門洞式支撐架體在地鐵交叉施工階段的應(yīng)用

文/曲騰飛

近年來，我國城市軌道交通建設(shè)快速發(fā)展，截至2019年底，全國已有近40 個城市開通了地鐵運營線路，大量先進(jìn)工法的應(yīng)用以及高精尖施工設(shè)備的發(fā)展，使得地鐵工程建設(shè)周期不斷縮短，這就要求施工現(xiàn)場不斷優(yōu)化施工步序，超前謀劃各項施工穿插節(jié)點。地鐵車站主體結(jié)構(gòu)施工與區(qū)間盾構(gòu)始發(fā)存在矛盾，通常情況下，地下兩層明挖順作車站的土建施工順序為：底板→負(fù)2 層側(cè)墻及柱→中板→負(fù)1 層側(cè)墻及柱→頂板[1]，而主體結(jié)構(gòu)中板和頂板施工多采用滿堂支架輔助，這就要求在未達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度前，該段頂板以下全部支架均不得拆除，盾構(gòu)機(jī)的下井組裝及連接要在架體全部拆除完成后實施[2]。門洞式支撐架體的應(yīng)用，可有效解決地鐵車站主體結(jié)構(gòu)及區(qū)間盾構(gòu)始發(fā)交叉施工的困擾，大大節(jié)省工期，現(xiàn)以天津地鐵6號線海河教育園區(qū)站為例，介紹該架體的使用，為后續(xù)地鐵工程的實際應(yīng)用提供參考。

1 工程概況

天津地鐵6號線海河教育園區(qū)站為地下兩層雙柱三跨島式車站，車站總長375.5 m，主體標(biāo)準(zhǔn)段寬21.1 m，頂板覆土約3.24 m，底板底埋深約16.78 m。小里程盾構(gòu)井底板埋深約18.392 m，大里程盾構(gòu)井底板埋深約19.252 m。車站主體結(jié)構(gòu)采用明挖順作法施工，兩端正線區(qū)間隧道采用盾構(gòu)法施工。小里程端為盾構(gòu)始發(fā)井，大里程端為盾構(gòu)接收井。

2 原架體方案

車站主體結(jié)構(gòu)施工階段采用1.5 m×1.2 m的承插型盤扣式滿堂支撐架體，而盾構(gòu)機(jī)加后配套臺車總長度為85 m，需要完成4 段主體結(jié)構(gòu)并拆除架體后方可進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)下井組裝及調(diào)試[3～4]。

3 門洞式支撐架體的應(yīng)用

由于前期受外部環(huán)境制約，主體結(jié)構(gòu)工期較計劃滯后嚴(yán)重，無法按時滿足盾構(gòu)機(jī)始發(fā)要求，需對主體結(jié)構(gòu)施工架體方案進(jìn)行優(yōu)化，力求在滿足車站主體結(jié)構(gòu)澆筑質(zhì)量、安全的前提下，提前給出盾構(gòu)機(jī)及后配套臺車順利下井組裝以及水平運輸?shù)目臻g，實現(xiàn)車站主體與盾構(gòu)隧道交叉作業(yè)，為此采用局部門洞式支撐架體解決該問題。

3.1 架體結(jié)構(gòu)設(shè)計

為保證小里程右線盾構(gòu)如期始發(fā)，1～4段主體結(jié)構(gòu)中板架體采用承插型盤扣架體與門洞式支撐架體組合形式，其中，第1 段中板因涉及預(yù)留盾構(gòu)吊裝孔，在端墻至盾構(gòu)吊裝孔范圍內(nèi)采用承插型盤扣架體[5]，過盾構(gòu)井范圍至第4 段中板采用φ800 mm 鋼管柱+45a#雙拼縱向工字鋼+45a橫向分配梁支撐搭配扣件式可調(diào)支撐架組成的門洞式支架，剩余范圍梁、中板、頂板支撐體系架體均采用承插型盤扣架。

該組合支撐體系中門洞式支撐體系遵循經(jīng)濟(jì)合理及循環(huán)利用原則，采用土方開挖階段使用的鋼支撐φ800 mm 鋼管柱+45a 雙拼縱梁工字鋼+45a 橫向分配梁，分配梁上搭設(shè)扣件式鋼管架，采用φ48/3.5 mm 壁厚鋼管支架，上頂10#槽鋼主楞，主楞沿車站縱向布置，垂直主楞設(shè)置100 mm×100 mm 方木次楞，次楞上頂15 mm木模板。

3.2 施工工藝

底模板為1220 mm×2440 mm×16 mm光面木模板；次楞為10 cm×10 cm方木，橫車站方向布置，布置間距為30 cm；主楞為1O#槽鋼，順車站方向布置，間距為120 cm；門式支架和模板系統(tǒng)之間采用扣件式鋼管調(diào)節(jié)支架，立桿采用0.3 m標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，布置尺寸為1.2 m×1.2 m，支架頂托伸出立桿為9 cm，掃地桿距離分配梁15 cm；門式支撐支架主梁分配梁均采用雙拼I45a 工字鋼，右端主梁放置在φ800 mm×16mm鋼管樁上，左端主梁放置在錨固于側(cè)墻的牛腿上，牛腿亦采用I45a雙拼工鋼，支撐鋼管樁采用φ800 mm×16 mm鋼管柱，管樁沿車站縱向6 m間距布置。見圖1。

圖1 門洞式支撐架體布置

3.3 應(yīng)用過程中需注意的問題

1）門洞式支撐架體所形成的凈寬與凈高要滿足盾構(gòu)后配套臺車的尺寸要求。

2）在相應(yīng)區(qū)段內(nèi)的底板上要提前預(yù)留預(yù)埋鋼立柱的鋼板與連接件。

3）在相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)側(cè)墻上提前預(yù)埋經(jīng)計算確定尺寸的縱梁牛腿及鋼板。

4）橫梁間距要考慮橫梁上頂托的定型尺寸。

5）架體材料盡量采用前序或后序工程中常規(guī)材料，以節(jié)省成本。

6）要充分考慮滿堂式架體與門洞式架體轉(zhuǎn)換銜接位置的架體布置形式。

4 效益分析

現(xiàn)以海河教育園站單線80 m 中板區(qū)段分別使用兩種架體為例，對常規(guī)的承插型盤扣式滿堂支撐架體與門洞式支撐架體進(jìn)行工期及經(jīng)濟(jì)等多方面的對比。

4.1 承插型盤扣式滿堂支撐架體

1）施工工期。共劃分為4個流水段，其中，第1段結(jié)構(gòu)施工到頂板整體需要60 d，隨后每隔15 d 施工完成一段結(jié)構(gòu)，最后再隔20 d完成該區(qū)段內(nèi)所有頂板及中板的架體拆除，共需125 d 方能開始進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)及后配套臺車下井組裝[6]。

2）費用投入。材料費約2.1 萬元，人工及機(jī)械使用費約6萬元，合計8.1萬元。

4.2 門洞式支撐架體

1)施工工期。共劃分為4 個流水段，其中，第1 段結(jié)構(gòu)施工到中板需要30 d，隨后每隔15 d 施工完成一段中板結(jié)構(gòu)，共需75 d即可開始進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)及后配套臺車下井組裝。

2)費用投入。材料費約14.7 萬元，人工及機(jī)械使用費約8.5萬元，合計23.2萬元。

5 結(jié)論

門洞式支撐架體優(yōu)點是可以有效解決工序矛盾、節(jié)約工期并且可以提高地鐵車站在施工過程中的交通便利性，便于及時輸送施工材料以及施工人員的進(jìn)出，保障多工作面的同期施工，工期的控制效果顯著；缺點是由于工作面的鋼管柱、型鋼、牛腿以及預(yù)埋板件等材料的需求數(shù)量相對比較大，而且后期類似于鋼管柱以及預(yù)埋件的拆除需要投入特種機(jī)械設(shè)備，整體施工成本較高，但若考慮到中板部分材料的周轉(zhuǎn)使用，可有效降低部分成本。

在主體結(jié)構(gòu)施工工期滯后嚴(yán)重的工程點位，門洞式支撐架體具有極大的應(yīng)用價值。