車站小里程端支撐體系轉換方案優(yōu)化及其施工質量控制措施

李泓漸

（北京鐵城建設監(jiān)理有限責任公司，北京 100855）

0 引言

城市軌道交通線路建設過程中，一般將車站盾構端頭井作為區(qū)間隧道進洞施工作業(yè)面，車站主體結構施工會對區(qū)段隧道施工進程造成較大的影響。在工期緊張、工況復雜多變且施工要求高的情況下，必須制定切實可行的施工方案，以有效應對車站主體結構施工和區(qū)段隧道施工之間的工期矛盾。高大模板支撐體系是車站主體結構施工安全和施工進度的重要保障。對選擇的高大模板支撐體系進行合理優(yōu)化，采取有效措施對高大模板支撐體系施工過程進行質量控制，能夠確保車站主體結構施工的順利開展。

本文以成都軌道交通11號線一期工程釣魚嘴站為例，基于車站小里程端主體結構高大模板支撐體系結構特點，對碗扣式滿堂支架支撐體系向大鋼管支架體系的轉換方案進行闡述，并對支撐體系的施工質量控制措施進行探討，為工程建設人員提供參考。

1 工程概況

1.1 車站簡介

釣魚嘴站為成都軌道交通11號線一期工程第16個車站，為站前帶單渡線的鋼筋混凝土框架結構站。車站位于規(guī)劃福州路與規(guī)劃路交叉口處，車站沿規(guī)劃福州路東西向設置。車站共設置4個乘客出入口、2組風亭和1座地面式冷卻塔。根據全線工程籌劃的安排，釣魚嘴站大里程端接盾構區(qū)間，小里程端接暗挖區(qū)間。1號風亭組及B出入口位于車站西北側31～38軸，與車站主體結構北側負一層預留的出入口進行接縫，1號風亭及B出入口為整體的單層箱型結構，長50.85m，標準段寬26.1m，面積1565.1m2。2號風亭組及1號安全出口位于車站小里程端北側1～7軸，與車站東北側負一層預留的出入口孔洞之間通過變形縫接縫，長50.55m，寬22.8m，面積1063.57m2。在車站第4軸處設置封堵墻，并形成端頭工作井，展開相應范圍內主體結構施工和基坑開挖施工。

1.2 站點建設難點

釣魚嘴站附屬結構開挖后，主體結構施工現場工作面會更加狹小，存在較大的布置難度；模板等施工材料的調運只能使用汽車吊，整體協(xié)調難度大。附屬結構施工時，還面臨土方開挖、邊坡支護、防水施工、鋼筋綁扎、模板支設、混凝土澆筑等平面交叉、立體交叉作業(yè)，同時也會影響主體結構施工。小里程端主體結構截面形式多樣，模板搭接點較多，增大了支架搭設和模板安裝難度。頂板設計厚度不一，主次龍骨、支撐系統(tǒng)布置以及拆除均面臨較大施工難度。

2 高大模板支撐體系轉換方案優(yōu)化

2.1 轉換方案優(yōu)選

釣魚嘴站小里程端主體結構高大模板支撐體系原采用滿堂支架施工方案，且1～2軸底板和負二層中板混凝土澆筑施工任務已經完成。在外部拆遷問題尚未徹底解決的情況下，待車站主體結構施工結束再開展區(qū)間作業(yè)，必然會嚴重貽誤工期。為此，提出2種方案確保提前進洞。

方案1：徹底拆除負二層滿堂支架，并待混凝土達到設計強度后在負二層中板處搭設剩余施工結構。為保證該方案順利實施，必須確保負二層中板結構完全能承受模板支撐體系荷載以及負一層混凝土板所傳遞的豎向荷載。

方案2：將該車站盾構端頭井負二層結構滿堂支架轉換成大鋼管支架；而負一層頂板則繼續(xù)沿用滿堂支架支撐體系；施工荷載及結構荷載借助負二層大鋼管支架體系向底板傳遞。為保證負二層混凝土結構板的安全，其混凝土板無上部荷載支撐，僅用于豎向荷載傳導。

方案1將已建負二層滿堂支架徹底拆除，施工成本高，工期長，對負二層中板結構承載力有較高要求；而方案2僅將端頭井負二層滿堂支架體系轉換成大鋼管支架體系，負一層原體系不變，在施工成本、工期及結構受力方面均比方案1優(yōu)，故為推薦方案。

2.2 方案設計優(yōu)化

對方案1中釣魚嘴站小里程端主體結構中板結構受力展開有限元分析，并對負二層混凝土中板強度達100%后端頭受模板支撐體系荷載及負二層混凝土板豎向荷載作用時的結構受力展開驗算[1]。驗算結果表明，負二層中板結構節(jié)點變形位移量最大值為1.71mm，根據《地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范》（GB/T50299-2018），負二層混凝土中板結構變形超出0.5mm的規(guī)范值。將負二層滿堂支架拆除后，如果鋼管立柱支撐尚未增加，則混凝土中板必將無法承受施工荷載及負一層中板所傳遞的豎向荷載。為此，必須將負二層滿堂支架體系轉換成大鋼管立柱與型鋼支撐相結合的加固體系。結合型鋼及材料規(guī)格，展開該組合加固體系最不利工況受力驗算，結果均滿足規(guī)范。

按照優(yōu)化設計，將該車站已完工主體結構1～4軸負二層滿堂支架轉變?yōu)榇箐摴芰⒅托弯摻Y合的支撐體系，進而使負二層成為區(qū)間隧道作業(yè)空間，在基坑收斂、變形等均基本穩(wěn)定的情況下，為車站上部主體結構剩余部分正常施工提供作業(yè)空間[2]。

通過對以上方案的不斷驗算和優(yōu)化，最終確定將12根14mm厚的Ф609mm鋼管立柱和鋼管支撐立柱架設于端頭井負二層中板下表面和底板之間，同時將長500mm、寬500mm、厚12mm的鋼板支座設置于負二層中板混凝土表面，在支座上方鋪設4道I45雙拼工字鋼和縱向分配梁。為保證基坑安全，應仍按碗扣式滿堂支架體系將1～2軸主體結構施工至車站頂部；施工及結構荷載全部通過負二層鋼管支撐向底板傳遞；2～4軸負一層暫停施工，便于施工材料及設備進出。優(yōu)化后負二層結構混凝土板僅用于豎向力傳導，結構安全及受力驗算結果均符合要求。

3 高大模板支撐體系施工質量控制措施

3.1 明確施工技術要點

在采用方案1的情況下，釣魚嘴站端頭井整體支撐體系布置情況如圖1所示。車站主體結構開挖交叉，施工期間必須加強統(tǒng)籌，具體而言，在右線負二層中板處增設1個長4.5m、寬4.0m的孔洞，用于施工設備、材料運輸及渣土的垂直調運通道。通過PKPM軟件和結構力學軟件展開該車站附屬結構高大模板支撐體系工字鋼梁抗彎、抗剪切、撓度驗算，并對鋼管立柱展開豎向承載力驗算[3]。

圖1 負二層鋼管型鋼支撐布置圖（單位：mm）

在底板混凝土面架設鋼管支架立柱前，必須徹底清理底板表面，并測放鋼管位置，將長75cm、寬75cm、厚1.2cm的鋼板鋪設在底板混凝土面，并保證兩者緊密貼合。在鋼管立柱安裝前，應確定鋼管長度，結合該工程實際，通過中板底或梁底標高減去底板處預埋鋼板頂標高，再減除工字鋼、分配梁、方木及模板等結構尺寸后即得到鋼管長度，并展開試配。安裝前應在鋼板上標記出鋼管位置，通過葫蘆吊使鋼管就位，并通過預埋連接螺栓牢固連接鋼板和鋼管法蘭盤。此外，還必須將加壓調節(jié)頭設置于釣魚嘴站附屬結構負二層鋼管型鋼支架體系內的鋼管立柱頂部，通過施加2.5～4.0kN的壓力，使鋼管支撐立柱緊密貼合混凝土結構底面，增強鋼管支撐體系受力。

3.2 加強施工過程監(jiān)測

釣魚嘴站主體結構高大模板支撐體系施工從支架搭設開始到混凝土達到終凝狀態(tài)，全過程實施變形監(jiān)測，以保證混凝土澆筑期間模板和支撐體系處于正常狀態(tài)。使用水準儀、線錘和鋼尺主要展開型鋼撓度、支架位移及沉降、鋼管頂水平位移及沉降等的監(jiān)測。監(jiān)測點分為位移監(jiān)測點和沉降監(jiān)測點兩類，監(jiān)測剖面則按10m間距設置在模板施工區(qū)邊角處和中間位置，每個監(jiān)測剖面均布設3個沉降觀測點和2個水平位移觀測點。

沉降觀測點按照兩層設置，一層在車站底板處預埋水準螺栓；另一層在中板下表面方木上打設鋼釘，并掛垂線，確保上下層測點一一對應；測量過程中，通過鋼尺測量線錘標高并讀取混凝土澆筑前和澆筑后的高差值。結合該車站主體結構高大模板支撐體系所用工字鋼材料力學參數，可得出型鋼支架撓度預警值[4]。根據預警結果，展開混凝土澆筑期間最下層型鋼撓度監(jiān)測，如果撓度值與預警值接近，則應暫停澆筑，對沉降數據重新復核。

混凝土澆筑期間，變形及沉降監(jiān)測頻次應為2次/h，并確保高大模板使用至混凝土終凝時混凝土實際強度始終不低于設計強度的85%。澆筑結束，必須保證滿堂支架水平位移及工字鋼撓度滿足規(guī)范。

3.3 重視施工組織管理

原施工組織與方案1施工組織計劃的比較見表1所示。由表1可知，在釣魚嘴站小里程端主體結構高大模板支撐體系轉換后，可保證區(qū)段提前進洞；并在主體結構中增設出渣通道和孔洞，保證了車站和區(qū)段隧道施工區(qū)域的合理劃分；施工組織得以優(yōu)化，釣魚嘴站和區(qū)段施工的干擾問題也順利得到解決。經過施工方案及組織計劃的優(yōu)化，于2019年6月9日正式進洞施工，比2020年8月31日進洞的原計劃提前了85d，使關鍵線路施工工期大大縮短，也為軌道交通11號線一期工程全線貫通創(chuàng)造了有利條件。

表1 施工組織計劃的比較

4 結束語

綜上所述，釣魚嘴站主體結構和區(qū)段隧道掘進施工之間存在交叉作業(yè)沖突，通過調整和優(yōu)化施工方案，在負一層支撐體系不變的情況下，僅將負二層滿堂支架體系轉換成大鋼管立柱和型鋼結合的組合支撐體系，在確保基坑安全穩(wěn)定的基礎上為區(qū)段隧道提前掘進施工創(chuàng)造了條件。成都軌道交通11號線一期工程釣魚嘴站小里程端主體結構高大模板支撐體系的轉換為軌道交通車站小里程端主體結構和區(qū)段交叉施工提供了寶貴經驗，可為類似工程提供參考。