淺析地鐵蓋挖車站施工中鋼鋪蓋梁的應用

馮自紅

（八冶建設集團有限公司，甘肅 金昌 737100）

1 引言

城市軌道交通現(xiàn)已成為城市經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分，越來越多的地鐵車站修建于交通繁忙、建筑物密集、地下管線縱橫交錯的城市繁華地區(qū)和交通繁忙地段，使車站施工面臨既要保證工期同時又不能對交通、環(huán)境產(chǎn)生太大影響的矛盾中。

蓋挖法施工中鋼鋪蓋量的應用具有施工方便、施工工期短、造價低、地面交通干擾少、有利于環(huán)境保護等諸多優(yōu)越性，已成為當今國內(nèi)外在交通繁忙的市中心區(qū)修建地鐵車站采取的一種有效方法。本文就蓋挖法鋼鋪蓋梁在蘭州軌道交通2 號線公交五公司地鐵站中的應用狀況作一介紹。

蘭州城市軌道交通2 號線公交五公司地鐵站，通過蘭州鐵道設計院、八冶建設集團和石家莊鐵道學院三方合作，在地鐵站圍護結構中提出了鋼鋪蓋梁替代傳統(tǒng)鋼筋砼鋪蓋板的設計方案，目前工程正在實施階段。

2 概述

公交五公司站為蘭州市城市軌道交通2 號線一期工程中間車站，位于火車站東路、紅星巷和排洪南路路口西側，蘭州公交集團第五客運公司前，沿火車站東路呈東西向布設于道路下方。

公交五公司站采用地下兩層雙柱三跨的結構形式，車站主體為現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱形框架結構，結構外設置全外包防水層。車站主體長度350.40m，標準段寬21.60m，總高15.24 米，結構底板埋深約19.224m（盾構加深段底板埋深約為20.454m），中心里程處頂板覆土厚約4.019m。車站在火車站東路南側設兩個出入口，在車站南北兩側各設置一組風亭。車站采用明挖順做法（半幅鋪蓋）施工，根據(jù)總體籌劃，車站西端為盾構始發(fā)，東端為盾構吊出。圍護結構為573 根A800mm，長度平均26m的鋼筋砼灌注樁，鋪蓋系統(tǒng)為40 根中間鋼立柱樁和124塊12m×3m 鋼鋪蓋板組成的鋼結構體系。

圖1 鋼結構體系示意圖

3 鋼鋪蓋梁體系概述

3.1 鋪蓋梁系統(tǒng)特點

設計鋪蓋梁的特點：安全可靠、梁高低、可重復利用（租用時費用低）、鋪蓋速度快、拆裝方便、中間柱跨度大 （對地鐵結構物影響?。?、路面質(zhì)量好。

主要優(yōu)點是：

1）用標準型材，再加工制造的費用少成本低；

2）系統(tǒng)組件儲運組裝方便；

3）鋼度大，變形小，路面質(zhì)量好，經(jīng)久耐用；

4）主承重橫梁建筑高度小于1000mm，基坑敞挖較淺時間較短，有利于第一道鋼支撐架設、交通恢復及兩側支護樁的變形控制；

5）可方便地預留出土或下料口；

6）臨時立柱的數(shù)量少，間距達9m。

3.2 鋪蓋梁體系設計方案介紹

3.2.1 總體布置特點

冠梁、第一道橫撐和鋪蓋梁形成立體框架結構；鋪蓋梁直接置于冠梁和縱梁上；鋪蓋梁之間連接使各片鋪蓋梁共同受力。

3.2.2 各部分說明

1）臨時立柱

（1）采用直徑φ=800mm×16mm 圓螺旋鋼管；

（2）承擔支撐縱梁的作用，柱高小于20m，間距9m；

（3）灌注樁中插入立柱。

2）縱梁

（1）承擔鋪蓋梁傳遞的荷載，與冠梁、混凝土橫撐形成立體框架結構；

（2）截面形式為1000mm×1000mm 矩形鋼筋混凝土截面；

（3）結構形式為連續(xù)梁，等跨度、跨度9m。

3）鋪蓋梁

（1）承擔汽車荷載，結構形式為鋼板梁；

（2）跨度分為11m、12.5m、14m 和15m 共4 種，其中11m 梁可接長至12.5m，以11m 梁為主，12.5m 和14m 梁用于路口，15m 梁用于始發(fā)井；

（3）梁寬均為3m，梁高均為950mm，鋼材Q345qD。

3.2.3 各部分計算簡要說明

荷載：城-A

車道數(shù)量：3 車道

計算軟件MIDAS/CIVIL

計算結果：等效應力小于材料容許應力，撓度小于跨度的1/400。

4 鋪蓋梁體系施工

4.1 施工工藝流程

圖2 施工工藝流程圖

4.2 施工工序

圖3 預埋件設計示意圖

4.2.1 預埋件施工

按圖所示設計預埋件的位置：

4.2.2 安裝準備階段

1）復檢基坑平面尺寸及預埋件位置尺寸；

2）復檢所有蓋梁在蓋梁上的安裝位置水平標高，確保高差不超過2mm。復檢兩處縱梁在蓋梁上的安裝位置水平標高，確保高差不超過2mm。否則，砂漿找平；

3）復檢支撐立柱安裝位置尺寸，確保偏離中心小于5mm。否則，報設計方處理。

4.2.3 正式安裝階段

1）澆筑縱梁

縱梁為鋼筋混凝土結構，連續(xù)澆筑，長度與鋪蓋區(qū)域行車方向長度一致?？v梁上預埋螺栓，其要求和間距與在冠梁上的預埋件一致。

2）安裝蓋梁

單個蓋梁安裝：一端直接擱置在冠梁上兩個預埋件之間，蓋梁底板與冠梁之間墊15mm 厚油毛氈，然后將蓋梁現(xiàn)場用焊接卡件固定。

拆除方法：松開預埋件4 個地腳螺栓，翹取預埋鋼板及卡件。

3）蓋梁之間的聯(lián)結

第一片蓋梁就位并鎖定好兩端以后，即可安裝第二片蓋梁，鎖定方法同第一片。

第二片蓋梁就位并鎖定好兩端以后，應立即將兩片蓋梁進行聯(lián)結。

4.2.4 鋪筑瀝青混凝土路面

蓋梁上鋪15cm 厚的混凝土瀝青或混凝土路面，形成與前后搭接路面相同的路面結構。為保證瀝青路面的可靠性和耐久性，在蓋梁頂面橫路面方向（即垂直行車方向）設置50#槽鋼作為“剪力鍵”。

5 鋼鋪蓋梁、鋼立柱樁的制作安裝

鋼制鋪蓋梁為Q345 橋梁鋼，梁尺寸為12m（長）×3m（寬）×0.95m 高，單體重量8.7 噸。制作工藝：材料試驗→放樣→剪切→坡口→組焊→打磨→油漆→成品。制作過程中均在鋼結構加工廠完成。現(xiàn)場安裝時，板廠運輸至現(xiàn)場，70T 汽車吊安裝并連結。

鋼立柱樁位A800mm，壁厚16mm 的普通鋼板在鋼管廠訂制，9m 每節(jié)運至現(xiàn)場，雙面坡口組焊成平均20m長一根，施工時用旋挖鉆機成孔后，由50T 汽車吊吊樁入孔，定位準確后，管樁周圍用細砂填實固定。

6 鋼鋪蓋、砼鋪蓋之對比

城市軌道交通地鐵站半鋪蓋施工是設計圖紙中通用作法。采用鋼鋪蓋蓋體系，還是鋼筋砼結構體系，從穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟性要綜合考慮。

鋼筋砼半鋪蓋體系，從綁筋、支模、澆灌砼、養(yǎng)護至站體施工完成全部拆除，要使用大量的機械和勞動力，最后還要花大量費用運到棄土場，工程成本必然會加大，且污染環(huán)境。

鋼結構半鋪蓋體系，施工中安裝、拆卸方便，可重復周轉(zhuǎn)使用，存儲費用低，報廢后可回收，節(jié)約資源，工程成本降低。雖然一次投入較大，但對于一個城市乃至其他城市地鐵建設施工成本會大大降低。

同一地鐵站，兩種鋪蓋系統(tǒng)的成本對比見表1。

7 專利

城市軌道交通地鐵站鋼鋪蓋梁體系，由石家莊鐵道學院，蘭州鐵道設計院和八冶建設集團聯(lián)合研發(fā)，已獲國家專利。

通過以上兩種結構體系的成本分析，我們的結論是：鋼鋪蓋梁體系經(jīng)濟、方便、縮短施工工期，是城市軌道建設中不可或缺的新工藝。

表1 混凝土鋪蓋與鋼鋪蓋對比分析