門洞式支架系統(tǒng)在城市軌道交通車站及盾構(gòu)交叉作業(yè)中的應(yīng)用

鄧鵬++張道彬++譚嘯峰

摘 要：目前國內(nèi)地鐵建設(shè)如火如荼，部分站點(diǎn)由于前期征拆導(dǎo)致工期滯后，通過對(duì)主體結(jié)構(gòu)支架系統(tǒng)的優(yōu)化，改變以往先車站后區(qū)間的常規(guī)施工工藝，使車站主體結(jié)構(gòu)與盾構(gòu)區(qū)間同步進(jìn)行，極大縮短了土建施工周期，彌補(bǔ)了前期工程對(duì)線路通車運(yùn)營的影響。

關(guān)鍵詞：門洞式支架；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；盾構(gòu)交叉作業(yè)

中圖分類號(hào)：U231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）12-0125-01

1 工程概況

佛山地鐵2號(hào)線石灣車站為地下兩層雙柱三跨箱型框架結(jié)構(gòu)，車站總長329m，標(biāo)準(zhǔn)段外包總寬21.7m，采用明挖順筑法施工。車站站廳層最大高度為4950mm，站臺(tái)層最大高度為6220mm，底板厚度為900mm，中板厚度為400mm，頂板厚度為800mm。車站主體結(jié)構(gòu)按節(jié)段施工，單個(gè)節(jié)段長度為18～22m，其中小里程盾構(gòu)掘進(jìn)出土井位于N6節(jié)段（距車站小里程端頭120m處）。兩臺(tái)美國羅賓斯盾構(gòu)機(jī)計(jì)劃從小里程端頭站臺(tái)層一前一后始發(fā)，盾構(gòu)全長約90m，水平編組運(yùn)輸列車總長約60m。

由于施工工期緊張，在石灣站N3、N7、N8段主體結(jié)構(gòu)僅完成底板結(jié)構(gòu)條件下，盾構(gòu)機(jī)需要下井拼裝并始發(fā)。而車站常規(guī)的主體結(jié)構(gòu)施工工藝采用滿堂碗扣支架系統(tǒng)，不能滿足盾構(gòu)臺(tái)車下放以及施工階段編組列車水平運(yùn)輸?shù)囊?。因此，需要?duì)原主體結(jié)構(gòu)施工方案進(jìn)行優(yōu)化，在滿足車站主體結(jié)構(gòu)澆筑質(zhì)量、安全的前提下，還要保證盾構(gòu)順利安裝以及水平運(yùn)輸?shù)目臻g，實(shí)現(xiàn)車站主體與盾構(gòu)隧道交叉作業(yè)。

2 門洞式支架系統(tǒng)設(shè)計(jì)及驗(yàn)算

原方案N3、N7、N8段支撐系統(tǒng)采用600*900碗扣式鋼管（Φ48×3.5mm）支架，側(cè)墻、中板底模采用竹膠板作為模板面板，立柱采用鋼模板。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，N3、N7、N8段負(fù)二層采用門洞形式施工方案，其余部分保留碗扣支架作為支撐系統(tǒng)。

2.1 門洞支架設(shè)計(jì)

N7、N8段主要為編組列車水平運(yùn)行段，負(fù)二層采用門洞形式，寬取2m、高取3m，滿足編組列車空間尺寸要求，門架結(jié)構(gòu)采用工字鋼加鋼立柱焊接搭設(shè)，門洞橫梁采用I25b工字鋼，沿基坑縱向按間距0.6m布置，兩端支承縱梁為I45a工字鋼，焊接在Φ420×6mm@4800mm鋼管立柱上。門洞上部剩余空間高為2.4m，寬為3m，鋪設(shè)10mm厚的鋼板，在鋼板上面搭設(shè)碗扣式鋼管（Φ48×3.5mm），立桿橫向間距900mm、縱向間距600mm、水平桿步距1200mm。

鋼立柱采用直徑420mm、壁厚6mm的鋼管，沿基坑縱向按4.8m間距布置。立柱底座采用600×600mm*10mm方形鋼板，鋼板與底板混凝土上植入的Ф14的鋼筋進(jìn)行焊接，鋼立柱與底部鋼板通過100*100mm的三角板焊接固定。

N3段主要為盾構(gòu)后配套臺(tái)車安裝區(qū)域，負(fù)二層采用門洞形式，其結(jié)構(gòu)形式與N7、N8段基本相似。但由于臺(tái)車高度、寬度較大，N3段門洞橫梁跨度需調(diào)整為5.2m，高度4.2m，橫梁采用雙拼I25b工字鋼。門洞上方凈高約0.8m，只能采用普通腳手管（Φ48×3.5mm）進(jìn)行布置，支架間距調(diào)整為600mm*600mm，主楞、次楞間距均調(diào)整為600*600mm，立柱底部鋼板需增加沿鋼板四周均勻布置的4根Ф14的螺紋鋼進(jìn)行加固。

為確保門洞立柱的穩(wěn)定性，考慮在相鄰兩根立柱的內(nèi)側(cè)設(shè)置連接桿件。連接桿件采用[10進(jìn)行焊接

考慮到門洞在施工期間的安全性，在各鋼立柱上粘貼反光警示標(biāo)志，防止電瓶車撞擊，對(duì)電瓶車司機(jī)做好安全交底，確保支架安全。

鋼板與立柱通過4塊10cm*10cm三角板焊接連接，三角板沿鋼立柱四周均勻布置。

2.2 門洞結(jié)構(gòu)以外碗扣支架設(shè)計(jì)

門洞結(jié)構(gòu)以外支架系統(tǒng)依然采用落地式碗扣支架系統(tǒng)。頂板、中板立桿橫向間距900mm、縱向間距600mm、水平桿步距1200mm；中縱梁、頂縱梁下支撐體系加密，立桿橫向間距300mm，縱向間距600mm。

底層縱、橫向水平桿作為掃地桿，距離地面高度不大于350mm。剪刀撐采用Q235普通鋼管（Φ48×3.5mm），與碗扣支架采用扣件連接。

2.3 結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

由于N3段門洞跨度較高、較寬，風(fēng)險(xiǎn)較大。因此，按最不利工況進(jìn)行驗(yàn)算，以該節(jié)段受力為計(jì)算模型。

施工前應(yīng)驗(yàn)算門洞式支架各部位受力。確保都在允許受力范圍內(nèi)方可進(jìn)行施工，其中工字鋼彈性模量：E=2.1×105MPa；抗彎強(qiáng)度：[σ]=205MPa。

砼自重：板恒載25×0.8=20kN/m2；模板荷載：取0.5kN/m2

施工人員、施工料具運(yùn)輸、堆放荷載：取K1=1KN/m2

傾倒砼及振搗砼產(chǎn)生的荷載：取K2=2KN/m2

工字鋼橫縱梁自重：I45a工字鋼取0.8kN/m2，I25b取0.42kN/m2

振搗砼側(cè)壓力取1KN/m2；施工人員及設(shè)備荷載取1KN/m2；

N=1.2×q 恒+1.4×q 活=1.2×23.5+1.4×2=31KN/m2

（1）I25b工字鋼橫梁驗(yàn)算。

橫梁受上部混凝土施工橫、活均布荷載以及自重作用，跨中最大彎矩：

跨中剪力

1）抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算：

2）剪應(yīng)力驗(yàn)算：

3）撓度驗(yàn)算：

采用I25b工字鋼作為門洞橫梁滿足要求，相應(yīng)對(duì)I45a工字鋼縱梁、支架桿件、模板進(jìn)行計(jì)算，受力及變形均滿足要求。

（2）門洞鋼管立柱驗(yàn)算。

鋼管立柱直徑420mm，壁厚6mm，鋼管高h(yuǎn)=4.2m，回轉(zhuǎn)半徑截面積A=122.522 cm2

長細(xì)比<230滿足軸心受壓構(gòu)件長細(xì)比要求。

根據(jù)長細(xì)比l0/i查閱《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)程》（JGJ162-2008）附錄D得到：Ф=0.635

那么有

所以鋼管立柱滿足抗壓要求。

3 結(jié)語

門洞式支架設(shè)計(jì)不但滿足了車站結(jié)構(gòu)施工受力的要求，保證了主體結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量，同時(shí)在空間上也能滿足盾構(gòu)后配套設(shè)備及編制列車的運(yùn)行要求，實(shí)現(xiàn)了車站主體結(jié)構(gòu)與盾構(gòu)隧道同步施工、交叉作業(yè)的施工組織體系，從車站土方見底到盾構(gòu)始發(fā)只用了僅僅4個(gè)月時(shí)間，達(dá)到了縮短土建施工總工期的目標(biāo)，門洞式支架的成功使用具有較廣泛的借鑒和推廣價(jià)值。