長沙地鐵涂家沖站腳手架水平撐代替換撐施工技術(shù)*

中鐵五局集團(tuán)第一工程有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410117

1 工程概況

1.1 原設(shè)計情況

長沙地鐵涂家沖站標(biāo)準(zhǔn)段設(shè)計采用4道支撐，第1道為鋼筋砼支撐，第2、3、4道為鋼支撐，其中第1、2道支撐間距為7.8m，第2、3道支撐間距為3.6m，第3、4道支撐間距為4m；設(shè)計為部分側(cè)墻施工完成后增加1道鋼支撐換撐，換撐高度為距底板3.9m（換撐設(shè)計軸力為2293kN）。

1.2 原方案滿堂腳手架布置

若按照原設(shè)計施工，車站站臺層中板和側(cè)墻需做兩次澆筑，原方案中側(cè)墻和中板澆筑采用滿堂腳手架，腳手架立桿和橫桿采用Φ48mm碗扣式桿件，立桿間距為900mm，橫桿水平步距為1200mm，側(cè)墻施工水平對撐桿采用Φ48mm鋼管，扣件與腳手架立桿連接，水平對撐桿步距為1200mm。

2 換撐施工可行性分析及影響

2.1 換撐施工可行性分析

（1）采用換撐施工需拆除原側(cè)墻施工時搭設(shè)的腳手架，同時后期中板施工時腳手架由于受換撐影響，剪刀撐及水平撐無法搭設(shè)，同時豎向立桿間距需作調(diào)整（換撐間距為3m，支撐直徑為609mm）。

（2）換撐施工時，無法固定支撐，軸力施加難度大。

（3）后期換撐拆除，由于中板封閉，無法采用吊車或者龍門吊作業(yè)，支撐拆除較為困難。

2.2 換撐施工的影響

（1）對車站結(jié)構(gòu)的影響。由于側(cè)墻結(jié)構(gòu)沒有預(yù)埋鋼板，支撐需直接作用于側(cè)墻砼表面，在預(yù)應(yīng)力施加后，對車站結(jié)構(gòu)砼有一定影響。

（2）對工期的影響。采用換撐施工需增加下部側(cè)墻腳手架拆除、腳手架重新搭設(shè)、支撐架設(shè)及拆除時間，平均每單元需增加施工周期10d以上。

3 取消換撐后的施工流程及措施

3.1 施工流程

（1）施工車站底板，待車站底板達(dá)到80%強(qiáng)度后拆除第4道鋼支撐。

（2）搭設(shè)部分腳手架，澆筑站臺層部分側(cè)墻。

（3）側(cè)墻強(qiáng)度達(dá)到75%后，拆除第3道鋼支撐，加高腳手架，澆筑站臺層剩余側(cè)墻和中板。

3.2 施工措施

（1）施工中采用滿堂腳手架水平對稱進(jìn)行加密，考慮利用滿堂架橫撐受力代替換撐受力，加密后的間距由原來的1200mm調(diào)整為600mm。

（2）加密時每個單元的四面及水平方向均設(shè)置剪刀撐，每隔5跨設(shè)置1道，每道剪刀撐跨越立桿根數(shù)不得超過7根，且與立桿交叉的位置需用扣件連接。

4 取消換撐的依據(jù)

4.1 施工監(jiān)測分析

基坑變形最直接的反映為支撐軸力的變化及墻體深層水平位移變化，因此取這兩項作為參考依據(jù)。

（1）鋼支撐軸力情況。鋼支撐軸力統(tǒng)計情況如表1所示。由表1可知，整個基坑支撐軸力為設(shè)計軸力的31.1%～46.5%，其中第1道鋼筋砼支撐軸力為設(shè)計軸力的40%，第2道鋼支撐軸力為設(shè)計軸力的30%～43%，第3道鋼支撐軸力為設(shè)計軸力的40%左右，支撐軸力遠(yuǎn)沒有達(dá)到設(shè)計值。同時，根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，6～8單元底板澆筑完成后，基坑內(nèi)支撐軸力變化量很小，基本在120kN以下，變化量為設(shè)計值的5%左右。

表1 鋼支撐軸力統(tǒng)計情況

（2）墻體深層水平位移情況。在底板澆筑完成后，墻體變形（測斜）監(jiān)測的主要變化規(guī)律為-2～1mm，經(jīng)過與第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，分析其原因主要是儀器精度與測量的偶然誤差，地下連續(xù)墻處于穩(wěn)定階段，絕對變形量為±1mm。在實際施工過程中，基坑不僅處于穩(wěn)定狀態(tài)，而且其變形量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計值，從而為取消換撐提供了可靠的參考依據(jù)。

4.2 滿堂架水平對撐等強(qiáng)代換施工計算

施工中擬對滿堂腳手架水平橫撐進(jìn)行加密，考慮利用滿堂架橫撐受力代替換撐受力，加密后的間距為600mm，相關(guān)計算依據(jù)如下。

（1）水平桿允許最大軸力計算。

式中：N為水平桿允許最大軸力；f為鋼材的抗壓強(qiáng)度設(shè)計值，取205N/mm2；A為立桿橫截面積，取489mm2；φ為軸心抗壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)，由長細(xì)比λ確定。

λ的計算公式如下：

式中：h0為步距，取900mm；a為頂托伸長量，取100mm；I為回轉(zhuǎn)半徑，取15.8mm。

經(jīng)計算，λ=69.6，查表得φ=0.779，故N=205×489×0.779=78090N=78.09kN。

（2）水平桿計算軸力。

式中：N1為水平桿計算軸力；N2為換撐設(shè)計軸力，取2293kN；P為單根支撐受力范圍內(nèi)模板體系側(cè)墻水平支撐數(shù)量，取35。

經(jīng)計算，N1=2293÷35=65.5kN，N1=65.5kN＜N=78.09kN，故滿足規(guī)范要求。

實際施工中側(cè)墻已澆筑4.4m，其強(qiáng)度達(dá)到75%，故側(cè)墻可按懸臂構(gòu)件考慮，同時還可承擔(dān)部分土壓力。

5 保障措施

（1）充分利用時空效應(yīng)，在拆除第3道支撐后，在5d內(nèi)完成負(fù)二層剩余側(cè)墻和中板的澆筑。

（2）加強(qiáng)施工監(jiān)測，施工過程中每6h對墻體深層水平位移進(jìn)行1次監(jiān)測，一旦出現(xiàn)大的變形，及時補(bǔ)架鋼支撐。

6 結(jié)論

通過采取上述施工措施，保證了涂家沖站取消換撐施工過程的施工安全，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

（1）施工過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)的最大累計變形量為23mm，未達(dá)到設(shè)計預(yù)警值，故施工安全得到了保證。

（2）取消換撐施工的成功實施為整個車站節(jié)約了30d以上的施工工期。

（3）車站長度為175m，換撐間距為3m，總計50根，平均每根重量為6t，共計節(jié)約投資90余萬元。