤頂下的可移動卡扣裝置，保證車載液壓千斤頂間距與鋼梁間距一致。

3）將平臺搬運車駛入待平移鋼梁平臺下方預定位置，在地面上設置臨時限位塊，輔助搬運車準確行駛到位，保證車載千斤頂能夠與鋼梁平臺下的鋼板精確對中。千斤頂與鋼梁平臺搬運車就位后，利用車載液壓千斤頂升至與平臺接觸，將千斤頂的上法蘭與平臺梁連接固定。繼續頂升千斤頂，抬起鋼梁平臺及其上部支架至離地5 cm以上。

4）檢測鋼梁平臺的水平度，若不符合要求，調整個別千斤頂高度至鋼梁平臺處于水平狀態，支架較高時，可以安裝斜向臨時支撐，將搬運車與支架形成牢固連接，如圖2所示。

圖2 平臺搬運車移動狀態示意圖

4.6 移動至下一施工段

1）將搭載著支架的平臺搬運車行駛至下一道施工段的作業面。

2）平臺搬運車移動到達預定位置，通過在地面上布置臨時限位塊，控制搬運車的停靠位置，確保滿堂支架準確運送到位。

3）拆除臨時固定斜桿，解除千斤頂的上法蘭與鋼梁平臺連接。緩慢下降車載千斤頂使鋼梁平臺和支架落地，待千斤頂完全下降后，開出平臺搬運車，進入下一個模塊化鋼梁平臺下方，進行下一次的搬運工作。

4）兩個及以上的模塊化平臺及上部支架就位后，即可將上部支架之間的橫桿和斜桿相互連接，并進行下一道施工段的主體工程施工步驟。

模塊化支架搬運現場如圖3所示。

圖3 模塊化支架搬運現場

5 結語

本文的模塊化平移施工技術可以適應復雜的下支架搭設需求，與常規滿堂支架法立模施工相比，可以顯著減少支架反復拆裝工作量，減少拆裝損耗，降低高空作業量，縮短工期，降低施工成本；相對于整體可移動式滿堂式腳手架，又具有施工組裝靈活，機動性強的特點，具有廣闊的應用前景。