地鐵車站軌頂風道模板支架方案設計

遠鵬煒

摘 要：依托鄭州軌道交通4號線鑫融路站軌頂風道結(jié)構(gòu)施工，對模板支架方案進行了創(chuàng)新設計，利用留設門洞兼顧盾構(gòu)推進期間電瓶車運輸，明確了該模板支架體系下各部件的安全驗算內(nèi)容，并通過現(xiàn)場施工驗證了方案的可行性。

關鍵詞：軌頂風道;模板支架;盾構(gòu)推進;安全驗算

中圖分類號：U231.3 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）19-0120-03

Scheme Design of Formwork Support for Railway Roof Wind

Channel of Metro Station

YUAN Pengwei

（Zhengzhou Metro Group Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： Based on the rail top duct construction of Xinrong Road station of Zhengzhou metro line 4， a new formwork bracket scheme with retained portal was designed to achieve the transportation of battery car during shield driving. The safety checking contents of each component were presented， and the feasibility of the scheme was verified by field construction.

Keywords： rail top duct;formwork bracket scheme;shield driving;safety checkin

軌頂風道是設置于地鐵車站內(nèi)列車軌道上方的一組結(jié)構(gòu)，主要作用是實現(xiàn)運行期間軌行區(qū)通風及散熱，是地鐵通風及空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分[1]。軌頂風道一般采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，施工需要在軌行區(qū)設置模板支架，在車站土體結(jié)構(gòu)施工完成后進行二次澆注，此時將會對盾構(gòu)掘進等需要利用軌行區(qū)運輸?shù)墓ば蛐纬芍萍s[2]。目前，已有部分單位通過設置移動式鋼架同時實現(xiàn)了軌頂風道澆筑和下方施工車輛運輸[3]，但移動式鋼架材料加工費用高，且在已建成的車站空間內(nèi)進行鋼架部件的調(diào)運、組裝和拆除面臨的制約因素較多，施工成本因此大幅增加。本文基于鄭州地鐵4號線鑫融路站軌道風道工程，設計了一種利用普通扣件式鋼管腳手架體系搭設的模板支架方案，兼顧軌頂風道施工期間下方車輛運輸，與移動式鋼架方案相比，大幅降低了施工成本，可以為類似工程施工提供有益參考。

1 工程概況

鑫融路站位于如意東路與鑫融路交叉口，跨如意東路東半幅自北向南設置。車站主體結(jié)構(gòu)為地下二層單柱雙跨結(jié)構(gòu)，標準段結(jié)構(gòu)寬度為19.70m，高度為13.46m;北端盾構(gòu)段寬度為23.70m，高度為14.69m，南端盾構(gòu)段寬度為22.9m，高度為14.69m。

軌頂風道位于負二層，底板跨度為3 250mm，厚度為200mm，側(cè)墻厚度分別為200mm和250mm，內(nèi)部凈空尺寸為950mm。具體結(jié)構(gòu)尺寸見圖1。

2 模板支架方案設計

2.1 受力體系設計

模板采用木模板，以四寸方木和鋼管分別作為次楞和主楞，支架體系采用扣件式鋼管搭設。為保證盾構(gòu)施工期間電瓶車安全通過，在通道位置留設門洞，軌頂風道底板荷載通過立桿傳遞至結(jié)構(gòu)底板，側(cè)墻荷載通過對拉螺栓進行平衡。

2.2 模板支架體系設計

側(cè)墻模板采用對拉螺栓體系，次楞采用100mm×100mm方木，間距380mm，主楞采用2-Φ48mm×3.5mm鋼管，間距900mm，對拉螺栓采用M14。底板模板采用15mm木模板，次楞采用100mm×100mm方木，間距600mm，主楞采用2-Φ48mm×3.5mm鋼管，間距900mm，立桿采用Φ48mm×3.5mm鋼管，立桿縱向布置間距900mm。模板支架體系設計如圖2所示。

2.3 荷載計算

根據(jù)相關規(guī)范計算模板支架體系荷載[3]。

軌道風道底板自重荷載標準值[p1]：

（1）

側(cè)墻澆筑荷載[p2]：

（2）

模板支架系統(tǒng)自重荷載標準值[p3=0.75kN/m2];施工均布荷載標準值[p4=3kN/m2];側(cè)墻模板振搗荷載標準值[p5=4kN/m2];側(cè)墻荷載設計值[pcs1]和標準值[pcs2]分別為：

（3）

（4）

底板荷載設計值[pds1]和標準值[pds2]分別為：

（5）

（6）

2.4 計算模型

模板和次楞采用三等跨連續(xù)梁，均布線荷載，計算模型見表1。

對于主楞采用三等跨連續(xù)梁，集中荷載，計算模型見表2。

對拉螺栓需驗算其抗拉強度，計算模型見表3。

鋼管立桿需驗算其穩(wěn)定性，計算模型見表4。

式中，B為計算寬度;L為計算跨度;M為最大彎矩值;V為最大剪力值;A為截面面積;W為截面抵抗矩;[α]為剪應力計算系數(shù)，對于矩形截面取1.5，薄壁圓環(huán)截面取2;E為材料彈性模量;I為截面慣性矩;a、b分別為對拉螺栓和立桿的橫縱向布置間距;[σ、τ、u]分別為計算彎曲應力、剪應力和撓度;[σ、τ、u]分別為彎曲應力、剪應力和撓度允許值。

2.5 部件驗算

側(cè)墻和底板模板及次楞驗算結(jié)果見表5。

對拉螺栓的驗算結(jié)果見表6。

立桿承擔的集中力荷載計算結(jié)果見表7。

利用結(jié)構(gòu)力學軟件對支架體系進行求解，其中水平桿與立桿之間采用剛接，斜桿與水平桿或立桿間采用鉸接，得到各桿件所受軸力見圖3。

對軸力最大豎桿和斜桿分別進行驗算，穩(wěn)定性均滿足要求，驗算結(jié)果見表8。

3 現(xiàn)場實施情況

按照方案搭設車站軌頂風道模板支架體系，在混凝土澆筑過程中未發(fā)生過大變形，軌頂風道結(jié)構(gòu)質(zhì)量得到保證，期間盾構(gòu)電瓶車運輸未受影響，現(xiàn)場實施情況見圖4。

4 結(jié)語

軌道風道結(jié)構(gòu)施工采用傳統(tǒng)鋼管扣件腳手架搭設模板支架系統(tǒng)，通過合理設置斜桿將挑空范圍內(nèi)荷載安全傳遞至門洞兩側(cè)立桿，在保證盾構(gòu)推進過程中電瓶車安全運行的情況下，相比于一般門式鋼架方案大大降低了工程費用和施工難度，為今后類似地鐵車站軌頂風道施工提供了有益借鑒。

參考文獻：

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.地鐵設計規(guī)范：GB 50157—2013[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[2]張晉生.地下明挖車站軌頂風道先澆法快速施工技術[J].山西建筑，2015（3）：147-148.

[3]何家航.地鐵車站軌頂風道移動式支撐架施工技術[J].廣東土木與建筑，2017（1）：67-69.

[4]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范：JG J130—2011[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.