混凝土導(dǎo)臺(tái)在盾構(gòu)過(guò)風(fēng)井施工中的應(yīng)用

趙 東 平

(中交二公局第三工程有限公司，陜西 西安 710016)

混凝土導(dǎo)臺(tái)在盾構(gòu)過(guò)風(fēng)井施工中的應(yīng)用

趙 東 平

(中交二公局第三工程有限公司，陜西 西安 710016)

以南京市軌道交通4號(hào)線(xiàn)盾構(gòu)過(guò)風(fēng)井施工為例，采取了混凝土導(dǎo)臺(tái)施工方案，并闡述了混凝土導(dǎo)臺(tái)的技術(shù)原理，從測(cè)量放線(xiàn)、預(yù)埋鋼筋、模板安裝、混凝土澆筑等方面，提出了具體的施工方法及質(zhì)控措施，達(dá)到了縮短工期、降低工程造價(jià)、消除安全隱患的效果。

軌道交通，風(fēng)井，混凝土導(dǎo)臺(tái)，鋼托架

1 工程概況

南京市軌道交通4號(hào)線(xiàn)工程某標(biāo)段區(qū)間風(fēng)井主體分為單層和雙層結(jié)構(gòu)，單層段結(jié)構(gòu)長(zhǎng)8.6 m，寬14.45 m，基坑深約為13.4 m；雙層段結(jié)構(gòu)長(zhǎng)39.4 m，寬16.9 m～23.4 m，其中盾構(gòu)接收區(qū)主體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)24.2 m，寬16.9 m，基坑深約為20.1 m～21.8 m。端墻內(nèi)邊凈距為15.3 m，厚0.8 m，風(fēng)井處線(xiàn)路平曲線(xiàn)是半徑為1 000 m的圓曲線(xiàn)，洞門(mén)鋼環(huán)內(nèi)徑為6 600 mm。本區(qū)間采用φ6 140 mm 鉸接式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行過(guò)風(fēng)井施工。區(qū)間風(fēng)井主體結(jié)構(gòu)平面圖見(jiàn)圖1。

2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)分析

目前盾構(gòu)過(guò)風(fēng)井主要利用鋼托架或混凝土導(dǎo)臺(tái)，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

2.1 鋼托架施工方案

在風(fēng)井主體施工完成后，利用吊車(chē)、葫蘆等吊裝鋼托架，因?yàn)轱L(fēng)井內(nèi)不足以放置兩個(gè)鋼托架(每個(gè)托架長(zhǎng)約9 m)，所以采用延長(zhǎng)托架的方法進(jìn)行施工。

2.2 混凝土導(dǎo)臺(tái)施工方案

具備條件后現(xiàn)澆混凝土導(dǎo)臺(tái)，在導(dǎo)臺(tái)中預(yù)埋用于固定鋼軌的鋼板，盾構(gòu)接收前根據(jù)其姿態(tài)焊接鋼軌，在混凝土導(dǎo)臺(tái)上進(jìn)行盾構(gòu)接收、空推、始發(fā)等后續(xù)施工。

混凝土導(dǎo)臺(tái)施工示意圖見(jiàn)圖2。

根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析(見(jiàn)表1)，該工程采用混凝土導(dǎo)臺(tái)施工。

3 混凝土導(dǎo)臺(tái)技術(shù)原理

3.1 技術(shù)原理

在混凝土導(dǎo)臺(tái)上設(shè)置預(yù)埋鋼板，鋼板縱向間距為1 m，為防止盾構(gòu)始發(fā)或者接收時(shí)軌道位置偏高，預(yù)埋鋼板尺寸設(shè)置為250 mm×250 mm，便于根據(jù)盾構(gòu)接收姿態(tài)調(diào)整軌道中心距，最終使盾構(gòu)機(jī)達(dá)到既定位置。預(yù)埋鋼板有3個(gè)作用：1)固定軌道；2)通過(guò)卡環(huán)連接鋼絲繩，達(dá)到箍緊管片的目的；3)用于焊接支點(diǎn)，結(jié)合千斤頂和手拉葫蘆等調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)。

表1 兩種施工方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

序號(hào)項(xiàng)目鋼托架混凝土導(dǎo)臺(tái)1工期鋼托架下井、就位及拆除都比較困難,對(duì)工期影響較大工序簡(jiǎn)單,施工方便,導(dǎo)臺(tái)無(wú)需拆除,對(duì)工期影響較小2成本需吊裝及拆卸托架,增加了較多的措施費(fèi)混凝土導(dǎo)臺(tái)為風(fēng)井鋪軌回填混凝土的一部分,后期可減少回填量3安全風(fēng)井頂板和中板預(yù)留口尺寸小且錯(cuò)位,吊裝鋼托架存在安全隱患只需要吊鋼筋和模板,風(fēng)險(xiǎn)較小4施工難度由于鋼托架較長(zhǎng),需進(jìn)行加長(zhǎng)處理,且兩個(gè)預(yù)留口小錯(cuò)位,施工難度大直接通過(guò)地泵澆筑混凝土,施工難度較小5精度要求鋼托架為一個(gè)整體,便于調(diào)整,保證托架質(zhì)量即可保證精度要求對(duì)預(yù)埋鋼板的精度要求很高,成型后難以調(diào)整6適合范圍適合曲線(xiàn)半徑較小的區(qū)間,可隨盾構(gòu)一起平移,能滿(mǎn)足本工程需要適合曲線(xiàn)半徑較大的曲線(xiàn),不可平移,能滿(mǎn)足本工程需要

3.2 受力驗(yàn)算及鋼筋配置

該盾構(gòu)機(jī)總重260 t，重力N1=260×1 000×10=2 600 000 N。軌道對(duì)單側(cè)混凝土產(chǎn)生的壓力N=N1/2/sin60°=1 501 154.7 N，C30混凝土抗壓強(qiáng)度P=30 MPa，所需接觸面積S=N/P=1 501 154.7/30 000 000×1 000 000=50 038.5 mm2，與盾構(gòu)機(jī)接觸長(zhǎng)度L1=8 305 mm，理論上軌道與混凝土接觸寬度為D=S1/L1=50 038.5/8 305=6.0 mm，小于鋼軌實(shí)際寬度(114 mm)，滿(mǎn)足條件。假設(shè)最不利的情況下，僅有兩根系梁受力，對(duì)系梁的拉力N2=N1×tan30°=1 501 154.7 N，系梁配筋極限狀態(tài)面積A(s)=(N2/2)/360=2 084.94 mm2，在動(dòng)荷載情況下，系梁配筋極限狀態(tài)面積A(s′)= 2 084.94 mm2×1.4=2 918.92 mm2,系梁抗拉區(qū)的配筋率ρ=2 918.92/600×600=0.8%?；炷淋壍阑A(chǔ)中的鋼筋均按此配筋率計(jì)算，系梁四個(gè)角點(diǎn)共配置4Φ28的鋼筋(HRB400),上下共布置4Φ14的鋼筋(HRB400),腰部共布置4Φ14的鋼筋(HRB400),立柱主筋為4Φ28的鋼筋(HRB400)，斜柱主筋為4Φ28的鋼筋(HRB400)。梁、柱主筋錨固長(zhǎng)度均為37d，箍筋間距200 mm，采用Φ10的鋼筋(HPB300)，倒角鋼筋采用Φ14的螺紋鋼(HRB400)，間距200 mm。預(yù)埋鋼板上采用4Φ28的鋼筋塞焊，錨固長(zhǎng)度為37d?；炷翆?dǎo)臺(tái)橫剖面及配筋見(jiàn)圖3。

4 混凝土導(dǎo)臺(tái)施工總體思路

1)測(cè)量放線(xiàn)。

根據(jù)加密的導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)將導(dǎo)臺(tái)結(jié)構(gòu)的軸線(xiàn)放出，再根據(jù)軸線(xiàn)點(diǎn)放出細(xì)部結(jié)構(gòu)大樣，復(fù)核無(wú)誤后進(jìn)行下道工序的施工。同時(shí)根據(jù)加密的水準(zhǔn)點(diǎn)將每層的控制標(biāo)高用紅油漆三角點(diǎn)標(biāo)于風(fēng)井主體結(jié)構(gòu)上，再根據(jù)三角點(diǎn)控制標(biāo)高。

2)預(yù)埋鋼筋。

進(jìn)行風(fēng)井底板施工時(shí)，按照?qǐng)D紙要求預(yù)埋斜柱、立柱的主筋，導(dǎo)臺(tái)預(yù)埋鋼筋均為Φ14的螺紋鋼，同時(shí)要將風(fēng)井預(yù)埋鋼筋安裝好。另外，在遠(yuǎn)離側(cè)墻一側(cè)預(yù)埋Φ28的螺紋鋼地錨，作為模板支撐的預(yù)埋件。

3)綁扎導(dǎo)臺(tái)基礎(chǔ)鋼筋，安裝預(yù)埋鋼板。

風(fēng)井主體結(jié)構(gòu)施工完成且拆除腳手架之后，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)綁扎梁、柱的鋼筋，確定導(dǎo)臺(tái)中預(yù)埋鋼板的標(biāo)高及位置，安裝和固定好預(yù)埋鋼板。同時(shí)將風(fēng)井建筑結(jié)構(gòu)中的預(yù)埋鋼筋安裝好，保證預(yù)埋筋高出混凝土導(dǎo)臺(tái)，且預(yù)留長(zhǎng)度滿(mǎn)足要求。

4)安裝模板支架。

a.導(dǎo)臺(tái)外立面模板采用從側(cè)墻上拆卸下來(lái)的鋼模板，用60 mm×100 mm方木作為次龍骨，間距200 mm；100 mm×100 mm方木作為主龍骨，間距600 mm。靠風(fēng)井側(cè)墻一端結(jié)合碗扣式腳手架組合成模板體系，內(nèi)外肋用碗扣式腳手管橫向頂托固定。另一側(cè)支撐采用φ48×3.5 mm鋼管斜向支撐在主龍骨上，斜向支撐每個(gè)立面雙排布置，一端頂在主龍骨上，另一端頂在100×100的方木上，方木靠在地錨上。b.在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)圖紙尺寸配制模板，斜角模板采用18 mm厚竹膠板，背楞采用100 mm×100 mm方木，將模板加工成整體，底板面靠近斜角的部位設(shè)置200 mm寬的壓漿板。采用與結(jié)構(gòu)鋼筋相連的預(yù)埋鋼筋固定模板，預(yù)埋鋼筋縱向間距1 m。模板拆除時(shí)，割下鋼筋上方的固定節(jié)，向上將模板撬出。

5)混凝土澆筑。

鋼筋和模板均驗(yàn)收合格后澆筑與風(fēng)井鋪軌填充混凝土標(biāo)號(hào)一致的C30商品混凝土，考慮風(fēng)井預(yù)留孔洞互相錯(cuò)位的影響，采用地泵進(jìn)行混凝土的輸送施工。施工時(shí)保證下一層混凝土與上一層之間的間隔時(shí)間不大于1.5 h，嚴(yán)格控制在混凝土初凝時(shí)間以?xún)?nèi)?；炷恋恼駬v從下端開(kāi)始，逐漸上移，每次振搗高度不超過(guò)50 cm?；炷翝仓尚魏笤诔跄坝描F滾筒、長(zhǎng)刮尺等控制標(biāo)高及平整度，最后用抹子收面，以防止產(chǎn)生收縮裂縫。

6)安裝軌道時(shí)對(duì)盾構(gòu)機(jī)的接收姿態(tài)進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整。

5 質(zhì)量控制措施

5.1 質(zhì)量控制的必要性

盾構(gòu)導(dǎo)臺(tái)用于盾構(gòu)在風(fēng)井中接收、空推和始發(fā)施工過(guò)程中，澆筑完成后很難再調(diào)整，其施工質(zhì)量影響盾構(gòu)姿態(tài)，關(guān)系到整個(gè)施工過(guò)程能否順利進(jìn)行，所以控制混凝土導(dǎo)臺(tái)的施工質(zhì)量非常重要。

5.2 控制措施

1)測(cè)量控制。

根據(jù)測(cè)量導(dǎo)線(xiàn)情況，在風(fēng)井底板上預(yù)埋鋼筋，設(shè)置測(cè)量點(diǎn)，待風(fēng)井主體結(jié)構(gòu)完成后，通過(guò)地面測(cè)量控制點(diǎn)進(jìn)行校核，再利用這些點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)臺(tái)鋼筋、預(yù)埋件及模板的安裝和校核施工。

2)鋼筋加工及安裝質(zhì)量控制。

鋼筋綁扎過(guò)程中，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙布設(shè)各種預(yù)埋鋼筋、鋼板，并對(duì)其位置進(jìn)行復(fù)測(cè)，以確保定位的準(zhǔn)確性，而后采取有效措施(焊接、支撐、加固等)進(jìn)行定位，以防止預(yù)埋件在混凝土澆筑過(guò)程中變形或移位。交叉點(diǎn)鋼筋綁扎避免鋼筋頂擠移位，與風(fēng)井預(yù)埋鋼筋發(fā)生沖突時(shí)，適當(dāng)避讓。

3)模板腳手架質(zhì)量控制。

模板采用從側(cè)墻上拆卸下來(lái)的鋼模，擇優(yōu)選擇拆卸下來(lái)符合要求的腳手管進(jìn)行施工，達(dá)到提高施工質(zhì)量和減少措施費(fèi)的目的。

4)混凝土施工質(zhì)量控制。

本次使用地泵澆筑導(dǎo)臺(tái)混凝土，施工時(shí)輸送管伸至導(dǎo)臺(tái)的模板內(nèi)，輸送管口距澆筑面的距離不大于2 m，混凝土振搗采用插入式振搗的方法，振搗時(shí)避免影響鋼筋。

6 實(shí)施效果分析

經(jīng)計(jì)算，導(dǎo)臺(tái)所需的鋼筋量約為3 t，混凝土用量約為78 m3，而混凝土則作為鋪軌回填的一部分，相對(duì)于鋼托架運(yùn)輸和安拆來(lái)說(shuō)，大大降低了成本?；炷翆?dǎo)臺(tái)鋼筋綁扎及預(yù)埋件安裝耗時(shí)1 d，支模及預(yù)埋件調(diào)整所需時(shí)間1 d，澆筑混凝土耗時(shí)0.5 d，總計(jì)2.5 d時(shí)間可完成全部施工，且投入的工、料、機(jī)都較少。

7 結(jié)語(yǔ)

澆筑混凝土導(dǎo)臺(tái)的施工方法，解決了鋼托架吊裝和拆卸困難的問(wèn)題，可操作性更強(qiáng)，在縮短工期、減少安全隱患，降低工程造價(jià)等方面效果顯著，有推廣使用的價(jià)值。

[1] 李振濤.基于abaqus平臺(tái)的盾構(gòu)過(guò)站導(dǎo)臺(tái)應(yīng)力分析[J].安徽建筑，2013,20(1):65-66.

[2] 董國(guó)君，馬德勝.盾構(gòu)機(jī)整體過(guò)站技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究(電子版)，2011(35)：79-81.

[3] 徐錦飛.地鐵工程中大直徑盾構(gòu)穿越中間風(fēng)井施工技術(shù)[J].上海建設(shè)科技，2012(5)：1-3.

On application of concrete guide platform in construction of shield wind well construction

Zhao Dongping

(No.3EngineeringCo.,Ltd,No.2Bureau,CCCC,Xi’an710016,China)

Taking the shield wind well construction along No.4 Line of Nanjing rail traffic as the example, the paper adopts the construction scheme for the concrete guide platform, illustrates the technical principle, and points out the construction method and quality control measures form the measurement lining, pre-burial reinforcement, model installation, and concrete grouting, so as to shorten the construction period, lower the engineering cost, and eliminate the hidden hazards.

rail traffic, wind well, concrete guide platform, steel bracket

1009-6825(2017)02-0177-03

2016-11-03

趙東平(1979- )，男，工程師

U455

A