車站主體結構與區間盾構同步施工技術

陳鍵

（廣州地鐵集團有限公司，廣東 廣州 510000）

1 工程概況

廣州市軌道交通七號線二期科豐路站車站為地下二層側式站臺車站，采用明挖法施工，車站總長296.5m，標準段寬為19.3m，開挖深度約17.4～20.5m。基坑開挖分為兩期。一期施工南基坑、北基坑，二期施工中基坑，本站主體結構采用明挖順作法施工。加科區間由科豐路南基坑始發，加莊站接收；科蘿區間由科豐路北基坑始發，蘿崗站接收。根據科豐路南、北基坑施工進展，滿足不了盾構始發節點，需要考慮車站主體結施工和區間盾構組裝調試同步施工。（圖1）

圖1 科豐路站基坑平面布置圖

2 主體結構與盾構施工同步實施方案

車站負二層中板采用門字架替代滿堂紅支架施工，在負二層中板以上結構施工的同時，提供負二層盾構組裝調試的空間。

2.1 門字架施工方案

門字架立柱之間寬度為6.22 米，凈高為5 米，可以滿足盾構機組裝調試的空間。因緊臨車站擴大端和標準段之間，盾構機到邊墻的距離不能滿足門字架外側立柱安裝空間要求，利用邊墻代替外側立柱，采用單柱形式的7 字架，主體結構側墻采用預埋鋼板+牛腿形式。在主體結構負二層側墻鋼筋綁扎時需提前預埋7 字架預埋鋼板，門字架鋼橫梁采用雙拼36b 槽鋼，門字架立柱采用雙拼22a 槽鋼,立柱腳采用鋼板進行加固，門子架橫梁端部與立柱上部采用槽鋼進行連接加固，防止門架變形，門架立柱之間縱向采用槽鋼設置剪刀撐進行貫通連接，增加架體的穩定性。為了保證結構中板施工后門字架拆除，門子架鋼橫梁頂部設置工字鋼縱向貫通連接，工字鋼中部腳手架立桿。其余部位按照扣件式腳手架進行布置。構造大樣如圖2 所示。

圖2 7 字架橫斷面圖

為確保科豐路站門字架（七字架）焊接質量符合設計及規范要求，施工安裝前委托有資質的單位對加工試件進行焊縫探傷檢測，檢測門字架焊縫共7 條，焊縫未發現存在內部缺陷超標，焊縫質量滿足GB50205-2020標準Ⅲ級以上要求，符合設計要求。

2.2 門字架計算書

2.2.1 門字架型鋼橫梁計算

可知其受力為接收5 根腳手架立桿承受的重力，腳手架立桿受力計算如下：

荷載標準值：

模板、支架架自重：NG1=0.3×1.8×2.4=3.456kN

腳手板主次梁自重：NG2?=?1.65×1.8×2.4=7.128kN

樓板自重(kN)：NG3=25×0.4×1.8×2.4=43.2kN

施工荷載(kN)：NG4=4×1.8×2.4=17.28kN

荷載設計值：

恒載：P1=（3.456+7.128+43.2）×1.3=69.92KN

活載：P2=17.28×1.5=25.92KN

則其單根立桿受力：Q1=P1+P2=95.84KN,取100kN橫梁受力如圖3 所示。

橫梁采用雙拼[36b 槽鋼，單根梁受力為：

荷載F1=Q1=100kN.

由此計算門字架縱梁彎矩、剪力、撓度情況，具體如圖3 所示。

圖3 門字架橫梁圖受力圖

強度應力：

正應力根據《鋼結構標準》計算：

剪應力根據《鋼結構標準》計算：

表1 門字架基本信息

表2 門字架綴件類型

（2）荷載信息

（3）端部約束信息

X-Z 平面內頂部約束類型:簡支

X-Z 平面內底部約束類型:簡支

Y-Z 平面內頂部約束類型:簡支

Y-Z 平面內底部約束類型:簡支

Y-Z 平面內計算長度系數:1.00

2.2.2.2 計算結果

（1）截面幾何特性

根據《鋼結構設計手冊（上冊）》（第三版）“16 鋼材的規格及截面特性”，查表得：

經過23年的努力，程立生升任瓊臺師范學院黨委副書記、校長，官居副廳級。但他逐漸迷失在“權力場”，在做人做事用權上失去底線，8年收受15人賄賂款249.3萬元。

表4 門字架全截面

根據《鋼結構標準》第8.1.1 條，得：

塑性發展系數γx1: 1.05 塑性發展系數γx2: 1.05

塑性發展系數γy1: 1.00 塑性發展系數γy2: 1.00

（2）材料特性

構件截面的最大厚度:10.20(mm)

抗拉強度:215.00(N/mm2)

抗壓強度:215.00(N/mm2)

抗彎強度:215.00(N/mm2)

抗剪強度:125.00(N/mm2)

屈服強度:235.00(N/mm2)

抗拉強度最小值:370.00(N/mm2)

密度:7850.00(kg/m3)

（3）荷載設計值

全柱自重G：1.00×(0.005762×10.000×7850.000×9.81+16×0.000160×7850.000×9.81)=4634.365N=4.634kN

（4）強度信息

σmin/f=0.589 截面到構件頂端的距離: 0.000(m)

σmax/f=0.593 截面到構件頂端的距離: 10.000(m)

最不利位置強度應力按《鋼結構標準》公式(8.1.1-1)到構件頂端的距離: 10.000(m)

計算荷載N:207.634kN Mx:40.600kN.m

|σ|/f=|127.402|/215=0.593≤1.00，滿足。

（5）穩定信息

①繞X 軸彎曲穩定性驗算：

根據《鋼結構標準》第7.2.2 條，得：長細比λx=l0x/ix=10.000/0.0899=111.235

軸心受壓構件截面分類（按受壓特性）: b 類

軸心受壓整體穩定系數，根據《鋼結構標準》附錄D.0.5 計算得：φx=0.486

均勻彎曲的受彎構件整體穩定系數：φby=1.000

σmin/f=0.861 截面到構件頂端的距離: 0.000(m)

σmax/f=0.872 截面到構件頂端的距離: 10.000(m)

繞X 軸最不利位置穩定應力按《鋼結構標準》公式(8.2.1-1)

σ/f=187.431/215=0.872≤1.00，滿足。

②繞Y 軸彎曲穩定性驗算：

根據《鋼結構標準》第7.2.3 條，得：

軸心受壓構件截面分類（按受壓特性）: b 類

軸心受壓整體穩定系數，根據《鋼結構標準》附錄D.0.5 計算得：φy=0.403

均勻彎曲的受彎構件整體穩定系數：φbx=1.000

σmin/f=0.853 截面到構件頂端的距離: 0.000(m)

σmax/f=0.862 截面到構件頂端的距離: 10.000(m)

繞Y 軸最不利位置穩定應力按《鋼結構標準》公式(8.2.1-3)

σ/f=185.342/215=0.862≤1.00，滿足。

2.2.2.3 分析結果

構件安全狀態: 強度滿足要求，穩定滿足要求。

3 門字架施工技術要求

3.1 7 字架預埋件鋼板的精度要求較高,側墻預埋鋼板標高控制是要點，澆筑側墻混凝土前必須復核預埋鋼板的尺寸偏差。

3.2 預埋鋼板錨勾長度可根據側墻鋼筋層間距進行增長，不得小于580mm。要求預埋鋼板錨勾與預埋鋼板滿焊，不得出現漏焊情況。澆筑側墻砼前必須復核預埋鋼板的尺寸偏差,及時焊接牢固。

3.3 對半成品加工焊縫進行滿焊，焊縫高度不得小于10mm，焊縫滿足一級焊縫要求。

4 結論

主體結構施工時，為確保施工質量及安全，采取門字架+盤扣式模板支架的方案，縮短了工期25 天，提高了施工效率，加快了現場施工進度，施工效果達到了預期的目的；提前提供盾構機下井空間，加快盾構機安裝調試工作，提前完成盾構始發節點目標。