黃國根

（中鐵十七局集團(tuán)有限公司 江蘇無錫 214000）

引言

為解決大城市交通擁擠的現(xiàn)狀，進(jìn)入21世紀(jì)以來，城市軌道交通的建設(shè)得到迅速的發(fā)展，而地鐵風(fēng)亭作為地面上地鐵車站的附屬工程，其位置及形式制約車站外部空間的環(huán)境品質(zhì)，影響城市整體風(fēng)貌[1]。

本文以某地鐵站的附屬結(jié)構(gòu)風(fēng)亭施工經(jīng)驗(yàn)為例，通過優(yōu)化車站大跨度風(fēng)亭支撐體系及施工方案，在保證施工安全的基礎(chǔ)上極大程度上縮短了附屬結(jié)構(gòu)施工工期，同時降低施工成本，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會效應(yīng)，可為類似工程施工提供借鑒。

1 具體做法

1.1 工程概況

××地鐵××線××站附屬結(jié)構(gòu)共設(shè)2個風(fēng)亭，4個出入口。3號出入口及Ⅱ號風(fēng)亭基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ850mmSMW工法樁，內(nèi)插700×300×13×24H型鋼。工法樁采用套孔法施工，H型鋼“隔一插一”，局部密插。支撐體系采用第一道混凝土支撐+第二道鋼支撐體系，圍護(hù)結(jié)構(gòu)SMW工法樁與地墻間間隙采用雙重管高壓旋噴樁止水，集水井處設(shè)三軸攪拌樁基底加固。

1.2 支撐布置優(yōu)化

如圖1所示，設(shè)計單位給出的某站3號出入口及Ⅱ號風(fēng)亭第二道鋼支撐平面布置圖中，4道東西向直撐以及3道西北、西南角斜撐均有一端架設(shè)在主體地下連續(xù)墻墻面上，而門洞處車站主體結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻需全部鑿除，若按照此布置圖進(jìn)行鋼支撐施工，主體地連墻鑿除需待3號出入口及Ⅱ號風(fēng)亭結(jié)構(gòu)封頂后方能施工，這將增長附屬結(jié)構(gòu)施工工期，又因結(jié)構(gòu)封頂后再鑿除主體部分地連墻只能采用人工鑿除且渣土轉(zhuǎn)運(yùn)不便，會增加不必要的施工成本。

圖1 原設(shè)計第二道鋼支撐平面示意圖

優(yōu)化后的支撐平面如圖2所示，在與設(shè)計單位溝通后，提出了圖紙優(yōu)化意見：建議將原鋼支撐布置圖中原有的4道東西向直撐改為南北向3道直撐。由于直撐跨度過大（最長支撐40.8m），在直撐跨度1/3、2/3處設(shè)兩排格構(gòu)柱，格構(gòu)柱上焊接牛腿后放置工字鋼下托支撐[2]?？紤]到基坑?xùn)|北角自來水管線及東南角燃?xì)夤芫€、自來水管線與基坑間距過小，建議將基坑?xùn)|北角斜撐由5道改為7道，基坑?xùn)|南角斜撐由4道改為6道，斜撐間亦增設(shè)格構(gòu)柱下托支撐。刪去基坑西北角及西南角斜撐。

1.3 支撐軸力

優(yōu)化后鋼支撐布置得到設(shè)計單位認(rèn)可，設(shè)計單位就更改后支撐體系進(jìn)行了基坑開挖力學(xué)分析及驗(yàn)算，給出了鋼支撐計算軸力及預(yù)加壓力值，如表1。

1.4 鋼支撐施工要點(diǎn)控制

圖2 優(yōu)化后第二道鋼支撐平面示意圖

表1 鋼支撐（標(biāo)準(zhǔn)值）計算軸力及預(yù)加壓力值

1.4.1 支撐安裝

由于更改后的3號出入口及Ⅱ號風(fēng)亭三道直撐跨度較大，為防止軸力施加后支撐失穩(wěn)，支撐安裝前先選取較為平坦的地面進(jìn)行預(yù)拼接，拼接過程嚴(yán)格檢查支撐的平直度，其兩端中心連線的偏差度嚴(yán)格控制在20mm以內(nèi)，活絡(luò)頭自由伸長不大于20cm，檢查合格的支撐按部位及時編號，以防混亂。

1.4.2 斜撐及角撐鋼板施工

因鋼支撐斜撐與圍護(hù)結(jié)構(gòu)有一定的夾角，不宜直接安裝支撐并施加預(yù)應(yīng)力，且3號出入口及Ⅱ號風(fēng)亭斜撐跨度較大，斜撐鋼墊箱與圍檁焊接時需嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量，同時保證鋼墊箱頂面中心點(diǎn)與支撐鋼管軸線重合，防止斜撐偏心受力。

由于基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)東北角距南北走向自來水管線最近處僅50cm，東南角距東西走向自來水、燃?xì)夤芫€最近處約為60cm，為保證管線不受影響，東北角及東南角角撐鋼板采用上下三道1.2m×1.2m×0.02m鋼板，角撐鋼板斜邊外兩側(cè)圍檁再加焊一根工字鋼確保安全。

1.4.3 圍檁及格構(gòu)柱下托工字鋼處加強(qiáng)措施

由于3號出入口及Ⅱ號風(fēng)亭圍檁較長，為保證圍檁安全，用長度約為1m的φ25螺紋鋼作為拉筋采用焊接連接圍檁與型鋼，焊縫長度≥25cm，間距為型鋼隔一焊一。格構(gòu)柱與托舉的工字鋼間采用相同方法焊接鋼筋，每根工字鋼與格構(gòu)柱焊接的鋼筋數(shù)量≥2根。

為防止支撐軸力施加過程中支撐失穩(wěn)拱起，格構(gòu)柱間下托支撐的工字鋼上必需焊接支撐抱箍，抱箍可采用角鋼或螺紋鋼筋，抱箍四周需緊貼支撐鋼管。

1.4.4 軸力施加

××站3號出入口及Ⅱ號風(fēng)亭鋼支撐預(yù)應(yīng)力分二次施加，第一次施加應(yīng)力至支撐預(yù)加軸力的70%，通過檢查栓緊螺帽，無異常后再施加第二次應(yīng)力至預(yù)加軸力的100%。軸力施加過程應(yīng)緩慢，勻速，同時及時觀察支撐受力后的外觀及變形情況，如有異常應(yīng)立即停止施加。軸力施加需作好記錄，如實(shí)填寫支撐軸力施加記錄表。

1.4.5 加強(qiáng)監(jiān)測

支撐軸力施加完成后，及時分析關(guān)注監(jiān)測信息，對墻體測斜、支撐軸力等監(jiān)測數(shù)據(jù)仔細(xì)分析比對，對監(jiān)測數(shù)據(jù)異常情況做到早發(fā)現(xiàn)，早處理，確?；邮┕ぐ踩行蜻M(jìn)行。

2 成本分析

兩種支撐方案成本差異主要產(chǎn)生在主體地墻門洞鑿除部位，因支撐調(diào)整增加3根立柱樁，與設(shè)計溝通后作為抗拔兼立柱樁使用，同時減少3根坑內(nèi)抗拔樁，成本分析詳見表2。

表2 3號出入口及Ⅱ號風(fēng)亭門洞成本對比

2.1 時間成本分析

由于原設(shè)計第二道鋼支撐及基坑兩處拐角斜撐一端需頂在主體圍護(hù)地下連續(xù)墻墻面，出入口門洞處地連墻鑿除需待3號出入口及Ⅱ號風(fēng)亭主體結(jié)構(gòu)封頂后方可鑿除。鑿除總方量為256m3，由于機(jī)械上下基坑及作業(yè)空間限制，附屬結(jié)構(gòu)封頂后出入口門洞只能采用人工鑿除，按每天10人連續(xù)作業(yè)計算，鑿除效率約為15m3/d，鑿除工期約為17d。鑿除后渣土需人工清理，按照邊鑿除邊清理計算，每天5人，渣土完全清理干凈相比門洞鑿除時間滯后約3～5d，總時間滯后約20～22d。而更改后圖紙施工出入口門洞鑿除不影響出入口施工工期。按照更改后圖中布置的支撐走向，門洞鑿除可與出入口基坑開挖同步進(jìn)行。采用機(jī)械鑿除，基坑開挖先將門洞前方鎬頭機(jī)作業(yè)空間內(nèi)位置土方挖除，選用兩臺200式鎬頭機(jī)同時作業(yè)，門洞鑿除時間約在7d左右，3號出入口及Ⅱ號風(fēng)亭基坑開挖需要15d左右，門洞鑿除早于土方開挖結(jié)束日期，不會在時間上影響后續(xù)施工。

2.2 物資成本分析

原設(shè)計圖中門洞鑿除人工單價按500元每人/d計，17d鑿除費(fèi)用85000元，渣土清理費(fèi)用單價按200元每人/d計，22d清理費(fèi)用22000元，另鑿除部位渣土不便運(yùn)輸。渣土垂直運(yùn)輸至地面吊車費(fèi)用按三個臺班3600元計，渣土外運(yùn)按500元/車計，按15車，水平運(yùn)輸費(fèi)用7500元。費(fèi)用合計118100元。而優(yōu)化后方案洞門鑿除和土方開挖同時進(jìn)行，鑿除后渣土由挖機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)與基坑土體一起運(yùn)走，無需人工清理或另外支付渣土運(yùn)輸費(fèi)用，故鑿除成本只有鎬頭機(jī)臺班使用費(fèi)及鎬頭機(jī)上下基坑吊車費(fèi)用。按鎬頭機(jī)鑿除費(fèi)用為每臺2400元每天計算，兩臺鎬頭機(jī)作業(yè)7d，費(fèi)用為33600元，鎬頭機(jī)上下基坑吊車使用總50t吊車，吊車使用計一個臺班3000元。費(fèi)用總計36600。比原設(shè)計費(fèi)用節(jié)省81500元。

3 效果評價

施工情況：

按照優(yōu)化后支撐體系施工，目前3號出入口及Ⅱ號風(fēng)亭結(jié)構(gòu)已順利封頂，并完成驗(yàn)收。

與原設(shè)計鋼支撐施工方案相比，更改后方案使3號出入口及Ⅱ號風(fēng)亭施工工期提前22d，節(jié)約成本8萬余元，未對基坑周邊管線產(chǎn)生不利影響，施工過程中未發(fā)生任何質(zhì)量或安全事故。

4 結(jié)束語

基于此支撐體系更改方法在××站3號出入口Ⅱ號風(fēng)亭的成功應(yīng)用，標(biāo)段內(nèi)××站1號風(fēng)亭、××站2號風(fēng)亭、××站3號出入口及Ⅱ號風(fēng)亭都采用類似方法對支撐體系進(jìn)行更改后施工，三車站分別提前工期20～40d，累計為項(xiàng)目減少成本投入約30.5萬元，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會效應(yīng)，具有較強(qiáng)的可推廣型，可為其它同類工程提供借鑒與參考。