盾构站内过站条件下地铁明挖车站上部结构施工支撑方案研究

王洪亮

中交隧道工程局有限公司北京朝阳100102

摘要：某轨道交通4号线A站为盾构整机站内过站车站，受两迁一改和地质条件影响，土建施工进度较计划滞后。为满足后续盾构过站和二次始发后，轨道运输车辆通行对车站站台层通行净空的基本要求。通过理论分析结合有限元数值仿真模拟，综合比较方案实施对车站施工进度的基本要求、对后续盾构施工工期影响、经济性等6个方面，认为2种支撑方案均能够提供上部结构施工的支撑反力，但应充分结合土建施工进度及盾构过站时间要求选用支撑方案，以便能够更好地控制投资并满足工期要求。

关键词：明挖车站；门式支架；中板结构加强；方案对比

引言：随着我国城市化进程不断加速，交通拥堵逐渐成为城市发展中最突出的问题之一。为缓解地面交通压力，效率高、运量大、轻便快捷、环保节能的城市轨道交通开始大规模建造[1]。在有效解决城市拥堵、调整城市发展结构等城市发展问题的同时，在城市发展中心区和住宅、商业、教育等密集区实施长大线性工程，其建设初期往往会受到各种不可控因素影响，造成整条线路施工进度出现不同程度的不均衡情况。

A站作为某轨道交通4号线盾构整机站内过站车站，受征拆等多重因素综合影响，施工进度明显滞后于全线总体施工进度，必须采取一些非常规的技术措施或方案，优化施工工序，在提供盾构整机过站条件及后续盾构掘进材料运输车正常通行条件的情况下，继续完成车站主体结构施工，以保证总体工期可控。本文结合近年来门式支架的发展及其在大跨度现浇桥梁建设方面的成功应用，针对A站的实际情况，在不改变原结构设计的前提下，通过对门式支架支撑方案和中板结构加强方案进行研究、比选，以期在满足盾构站内整机过站、过站后二次始发掘进与车站剩余主体工程平行施工的同时，实现进度、投资双赢。

1研究背景

1.1工程概况

某轨道交通4号线全长43.396km，穿越主城核心区，贯穿某西北至东南以及呈贡新区发展轴，设计运载人数全网最多、换乘线路最多、线网规模最大。A站是全线第6座车站，长166m，基坑深度为26.7m，为地下3层3跨矩形框架结构（见图1），围护结构采用地下连续墙+混凝土（钢）支撑支护，分为8个区段施工。车站周边学府云集、商铺林立，两迁一改工作难度极大[15]；同时，车站下伏基岩为泥盆系宰格组（D3z），岩性以白云质灰岩为主，岩溶中等—强烈发育，节理裂隙发育，含水性及透水性好。

图1

1.2问题提出

明挖车站中板及顶板施工一般采用满堂脚手架的支撑方式，待混凝土达到设计强度后按照由外向内、由上而下、先搭后拆的原则，按层按步拆除脚手架，预计车站封顶30d后可以提供盾构无障碍步进通过条件。A站采用满堂脚手架的施工方式，显然无法满足盾构步进通过以及后续连续掘进时渣土和材料有轨运输的基本需要，这就要求必须选用一种能够满足盾构通行净空的支撑平台或者加强负2层中板结构以提供后续结构施工的支撑反力。

2门式支架支撑方案

2.1总体设计方案

分别在车站底板上翻梁、侧墙（预埋牛腿托架）位置设置ϕ609钢管柱+500mm高砂箱，立柱顶安设双拼I28b工字钢纵梁，在纵梁上均匀布设@600双拼I28b工字钢横向分配梁，横向分配梁与地下2层中板之间采用扣件式钢管脚手架及顶托、I12.6工字钢纵向分配梁、10mm×10mm木方横向分配梁，面板采用18mm厚木质胶合板。门式支架下部净空满足盾构整机步进过站及二次始发后有轨运输车辆编组通行要求。在车站结构未施工区段地下2层中板施工所需的门式支架搭设完成后，盾构即可先行步进通过并进行二次始发。地下2层板混凝土浇筑完成后，采用盘扣式脚手架支撑方式继续施工上部结构，至车站封顶并养护至龄期后，逐层拆除脚手架及门式支架，如图2所示。

图2

2.2侧墙预埋锚板及牛腿托架

锚板采用1100mm×1050mm×32mm钢板制作。设4排5列锚固钢筋，单根长度837mm，穿透锚板焊接设置，外侧锚固钢筋距离锚板外边缘150mm。牛腿托架由4块20mm厚钢板采用双面直角焊缝组合焊接而成，焊缝高度不小于10mm。

3中板结构加强方案

3.1总体设计方案

为保证A站盾构过站时间节点，通过调整施工工序和地下2层板结构加强，优先施作地下3层底板、侧墙和地下2层板，待地下2层板养护至设计强度后，拆除其支撑脚手架，满足盾构通过及后续轨道车通行净空要求，由地下2层板承受地下1层、地下2层脚手架及各层板混凝土浇筑期间的全部荷载，如图3所示。

图3

3.2结构受力验算

地下2层中板结构加强方案计算时，采用原设计结构截面尺寸复核受力及配筋，计算施工荷载取值5kPa/层，混凝土容重为25kN/m3，原设计顶板厚900mm，中板厚400mm，底板厚1200mm，地下1层、2层侧墙厚800mm，地下3层侧墙厚1000mm，中柱截面为800mm×1200mm@9m，结构按作用在弹性地基上的平面结构进行内力分析，采用荷载-结构模型。

3.3验算结果

经过验算，在地下2层中板达到养护龄期、支撑脚手架先期拆除的情况下，其结构板、梁截面尺寸能够满足设计要求，无需增大截面尺寸，但其结构主筋直径均需增大1个型号，即地下2层中板上缘主筋由ϕ22调整为ϕ25，下缘主筋由ϕ25调整为ϕ28，中纵梁主筋由ϕ25调整为ϕ28。

4方案比选

盾构整机过站前，预计4段结构无法满足底层脚手架拆除条件。为进一步研究方案的适用性，从方案实施前置土建施工条件、工期影响、提供盾构过站条件、对原设计结构尺寸的影响、经济型、安全性等6个方面进行综合比选，主要有以下几点结论与建议：

1）门式支架支撑方案、中板结构加强方案在不改变原结构设计尺寸的情况下，均能够独立实现盾构在车站站台层整机过站后二次始发掘进和车站后续主体结构施工同步平行开展，互不干扰，能够广泛适用于地铁车站盾构过站施工。

2）门式支架支撑方案通过在车站内搭设一种下部净空满足盾构通行的门式支架，作为车站后续施工的支撑基础，规避了满堂支架在承受荷载期

间其下部无法通行的弊端，只需要结构侧墙达到设计强度，可以较大程度地缓解工期压力，但工程造价增加较多。

3）中板结构加强方案通过结构配筋加强，依靠养护至设计强度的负3层结构作为后续上部结构施工的支撑基础，具有增加工程造价较低、后期盾构施工操作空间大的优势，但前置准备时间较门式支架支撑方案长。

4）门式支架支撑和中板结构加强2种方案均需要车站土建施工到一定阶段才能开展，因此，在前期施工过程中应及时调整工序、加强施工组织，并做好预留预埋等工作，为方案的顺利实施创造条件。

结束语

通过工期倒排，在工期允许的情况下，综合考虑工期和成本，采取中板结构加强的施工方案，能够更好地控制投资并保证工期可控；在工期紧张的情况下，必须加大投入，采取门式支架支撑方案可有效保证工期节点目标；但2种方案在使用上并不矛盾，亦可在平衡工期和经济性的条件下，将2种方案结合使用。

参考文献：

[1]吴延海.新时期城市轨道交通发展的思考[J].江西建材，2015（13）：195.

[2]林寅.关于厦门轨道2号线高林站采用“先隧后站”法修建地铁车站的探讨[J].福建建设科技，2018（1）：14.

[3]钟志全.“先隧后站”盾构施工关键技术[J].建筑机械化，2015（3）：57.

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