徐林有 龔 杰

中建三局基礎(chǔ)設(shè)施工程有限公司 湖北 武漢 430064

1 工程概況

百步亭花園路站為武漢市軌道交通21號(hào)線工程的第2個(gè)車站，與遠(yuǎn)期軌交14號(hào)線換乘。

本站為地下2層島式站臺(tái)車站，采用明挖法施工，車站總建筑面積為17 153.9 m2，車站外包長度為206 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬22.3 m，車站標(biāo)準(zhǔn)段基坑深約18.1 m，端頭井段基坑深19.2 m，寬31.3 m，頂板覆土約2.75 m。本站共設(shè)4個(gè)出入口、2組風(fēng)亭（圖1）。

圖1 百步亭花園路站平面位置示意

2 車站主體結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)滿堂架施工方法

車站主體結(jié)構(gòu)縱向劃分為11個(gè)施工段流水施工，每個(gè)施工段長20 m左右，按照底板、地下2層部分側(cè)墻、地下2層剩余側(cè)墻及中板、地下1層側(cè)墻及頂板的施工順序豎向分4段進(jìn)行施工。采用滿堂腳手架施工，立桿縱橫向間距0.6 m×0.9 m，為防止中板和頂板混凝土開裂，必須在頂板混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后才能拆除地下2層的支架，造成地下2層滿堂架使用時(shí)間較長，每個(gè)施工節(jié)段從搭設(shè)滿堂架開始到拆除完成需要60 d左右。

3 盾構(gòu)始發(fā)條件

盾構(gòu)法是暗挖法施工中的一種全機(jī)械化施工方法，它是將盾構(gòu)機(jī)械在地中推進(jìn)，通過盾構(gòu)外殼和管片支承四周圍巖，防止發(fā)生往隧道內(nèi)的坍塌，同時(shí)在開挖面前方用切削裝置進(jìn)行土體開挖，通過出土機(jī)械將土運(yùn)出洞外，靠千斤頂在后部加壓頂進(jìn)，并拼裝預(yù)制混凝土管片，形成隧道結(jié)構(gòu)的一種機(jī)械化施工方法。

綜合考慮安全、工效和成本因素，盾構(gòu)一般采用整體始發(fā)，但盾構(gòu)整體始發(fā)需滿足相應(yīng)的條件。

盾構(gòu)機(jī)主要包括刀盤、前盾、中盾、尾盾、螺旋機(jī)、后配套臺(tái)車等，本工程采用盾構(gòu)機(jī)裝機(jī)完成后整體長度80 m，車站主體結(jié)構(gòu)作為盾構(gòu)始發(fā)場(chǎng)地，必須保證這段主體結(jié)構(gòu)施工完成，包括架體拆除完成。

另外，盾構(gòu)機(jī)還配套有運(yùn)輸列車編組：1輛45 t電瓶機(jī)車＋5節(jié)18 m3渣土車＋1節(jié)8 m3砂漿車＋2節(jié)15 t管片車，總長56 m。

盾構(gòu)機(jī)及后配套安裝完成后，盾構(gòu)吊裝井將被盾構(gòu)機(jī)所占據(jù)，盾構(gòu)始發(fā)掘進(jìn)時(shí)需要的管片和產(chǎn)生的渣土必須從主體結(jié)構(gòu)上預(yù)留的出渣口進(jìn)行運(yùn)輸。這就必須保證列車向后行駛的最后一節(jié)車廂能在出渣口順利裝車（圖2）。

由圖2可知，為保證東端盾構(gòu)整體始發(fā)，必須保證東端主體結(jié)構(gòu)完成136 m，即需完成第4～11段主體結(jié)構(gòu)，并保證地下2層架體拆除完成。

圖2 盾構(gòu)始發(fā)場(chǎng)地示意

4 滿堂架門洞設(shè)置背景

4.1 車站施工進(jìn)度影響盾構(gòu)機(jī)整體始發(fā)

根據(jù)本工程工期安排，百新區(qū)間右線盾構(gòu)機(jī)拼裝并調(diào)試完成時(shí)，車站只能完成東端第7～11段主體結(jié)構(gòu)，共計(jì)91 m，第4～6段主體結(jié)構(gòu)正在進(jìn)行底板、中板施工，到拆除架體需要2.5個(gè)月，該時(shí)間段地下2層的滿堂架阻礙編組列車向后移動(dòng)，顯然，此時(shí)已施工好的車站主體結(jié)構(gòu)有效長度遠(yuǎn)不能滿足盾構(gòu)機(jī)整體始發(fā)要求[1-2]。

4.2 傳統(tǒng)的2種處理方法不能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需要

當(dāng)已施工好的車站有效長度不能滿足盾構(gòu)整體始發(fā)要求時(shí)，傳統(tǒng)的處理辦法有以下2種：

1）車站第4～6施工段底板以上不施工，直接在底板上鋪設(shè)好軌道，進(jìn)行盾構(gòu)施工，等相應(yīng)的盾構(gòu)區(qū)間施工好后，再進(jìn)行這3段的剩余主體結(jié)構(gòu)施工。此為方法一。

2）車站主體結(jié)構(gòu)加快進(jìn)度施工，等車站第4～6施工段施工完成后再進(jìn)行盾構(gòu)始發(fā)。此為方法二。

4.2.1 方法一的優(yōu)、缺點(diǎn)

該方法雖能確保盾構(gòu)如期始發(fā)，保證盾構(gòu)區(qū)間的施工工期，但它具有以下缺點(diǎn)：

1）減小了車站主體結(jié)構(gòu)施工作業(yè)面，導(dǎo)致窩工，影響車站施工工期。

2）側(cè)墻預(yù)留鋼筋時(shí)間過長，容易生銹，影響施工質(zhì)量。

3）預(yù)留的施工段深基坑長時(shí)間暴露，僅靠鋼管支撐支護(hù)，基坑容易產(chǎn)生較大變形，若采取加密鋼支撐的間距，以保證盾構(gòu)施工期間，長期暴露的深基坑變形滿足規(guī)范要求，則會(huì)加大鋼支撐的投入，延長鋼管支撐的使用時(shí)間，增加成本。

4.2.2 方法二的優(yōu)、缺點(diǎn)

該方法雖能保證盾構(gòu)始發(fā)時(shí)列車編組不受阻礙，也不會(huì)影響車站施工，但它具有以下缺點(diǎn)：

1）盾構(gòu)機(jī)推遲了2.5個(gè)月左右的時(shí)間始發(fā)，延長了盾構(gòu)區(qū)間的施工工期，盾構(gòu)工期無法保證，同時(shí)加大了盾構(gòu)施工成本。

2）在車站高大模板搶工期間，施工安全、質(zhì)量很難控制，車站因搶工造成的車站施工成本加大。

從以上分析可看出，傳統(tǒng)的2種處理方法均不能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需要。由于工期緊，故必須找到一種新方法，確保在車站已施工好的有效長度不能滿足盾構(gòu)機(jī)整體始發(fā)的情況下，盾構(gòu)如期始發(fā)，車站主體結(jié)構(gòu)同步進(jìn)行施工。

5 滿堂架門洞設(shè)計(jì)

5.1 滿堂架門洞設(shè)計(jì)方案

電瓶車軌道中心距0.97 m，電瓶車寬度1.55 m，高度2.5 m，設(shè)置門洞凈寬2.05 m，凈高3 m，南北兩側(cè)門洞對(duì)稱布置。門洞頂橫梁采用雙拼10#槽鋼，長度3.9 m，間距0.6 m，橫梁上滿鋪竹膠板，腳手架立桿鋼管下墊8#槽鋼，門洞兩側(cè)第1根采用雙立桿，其余為單立桿[3-5]。

地下2層滿堂架第1根立桿距離側(cè)墻邊緣550 mm，橫梁下方的門洞兩側(cè)立桿加密，間距300 mm。門洞部位水平桿步距加密，間距600 mm。橫梁固定于頂托底座上，底座尺寸168 mm×115 mm，10#槽鋼寬度48 mm，雙拼寬度96 mm。

門洞兩側(cè)及橫梁上方設(shè)置“八”字斜桿，其中門洞兩側(cè)設(shè)置2道“八”字斜桿，與地面傾角60°，縱向間距1.2 m布置；門洞上方“八”字斜桿與地面傾角53°，縱向間距1.2 m布置。中板支模及澆筑階段，門洞內(nèi)需設(shè)置剪刀撐，與地面傾角51°，間距2.4 m（圖3）。

圖3 滿堂架門洞示意

5.2 滿堂架門洞施工要點(diǎn)

1）中板達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前嚴(yán)禁拆除門洞支架。

2）鋼管不得伸入門洞界限范圍內(nèi)，避免電瓶車通行碰撞危及支架穩(wěn)定。

3）在門洞頂部及兩側(cè)設(shè)置限位標(biāo)識(shí)牌、標(biāo)識(shí)帶等安全標(biāo)識(shí)，所有標(biāo)識(shí)應(yīng)有夜間反光效果。

6 滿堂架門洞支架體系驗(yàn)算

6.1 荷載計(jì)算

中板厚度400 mm，頂板厚度800 mm，荷載計(jì)算按照最不利荷載工況，取橫梁以上地下2層支架、中板荷載，地下1層支架及頂板荷載，并考慮人、機(jī)荷載，混凝土傾倒、振搗荷載。

按照0.6 m×0.9 m的支架搭設(shè)參數(shù)，恒荷載G包括中板、頂板鋼筋混凝土，槽鋼，碗扣支架；活荷載Q包括人群及機(jī)具設(shè)備、混凝土澆筑和振搗。對(duì)于樓板計(jì)算，荷載組合取1.2G＋1.4Q，經(jīng)計(jì)算，每根立桿作用在單根槽鋼上的荷載為10.2 kN。橫梁槽鋼、竹膠板均布荷載為0.254 kN/m。

6.2 橫梁驗(yàn)算

橫梁上作用集中荷載和均布荷載，經(jīng)驗(yàn)算，其抗彎強(qiáng)度、穩(wěn)定性及最大撓度均滿足要求。

6.3 立桿驗(yàn)算

立桿采用φ48 mm×3.6 mm鋼管，壁厚按2.8 mm計(jì)算，支架自重標(biāo)準(zhǔn)值q=0.15 kN/m，橫梁下支架高度3 m，地下1層支架高度6.25 m。經(jīng)驗(yàn)算，立桿長細(xì)比、軸心受壓強(qiáng)度及穩(wěn)定性均滿足要求。

7 滿堂架門洞運(yùn)用情況

實(shí)踐證明，每一施工節(jié)段滿堂架門洞搭設(shè)僅比滿堂支架搭設(shè)多花了2 d時(shí)間，但是節(jié)約了2.5個(gè)月的整體工期，保證了盾構(gòu)的順利始發(fā)，同時(shí)車站主體結(jié)構(gòu)施工也未受影響。

8 結(jié)語

本工程滿堂架門洞的設(shè)計(jì)與運(yùn)用，克服了滿堂支架法施工對(duì)盾構(gòu)施工的影響；在確保安全和質(zhì)量的前提下，確保了盾構(gòu)整體始發(fā)與車站主體結(jié)構(gòu)同步施工，提高了施工工效，縮短了盾構(gòu)區(qū)間工期，節(jié)省了盾構(gòu)施工成本，獲得了成功，可為相似工程提供借鑒和參考。