淺談地鐵暗挖車站頂縱梁模板支架工藝

孔 宏

（北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司，北京 100068）

1 工程概況

新興街站是烏魯木齊市軌道交通 1 號線工程的中間站，為地下 2 層島式車站，站臺寬度 11m，有效站臺長度 140m，車站主體總長度 241.104m，標(biāo)準(zhǔn)段寬20.5m，車站底板埋深 20.27m，有效站臺中心里程處的頂板覆土厚度約 13.0m。主體結(jié)構(gòu)頂縱梁寬度 2.6m，高度 2.6m，頂板厚度 0.8～1.4m，中板厚度 0.5m，側(cè)墻厚度 0.8m。

新興街站主體采用 9 導(dǎo)洞中洞法開挖，初期支護(hù)采用鋼格柵 +I25a 工字鋼形式，其中周邊與圍巖接觸面采用鋼格柵，中間“井”字形臨時(shí)支撐采用 I25a 工字鋼。車站主體暗挖采用中洞法，分 3 層、9 個(gè)洞室進(jìn)行開挖，如圖1所示。首先依次錯(cuò)臺開挖中洞一、二、三層(圖1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 區(qū)部分)，每層錯(cuò)臺 8m。待底縱梁、鋼管柱、頂縱梁施工完成后，破除側(cè)洞馬頭門（圖1中Ⅳ區(qū)部分），對稱依次錯(cuò)臺開挖側(cè)洞一、二、三層（圖1 中 Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ 區(qū)部分），每層錯(cuò)臺 8m。

圖1 車站暗挖總體分部圖

2 地質(zhì)水文條件

場地內(nèi)主要地層由沖積、洪積河床堆積形成的第四系全新統(tǒng)粉土及下伏的侏羅系、二疊系泥巖、砂巖構(gòu)成，地表廣泛分布人工素填土和雜填土。該段以微風(fēng)化砂巖為主，拱部為中風(fēng)化砂巖。

基巖裂隙水的透水性因地層的巖性、風(fēng)化程度、裂隙發(fā)育程度等因素存在較大差異，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的不均勻性和各向異性，雖不能形成水量分布比較均勻的層狀含水系統(tǒng)，但有時(shí)由于局部裂隙的發(fā)育，導(dǎo)致水量較大。

3 頂縱梁施工方案和工藝

3.1 頂縱梁施工方案

頂縱梁采用抱箍 + 千斤頂 +63c 工字鋼縱梁的支架形式，在縱梁上搭設(shè) I22a 工字鋼作為操作平臺。首先進(jìn)行鋪設(shè)防水層、綁扎頂縱梁、二襯鋼筋、預(yù)埋二襯背后及施工縫的注漿管等工作，合格后，封閉弧形和頂部側(cè)模，并預(yù)留與二襯相接的鋼筋。地泵送混凝土入模，分層澆筑，通過觀察口，適時(shí)調(diào)整泵送部位。頂縱梁采用分段灌注，分段長度為 13m/26m，現(xiàn)場根據(jù)實(shí)際施工情況進(jìn)行調(diào)整。

3.2 頂縱梁支架設(shè)計(jì)方案

在鋼管柱上設(shè)置千斤頂+抱箍，在抱箍上搭設(shè)縱向工字鋼，在縱向工字鋼上設(shè)置操作平臺。頂縱梁自重、施工荷載等均通過縱向工字鋼傳遞至抱箍，最終由鋼管柱作為承重構(gòu)件（圖2）。

圖2 抱箍法設(shè)計(jì)示意圖 （單位：mm）

3.2.1 抱箍設(shè)計(jì)

抱箍由 2 塊半圓弧型鋼板（板厚 t ＝ 20mm）制成，高 1m，采用 64 根 M24 的高強(qiáng)螺栓（10.9 級）連接，由專業(yè)加工制造廠方進(jìn)行設(shè)計(jì)加工（圖3）。抱箍依靠摩擦力緊箍在鋼管柱上，支撐上部結(jié)構(gòu)，是主要的支撐受力結(jié)構(gòu)。在鋼管柱和抱箍之間設(shè) 1 層 2～3mm 厚的橡膠墊，抱箍和支撐縱梁之間采用螺栓連接。

圖3 抱箍設(shè)計(jì)圖 （單位：mm）

3.2.2 縱梁設(shè)計(jì)

在橫梁底部采用 4 根 63c 工字鋼作為支撐縱梁，置于抱箍之上（圖4）。相鄰兩標(biāo)準(zhǔn)段鋼管柱單跨支撐縱梁長度為 6.5m。為防止 2 個(gè)工字鋼側(cè)向傾覆，縱梁工字鋼橫向采用連接板加固，每處工字鋼上下各安裝 1 道連接板，每處間隔 2m，使支撐縱梁形成整體，增加穩(wěn)定性。

圖4 縱梁設(shè)計(jì)圖 （單位：mm）

3.2.3 操作平臺設(shè)計(jì)

在縱梁上部采用橫向間距 0.75m 的 22a 工字鋼作為模板支撐橫梁，橫梁單根長度為 6.2m。為防止工字鋼側(cè)向傾覆，增加平臺穩(wěn)定性，相鄰 2 根工字鋼間用鋼筋焊接加固，并在橫梁兩端設(shè) 22a 工字鋼立柱，增加其穩(wěn)定性。

3.2.4 頂縱梁模板設(shè)計(jì)

頂縱梁模板設(shè)計(jì)如圖5所示，采用定型鋼模板，面板采用 5mm 厚鋼板，背筋和背楞采用［8# 槽鋼，間距0.5m。模板每段長 1.5m，連接法蘭采用 8×80mm 的扁鋼，側(cè)模上部采用φ22 拉桿固定，兩端采用 φ42 鋼管配合頂托進(jìn)行支撐加固。

頂縱梁底模架設(shè)在支撐橫梁上，橫梁底設(shè)置支撐縱梁，縱梁置于抱箍之上，并進(jìn)行可靠連接。

頂縱梁端頭模板采用 40mm 厚、200mm 寬的木板和［8# 槽鋼組成。水平方向密排 13 塊木板，然后在豎直方向均勻放置 4 塊木板，豎向與橫向木板之間采用釘子固定，最后采用 3 根［8# 槽鋼水平固定在腳手架上（圖6）。

圖5 頂縱梁模板設(shè)計(jì)圖 （單位：mm）

圖6 頂縱梁端頭模板設(shè)計(jì)圖 （單位：mm）

3.2.5 抱箍穩(wěn)定性保障

為防止抱箍因摩擦力不足產(chǎn)生下滑，從而導(dǎo)致支架體系整體失穩(wěn)，需在抱箍下方設(shè)置千斤頂及限位鋼牛腿。

螺旋千斤頂又稱機(jī)械式千斤頂，能長期支持重物，是由人力通過螺旋副傳動，帶動螺桿旋轉(zhuǎn)，推動升降套筒，從而實(shí)現(xiàn)重物上升或下降。抱箍下方共設(shè)置 2 臺QL50 螺旋千斤頂，最大起重量為 100 t，千斤頂尺寸為 280×320mm，最低高度為 452mm，最大起升高度為200mm。2 臺千斤頂在使用中起升高度均為統(tǒng)一高度，并在升降套筒相對應(yīng)位置標(biāo)注刻度線，便于施工過程中檢查千斤頂套筒是否產(chǎn)生位移。

在鋼管柱千斤頂?shù)酌鏄?biāo)高處采用 15mm 厚鋼板設(shè)置托盤為千斤頂提供平臺，托盤下部焊接安裝 12 個(gè)限位鋼牛腿，在千斤頂安裝位置下加密。鋼牛腿采用 15mm 厚鋼板，高度 400mm，采用二氧化碳保護(hù)焊焊接在托盤下，焊腳尺寸 10mm，如圖7所示。為保證焊縫質(zhì)量，千斤頂托盤及限位鋼牛腿均由廠家統(tǒng)一加工。

圖7 千斤頂?shù)撞客斜P及限位牛腿示意圖 （單位：mm）

3.2.6 鋼管柱縱向約束

為確保鋼管柱縱向穩(wěn)定性，利用鋼管柱中板連接板作為支點(diǎn)，采用雙排 I22a 工字鋼對鋼管柱進(jìn)行縱向約束（圖8）。

圖8 縱向連梁平面示意圖

3.2.7 鋼管柱、底縱梁橫向約束

為確保鋼管柱橫向穩(wěn)定性，在每根鋼管頂部及中部各設(shè) 4 根φ14 對拉繩，將拉繩端部固定在初支上，使同一側(cè)的 2 根對拉繩角度為 30～45°（現(xiàn)場根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整）。

底縱梁橫向約束采用在底縱梁混凝土兩側(cè)與初支之間增加 I22a 工字鋼，間距 3m。工字鋼兩側(cè)與 15mm 厚鋼板焊接，一側(cè)與初支型鋼鋼架焊接連接，另一側(cè)鋼板與底縱梁混凝土接觸時(shí)增設(shè) 1 層 2～3mm 厚的橡膠墊，以免對混凝土產(chǎn)生損壞。頂縱梁施工完成后，拆除該段的橫向約束。

4 結(jié)束語

文章以烏魯木齊市軌道交通 1 號線新興街站暗挖施工為例，詳細(xì)介紹了暗挖車站頂縱梁模板支架施工技術(shù)的施工原理、特點(diǎn)及工藝，重點(diǎn)分析了頂縱梁模板支架的關(guān)鍵技術(shù)，可為以后類似工程施工提供借鑒和參考。

[1]北京市政設(shè)計(jì)院. 烏魯木齊軌道交通一號線（三屯碑～國際機(jī)場站）工程新興街站主體結(jié)構(gòu)[G]. 2015.

[2]中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司. 新興街站巖土工程勘察報(bào)告（詳細(xì)勘察階段）[G]. 2014.

[3]JGJ162-2008 建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范[S].

[4]GB 50017-2014 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5]杜榮軍. 混凝土工程模板與支架技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.