李泓漸

（北京鐵城建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，北京 100855）

0 引言

城市軌道交通線路建設(shè)過程中，一般將車站盾構(gòu)端頭井作為區(qū)間隧道進(jìn)洞施工作業(yè)面，車站主體結(jié)構(gòu)施工會對區(qū)段隧道施工進(jìn)程造成較大的影響。在工期緊張、工況復(fù)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(yīng)對車站主體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)施工安全和施工進(jìn)度的重要保障。對選擇的高大模板支撐體系進(jìn)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(jìn)行質(zhì)量控制，能夠確保車站主體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)高大模板支撐體系結(jié)構(gòu)特點，對碗扣式滿堂支架支撐體系向大鋼管支架體系的轉(zhuǎn)換方案進(jìn)行闡述，并對支撐體系的施工質(zhì)量控制措施進(jìn)行探討，為工程建設(shè)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(jié)構(gòu)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(shè)置。車站共設(shè)置4個乘客出入口、2組風(fēng)亭和1座地面式冷卻塔。根據(jù)全線工程籌劃的安排，釣魚嘴站大里程端接盾構(gòu)區(qū)間，小里程端接暗挖區(qū)間。1號風(fēng)亭組及B出入口位于車站西北側(cè)31～38軸，與車站主體結(jié)構(gòu)北側(cè)負(fù)一層預(yù)留的出入口進(jìn)行接縫，1號風(fēng)亭及B出入口為整體的單層箱型結(jié)構(gòu)，長50.85m，標(biāo)準(zhǔn)段寬26.1m，面積1565.1m2。2號風(fēng)亭組及1號安全出口位于車站小里程端北側(cè)1～7軸，與車站東北側(cè)負(fù)一層預(yù)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(shè)置封堵墻，并形成端頭工作井，展開相應(yīng)范圍內(nèi)主體結(jié)構(gòu)施工和基坑開挖施工。

1.2 站點建設(shè)難點

釣魚嘴站附屬結(jié)構(gòu)開挖后，主體結(jié)構(gòu)施工現(xiàn)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(diào)運只能使用汽車吊，整體協(xié)調(diào)難度大。附屬結(jié)構(gòu)施工時，還面臨土方開挖、邊坡支護(hù)、防水施工、鋼筋綁扎、模板支設(shè)、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(jié)構(gòu)施工。小里程端主體結(jié)構(gòu)截面形式多樣，模板搭接點較多，增大了支架搭設(shè)和模板安裝難度。頂板設(shè)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(zhuǎn)換方案優(yōu)化

2.1 轉(zhuǎn)換方案優(yōu)選

釣魚嘴站小里程端主體結(jié)構(gòu)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(fù)二層中板混凝土澆筑施工任務(wù)已經(jīng)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(jié)構(gòu)施工結(jié)束再開展區(qū)間作業(yè)，必然會嚴(yán)重貽誤工期。為此，提出2種方案確保提前進(jìn)洞。

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

方案2：將該車站盾構(gòu)端頭井負(fù)二層結(jié)構(gòu)滿堂支架轉(zhuǎn)換成大鋼管支架；而負(fù)一層頂板則繼續(xù)沿用滿堂支架支撐體系；施工荷載及結(jié)構(gòu)荷載借助負(fù)二層大鋼管支架體系向底板傳遞。為保證負(fù)二層混凝土結(jié)構(gòu)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(dǎo)。

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

2.2 方案設(shè)計優(yōu)化

對方案1中釣魚嘴站小里程端主體結(jié)構(gòu)中板結(jié)構(gòu)受力展開有限元分析，并對負(fù)二層混凝土中板強(qiáng)度達(dá)100%后端頭受模板支撐體系荷載及負(fù)二層混凝土板豎向荷載作用時的結(jié)構(gòu)受力展開驗算[1]。驗算結(jié)果表明，負(fù)二層中板結(jié)構(gòu)節(jié)點變形位移量最大值為1.71mm，根據(jù)《地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范》（GB/T50299-2018），負(fù)二層混凝土中板結(jié)構(gòu)變形超出0.5mm的規(guī)范值。將負(fù)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(fù)一層中板所傳遞的豎向荷載。為此，必須將負(fù)二層滿堂支架體系轉(zhuǎn)換成大鋼管立柱與型鋼支撐相結(jié)合的加固體系。結(jié)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(jié)果均滿足規(guī)范。

按照優(yōu)化設(shè)計，將該車站已完工主體結(jié)構(gòu)1～4軸負(fù)二層滿堂支架轉(zhuǎn)變?yōu)榇箐摴芰⒅托弯摻Y(jié)合的支撐體系，進(jìn)而使負(fù)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(jié)構(gòu)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(shè)于端頭井負(fù)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(shè)置于負(fù)二層中板混凝土表面，在支座上方鋪設(shè)4道I45雙拼工字鋼和縱向分配梁。為保證基坑安全，應(yīng)仍按碗扣式滿堂支架體系將1～2軸主體結(jié)構(gòu)施工至車站頂部；施工及結(jié)構(gòu)荷載全部通過負(fù)二層鋼管支撐向底板傳遞；2～4軸負(fù)一層暫停施工，便于施工材料及設(shè)備進(jìn)出。優(yōu)化后負(fù)二層結(jié)構(gòu)混凝土板僅用于豎向力傳導(dǎo)，結(jié)構(gòu)安全及受力驗算結(jié)果均符合要求。

3 高大模板支撐體系施工質(zhì)量控制措施

3.1 明確施工技術(shù)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(jié)構(gòu)開挖交叉，施工期間必須加強(qiáng)統(tǒng)籌，具體而言，在右線負(fù)二層中板處增設(shè)1個長4.5m、寬4.0m的孔洞，用于施工設(shè)備、材料運輸及渣土的垂直調(diào)運通道。通過PKPM軟件和結(jié)構(gòu)力學(xué)軟件展開該車站附屬結(jié)構(gòu)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(fù)二層鋼管型鋼支撐布置圖（單位：mm）

在底板混凝土面架設(shè)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(shè)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(yīng)確定鋼管長度，結(jié)合該工程實際，通過中板底或梁底標(biāo)高減去底板處預(yù)埋鋼板頂標(biāo)高，再減除工字鋼、分配梁、方木及模板等結(jié)構(gòu)尺寸后即得到鋼管長度，并展開試配。安裝前應(yīng)在鋼板上標(biāo)記出鋼管位置，通過葫蘆吊使鋼管就位，并通過預(yù)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(diào)節(jié)頭設(shè)置于釣魚嘴站附屬結(jié)構(gòu)負(fù)二層鋼管型鋼支架體系內(nèi)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(jié)構(gòu)底面，增強(qiáng)鋼管支撐體系受力。

3.2 加強(qiáng)施工過程監(jiān)測

釣魚嘴站主體結(jié)構(gòu)高大模板支撐體系施工從支架搭設(shè)開始到混凝土達(dá)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(zhǔn)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(shè)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(shè)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(shè)置，一層在車站底板處預(yù)埋水準(zhǔn)螺栓；另一層在中板下表面方木上打設(shè)鋼釘，并掛垂線，確保上下層測點一一對應(yīng)；測量過程中，通過鋼尺測量線錘標(biāo)高并讀取混凝土澆筑前和澆筑后的高差值。結(jié)合該車站主體結(jié)構(gòu)高大模板支撐體系所用工字鋼材料力學(xué)參數(shù)，可得出型鋼支架撓度預(yù)警值[4]。根據(jù)預(yù)警結(jié)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(yù)警值接近，則應(yīng)暫停澆筑，對沉降數(shù)據(jù)重新復(fù)核。

混凝土澆筑期間，變形及沉降監(jiān)測頻次應(yīng)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(qiáng)度始終不低于設(shè)計強(qiáng)度的85%。澆筑結(jié)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(jié)構(gòu)高大模板支撐體系轉(zhuǎn)換后，可保證區(qū)段提前進(jìn)洞；并在主體結(jié)構(gòu)中增設(shè)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(jīng)過施工方案及組織計劃的優(yōu)化，于2019年6月9日正式進(jìn)洞施工，比2020年8月31日進(jìn)洞的原計劃提前了85d，使關(guān)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(jié)束語

綜上所述，釣魚嘴站主體結(jié)構(gòu)和區(qū)段隧道掘進(jìn)施工之間存在交叉作業(yè)沖突，通過調(diào)整和優(yōu)化施工方案，在負(fù)一層支撐體系不變的情況下，僅將負(fù)二層滿堂支架體系轉(zhuǎn)換成大鋼管立柱和型鋼結(jié)合的組合支撐體系，在確?；影踩€(wěn)定的基礎(chǔ)上為區(qū)段隧道提前掘進(jìn)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(jié)構(gòu)高大模板支撐體系的轉(zhuǎn)換為軌道交通車站小里程端主體結(jié)構(gòu)和區(qū)段交叉施工提供了寶貴經(jīng)驗，可為類似工程提供參考。