地鐵車站施工臨時(shí)支撐設(shè)計(jì)與分析

摘 要：大跨度地鐵車站施工時(shí)，中板、頂板通常采用板下搭設(shè)WDJ碗扣式鋼管支架承擔(dān)來(lái)自上部的豎向荷載，以保證混凝土澆注過(guò)程中板的受力及變形在允許范圍內(nèi)。但往往由于統(tǒng)籌兼顧、配套施工需求，即在頂板混凝土尚未澆注前中板下部便要拆除部分支架，以提供空間鋪設(shè)盾構(gòu)拖車軌線，供盾構(gòu)拖車運(yùn)輸材料，出渣等。故為了保證頂板混凝土澆筑安全進(jìn)行且過(guò)程中中板不受損壞，文章采用\"荷載轉(zhuǎn)移\"的思路，即將頂板施工傳遞至中板的荷載轉(zhuǎn)移至中板下面保留的支撐處，以保證頂板混凝土澆注安全進(jìn)行的同時(shí)中板的受力安全。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)始發(fā)；臨時(shí)支撐；荷載轉(zhuǎn)移；斜撐；受力安全

引言

大跨度地鐵車站施工主體結(jié)構(gòu)頂板、中板時(shí)，考慮到頂板及中板混凝土施工期間在混凝土未達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度前下部支撐體系將受到來(lái)自上部的臨時(shí)荷載作用，故為保證施工安全及質(zhì)量，通常采用板下搭設(shè)WDJ碗扣式鋼管支架承擔(dān)來(lái)自上部的豎向荷載。

但為保證盾構(gòu)順利始發(fā)，通常需拆除中板單跨中部下方的豎支撐，并對(duì)原中板的支撐加固方案進(jìn)行優(yōu)化，即在車站底板到中板之間增設(shè)斜撐，如此不僅提供了盾構(gòu)始發(fā)鋪設(shè)軌線、拖車過(guò)往的操作空間，也降低了施工難度，而且節(jié)約了工程成本。該優(yōu)化方案可為類似工程提供借鑒。為了確保施工安全，利用三維有限元分析方法對(duì)其施工工藝、施工方案進(jìn)行模擬、驗(yàn)證，以科學(xué)合理地選用施工方法。

1 工程概況

本工程為南京地鐵三號(hào)線土建工程D3-TA03標(biāo)，包括兩站兩區(qū)間：泰馮路站、京新村站、【泰馮路站-京新村站】區(qū)間、【京新村站-浦珠路站】區(qū)間。其中京新村站為南京地鐵三號(hào)線的中間站，位于百潤(rùn)路和規(guī)劃中心路交叉口，橫跨百潤(rùn)路沿規(guī)劃中心路方向布置。車站采用明挖順作法（跨路口段采用蓋挖順作法施工），京新村站設(shè)計(jì)為地下兩層兩跨島式站臺(tái)車站，車站共設(shè)4個(gè)出入口及2個(gè)風(fēng)亭，其中4號(hào)出入與商業(yè)接口。

車站起點(diǎn)里程為K6+431.448，車站終點(diǎn)里程為K6+629.548，車站有效站臺(tái)中心里程為K6+548.998。車站兩端均為盾構(gòu)區(qū)間。車站與兩端區(qū)間的分界里程分別為K6+432.148，K6+628.748。車站主體外包總長(zhǎng)198.1米，標(biāo)注段寬19.6米，高度13.16米；西段盾構(gòu)井寬23.6米，高度14.62米；東段盾構(gòu)井寬23.8米，高度14.35米。

2 施工方案

該地鐵車站主體結(jié)構(gòu)JX04段頂板板寬度為19.6m，厚度為80cm，頂板施工時(shí)其下部40cm厚中板（單跨中部）彎矩過(guò)大不足以承受頂板澆注時(shí)產(chǎn)生的組合荷載，故頂板施工結(jié)束前中板下方原來(lái)既有的支架不能拆除，以保證頂板施工時(shí)力可以傳遞至底板上，避免中板直接受力而變形。但為圓滿完成本站在青奧會(huì)前的施工任務(wù)，作為關(guān)鍵施工線路的盾構(gòu)施工迫在眉睫，故此在JX04段頂板施工的同時(shí)，底板上需鋪盾構(gòu)拖車軌線，供盾構(gòu)拖車運(yùn)輸材料、出渣，所以中板以下支架的部分拆除與結(jié)構(gòu)頂板施工產(chǎn)生矛盾，且支架拆除會(huì)直接將頂板澆筑砼時(shí)產(chǎn)生的力傳遞至中板，進(jìn)而對(duì)中板造成破壞，并且整個(gè)施工過(guò)程中板單跨中部將成為受力薄弱部位（彎矩最大），因此為滿足盾構(gòu)施工要求，并保證頂板混凝土澆注安全進(jìn)行且過(guò)程中板不受損壞。擬采用轉(zhuǎn)移由頂板施工傳遞至中板上的荷載分布的辦法，即將中板以下支架拆除，但是在頂板以下支架采取中間6米范圍立桿懸空，利用增加的斜撐將中間受力傳遞至單跨的兩側(cè)（一側(cè)為結(jié)構(gòu)下部倒角，一側(cè)為結(jié)構(gòu)中間縱梁柱），保證中板受力安全，最終將這一矛盾很好的解決，保證了施工質(zhì)量及安全，節(jié)約了工期，創(chuàng)造了效益。如圖1所示為臨時(shí)支撐的構(gòu)造布置圖。

3 施工方案的計(jì)算模擬

3.1 模型參數(shù)的建立

WDJ碗扣式鋼管支架應(yīng)用廣泛，其結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)一般假定水平桿與立桿的連接是全剛性的，或是理想的鉸接。全剛性連接指相鄰桿件的斜率是完全連續(xù)的，同時(shí)重力彎矩的全部（或大部分）從水平桿傳到立桿；理想鉸接則是橫桿的特性均為二力桿，不存在彎矩的傳遞與分配。這兩種假設(shè)雖然能簡(jiǎn)化計(jì)算，但碗扣節(jié)點(diǎn)的全部連接所具有的剛度，均處于二者之間，即半剛性連接。半剛性連接鋼管支架對(duì)結(jié)構(gòu)效應(yīng)的影響，不僅體現(xiàn)在橫桿與立桿的彎矩分配上，而且還會(huì)增加鋼管支架的側(cè)移。

本模型中采用WDJ碗扣式鋼管支撐系統(tǒng)，規(guī)格應(yīng)為Φ48×3.5mm，鋼管壁厚應(yīng)為3.5±0.25mm。Q235焊接鋼管做主構(gòu)件，約束底部位移，半剛性連接處釋放梁端約束，并輸入轉(zhuǎn)角剛度。表1和表2為碗扣支架的截面特征和材料參數(shù)，表3為不同扣件螺拴擰緊力矩下的形狀系數(shù)和初始剛度。

3.2 計(jì)算模型建立

本計(jì)算模型進(jìn)行下面兩個(gè)受力分析：Ⅰ、頂板施工過(guò)程中板及中板下部支架的受力（如圖2所示）；Ⅱ、頂板施工過(guò)程中板下部部分支架拆除時(shí)中板的受力以及下部支架的受力情況（如圖3所示）。

4 計(jì)算結(jié)果與分析

（1）將圖4與圖6進(jìn)行比較，頂板施工過(guò)程中中板位移變形最大值為1.11237mm，頂板施工過(guò)程中中板下部部分支架拆除時(shí)中板位移變形最大值為1.28033mm，后者較前者中板位移增大了0.16796mm，由此可以看出拆除部分支架對(duì)中板的位移變形影響不大，中板受力處于安全狀態(tài)。

（2）將圖5與圖7進(jìn)行比較，頂板施工過(guò)程中中板下部支架位移變形最大值為1.17861cm，頂板施工過(guò)程中中板下部部分支架拆除時(shí)中板下部支架位移變形最大值為1.57376cm，增幅不大，支架受力安全。

5 結(jié)束語(yǔ)

型鋼支撐及保留部分腳手架占車站結(jié)構(gòu)的空間較大，造成盾構(gòu)始發(fā)期間配套軌線鋪設(shè)及拖車過(guò)往操作空間不足，給盾構(gòu)始發(fā)帶來(lái)不便，采用轉(zhuǎn)移由頂板施工傳遞至中板上的荷載分布的辦法，即將中板以下支架部分拆除，但在頂板以下支架采取中間6米范圍立桿懸空，利用增加的斜撐將中間受力傳遞至單跨的兩側(cè)（一側(cè)為結(jié)構(gòu)下部倒角，一側(cè)為結(jié)構(gòu)中間縱梁柱），保證中板受力安全，從而保證了本站盾構(gòu)始發(fā)如期進(jìn)行，頂板施工也未受影響，且采用該方案后，澆筑完成的中板無(wú)裂紋產(chǎn)生，很好的保證了結(jié)構(gòu)施工的安全、質(zhì)量及進(jìn)度。

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作者簡(jiǎn)介：嚴(yán)娜（1986-），女，漢族，陜西渭南，江蘇省交通技師學(xué)院，助講，碩士研究生，橋隧方向。