地鐵車站施工臨時支撐設計與分析

摘 要：大跨度地鐵車站施工時，中板、頂板通常采用板下搭設WDJ碗扣式鋼管支架承擔來自上部的豎向荷載，以保證混凝土澆注過程中板的受力及變形在允許范圍內。但往往由于統籌兼顧、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，以提供空間鋪設盾構拖車軌線，供盾構拖車運輸材料，出渣等。故為了保證頂板混凝土澆筑安全進行且過程中中板不受損壞，文章采用\"荷載轉移\"的思路，即將頂板施工傳遞至中板的荷載轉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行的同時中板的受力安全。

關鍵詞：盾構始發；臨時支撐；荷載轉移；斜撐；受力安全

引言

大跨度地鐵車站施工主體結構頂板、中板時，考慮到頂板及中板混凝土施工期間在混凝土未達設計強度前下部支撐體系將受到來自上部的臨時荷載作用，故為保證施工安全及質量，通常采用板下搭設WDJ碗扣式鋼管支架承擔來自上部的豎向荷載。

但為保證盾構順利始發，通常需拆除中板單跨中部下方的豎支撐，并對原中板的支撐加固方案進行優化，即在車站底板到中板之間增設斜撐，如此不僅提供了盾構始發鋪設軌線、拖車過往的操作空間，也降低了施工難度，而且節約了工程成本。該優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其施工工藝、施工方案進行模擬、驗證，以科學合理地選用施工方法。

1 工程概況

本工程為南京地鐵三號線土建工程D3-TA03標，包括兩站兩區間：泰馮路站、京新村站、【泰馮路站-京新村站】區間、【京新村站-浦珠路站】區間。其中京新村站為南京地鐵三號線的中間站，位于百潤路和規劃中心路交叉口，橫跨百潤路沿規劃中心路方向布置。車站采用明挖順作法（跨路口段采用蓋挖順作法施工），京新村站設計為地下兩層兩跨島式站臺車站，車站共設4個出入口及2個風亭，其中4號出入與商業接口。

車站起點里程為K6+431.448，車站終點里程為K6+629.548，車站有效站臺中心里程為K6+548.998。車站兩端均為盾構區間。車站與兩端區間的分界里程分別為K6+432.148，K6+628.748。車站主體外包總長198.1米，標注段寬19.6米，高度13.16米；西段盾構井寬23.6米，高度14.62米；東段盾構井寬23.8米，高度14.35米。

2 施工方案

該地鐵車站主體結構JX04段頂板板寬度為19.6m，厚度為80cm，頂板施工時其下部40cm厚中板（單跨中部）彎矩過大不足以承受頂板澆注時產生的組合荷載，故頂板施工結束前中板下方原來既有的支架不能拆除，以保證頂板施工時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前的施工任務，作為關鍵施工線路的盾構施工迫在眉睫，故此在JX04段頂板施工的同時，底板上需鋪盾構拖車軌線，供盾構拖車運輸材料、出渣，所以中板以下支架的部分拆除與結構頂板施工產生矛盾，且支架拆除會直接將頂板澆筑砼時產生的力傳遞至中板，進而對中板造成破壞，并且整個施工過程中板單跨中部將成為受力薄弱部位（彎矩最大），因此為滿足盾構施工要求，并保證頂板混凝土澆注安全進行且過程中板不受損壞。擬采用轉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（一側為結構下部倒角，一側為結構中間縱梁柱），保證中板受力安全，最終將這一矛盾很好的解決，保證了施工質量及安全，節約了工期，創造了效益。如圖1所示為臨時支撐的構造布置圖。

3 施工方案的計算模擬

3.1 模型參數的建立

WDJ碗扣式鋼管支架應用廣泛，其結構的分析和設計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的，同時重力彎矩的全部（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。這兩種假設雖然能簡化計算，但碗扣節點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結構效應的影響，不僅體現在橫桿與立桿的彎矩分配上，而且還會增加鋼管支架的側移。

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

3.2 計算模型建立

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

4 計算結果與分析

（1）將圖4與圖6進行比較，頂板施工過程中中板位移變形最大值為1.11237mm，頂板施工過程中中板下部部分支架拆除時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中板的位移變形影響不大，中板受力處于安全狀態。

（2）將圖5與圖7進行比較，頂板施工過程中中板下部支架位移變形最大值為1.17861cm，頂板施工過程中中板下部部分支架拆除時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 結束語

型鋼支撐及保留部分腳手架占車站結構的空間較大，造成盾構始發期間配套軌線鋪設及拖車過往操作空間不足，給盾構始發帶來不便，采用轉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（一側為結構下部倒角，一側為結構中間縱梁柱），保證中板受力安全，從而保證了本站盾構始發如期進行，頂板施工也未受影響，且采用該方案后，澆筑完成的中板無裂紋產生，很好的保證了結構施工的安全、質量及進度。

參考文獻

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作者簡介：嚴娜（1986-），女，漢族，陜西渭南，江蘇省交通技師學院，助講，碩士研究生，橋隧方向。