門洞式支撐架體在地鐵交叉施工階段的應用

文/曲騰飛

近年來，我國城市軌道交通建設快速發展，截至2019年底，全國已有近40 個城市開通了地鐵運營線路，大量先進工法的應用以及高精尖施工設備的發展，使得地鐵工程建設周期不斷縮短，這就要求施工現場不斷優化施工步序，超前謀劃各項施工穿插節點。地鐵車站主體結構施工與區間盾構始發存在矛盾，通常情況下，地下兩層明挖順作車站的土建施工順序為：底板→負2 層側墻及柱→中板→負1 層側墻及柱→頂板[1]，而主體結構中板和頂板施工多采用滿堂支架輔助，這就要求在未達到設計強度前，該段頂板以下全部支架均不得拆除，盾構機的下井組裝及連接要在架體全部拆除完成后實施[2]。門洞式支撐架體的應用，可有效解決地鐵車站主體結構及區間盾構始發交叉施工的困擾，大大節省工期，現以天津地鐵6號線海河教育園區站為例，介紹該架體的使用，為后續地鐵工程的實際應用提供參考。

1 工程概況

天津地鐵6號線海河教育園區站為地下兩層雙柱三跨島式車站，車站總長375.5 m，主體標準段寬21.1 m，頂板覆土約3.24 m，底板底埋深約16.78 m。小里程盾構井底板埋深約18.392 m，大里程盾構井底板埋深約19.252 m。車站主體結構采用明挖順作法施工，兩端正線區間隧道采用盾構法施工。小里程端為盾構始發井，大里程端為盾構接收井。

2 原架體方案

車站主體結構施工階段采用1.5 m×1.2 m的承插型盤扣式滿堂支撐架體，而盾構機加后配套臺車總長度為85 m，需要完成4 段主體結構并拆除架體后方可進行盾構機下井組裝及調試[3～4]。

3 門洞式支撐架體的應用

由于前期受外部環境制約，主體結構工期較計劃滯后嚴重，無法按時滿足盾構機始發要求，需對主體結構施工架體方案進行優化，力求在滿足車站主體結構澆筑質量、安全的前提下，提前給出盾構機及后配套臺車順利下井組裝以及水平運輸的空間，實現車站主體與盾構隧道交叉作業，為此采用局部門洞式支撐架體解決該問題。

3.1 架體結構設計

為保證小里程右線盾構如期始發，1～4段主體結構中板架體采用承插型盤扣架體與門洞式支撐架體組合形式，其中，第1 段中板因涉及預留盾構吊裝孔，在端墻至盾構吊裝孔范圍內采用承插型盤扣架體[5]，過盾構井范圍至第4 段中板采用φ800 mm 鋼管柱+45a#雙拼縱向工字鋼+45a橫向分配梁支撐搭配扣件式可調支撐架組成的門洞式支架，剩余范圍梁、中板、頂板支撐體系架體均采用承插型盤扣架。

該組合支撐體系中門洞式支撐體系遵循經濟合理及循環利用原則，采用土方開挖階段使用的鋼支撐φ800 mm 鋼管柱+45a 雙拼縱梁工字鋼+45a 橫向分配梁，分配梁上搭設扣件式鋼管架，采用φ48/3.5 mm 壁厚鋼管支架，上頂10#槽鋼主楞，主楞沿車站縱向布置，垂直主楞設置100 mm×100 mm 方木次楞，次楞上頂15 mm木模板。

3.2 施工工藝

底模板為1220 mm×2440 mm×16 mm光面木模板；次楞為10 cm×10 cm方木，橫車站方向布置，布置間距為30 cm；主楞為1O#槽鋼，順車站方向布置，間距為120 cm；門式支架和模板系統之間采用扣件式鋼管調節支架，立桿采用0.3 m標準節，布置尺寸為1.2 m×1.2 m，支架頂托伸出立桿為9 cm，掃地桿距離分配梁15 cm；門式支撐支架主梁分配梁均采用雙拼I45a 工字鋼，右端主梁放置在φ800 mm×16mm鋼管樁上，左端主梁放置在錨固于側墻的牛腿上，牛腿亦采用I45a雙拼工鋼，支撐鋼管樁采用φ800 mm×16 mm鋼管柱，管樁沿車站縱向6 m間距布置。見圖1。

圖1 門洞式支撐架體布置

3.3 應用過程中需注意的問題

1）門洞式支撐架體所形成的凈寬與凈高要滿足盾構后配套臺車的尺寸要求。

2）在相應區段內的底板上要提前預留預埋鋼立柱的鋼板與連接件。

3）在相應區域內的結構側墻上提前預埋經計算確定尺寸的縱梁牛腿及鋼板。

4）橫梁間距要考慮橫梁上頂托的定型尺寸。

5）架體材料盡量采用前序或后序工程中常規材料，以節省成本。

6）要充分考慮滿堂式架體與門洞式架體轉換銜接位置的架體布置形式。

4 效益分析

現以海河教育園站單線80 m 中板區段分別使用兩種架體為例，對常規的承插型盤扣式滿堂支撐架體與門洞式支撐架體進行工期及經濟等多方面的對比。

4.1 承插型盤扣式滿堂支撐架體

1）施工工期。共劃分為4個流水段，其中，第1段結構施工到頂板整體需要60 d，隨后每隔15 d 施工完成一段結構，最后再隔20 d完成該區段內所有頂板及中板的架體拆除，共需125 d 方能開始進行盾構機及后配套臺車下井組裝[6]。

2）費用投入。材料費約2.1 萬元，人工及機械使用費約6萬元，合計8.1萬元。

4.2 門洞式支撐架體

1)施工工期。共劃分為4 個流水段，其中，第1 段結構施工到中板需要30 d，隨后每隔15 d 施工完成一段中板結構，共需75 d即可開始進行盾構機及后配套臺車下井組裝。

2)費用投入。材料費約14.7 萬元，人工及機械使用費約8.5萬元，合計23.2萬元。

5 結論

門洞式支撐架體優點是可以有效解決工序矛盾、節約工期并且可以提高地鐵車站在施工過程中的交通便利性，便于及時輸送施工材料以及施工人員的進出，保障多工作面的同期施工，工期的控制效果顯著；缺點是由于工作面的鋼管柱、型鋼、牛腿以及預埋板件等材料的需求數量相對比較大，而且后期類似于鋼管柱以及預埋件的拆除需要投入特種機械設備，整體施工成本較高，但若考慮到中板部分材料的周轉使用，可有效降低部分成本。

在主體結構施工工期滯后嚴重的工程點位，門洞式支撐架體具有極大的應用價值。