浅谈地铁车站主体维护结构第一道支撑发展趋势

许天能 宋平

摘 要:地铁车站维护结构第一道支撑目前主要采用钢筋砼冠梁联合钢筋砼支撑梁；钢筋砼梁的特点是施工、拆除持续时间长，劳动力成本高，耗费大量的钢筋水泥和模板，拆除钢筋砼梁产生大量的建筑垃圾，给环境带来不同程度的影响。

钢管支撑越来越少，主要原因是采用钢管支撑的部分维护结构出现安全事故。

近年在地铁车站主体维护结构施工中第一道支撑由钢管变为钢筋混凝土的节奏加快，主要原因是第一道支撑采用钢管出现事故的频率上升。为什么第一道支撑采用钢管容易发生事故，是钢管支撑设计上的缺陷还是钢管自身的原因值得商椎。结合现场钢管支撑的设计情况，改变钢管支撑的结构形式即可解决钢管支撑的安全问题；

地铁车站主体工程施工面临的形势，劳动力缺乏。车站属于劳动密集型工程，随着人口老龄化的加快，劳动力资源紧缺，人力资源成本直线上升；地铁车站工程体量大，质量高，工期短；主体维护结构支撑梁的形式直接关系到主体结构施工的安全和施工进度；第一道支撑梁采用何种材料既能保证施工安全又能加快施工进度，节约成本是值得探讨的问题。下面就两种支撑形式的优缺点谈谈自己的浅见并提出钢管支撑改进后的结构形式。

关键词:劳动力成本,工期,建筑垃圾，环境污染

前 言

当前城市人口数量增长较快，交通拥堵频发，城市公共交通发展瓶颈破解困难；发展城市地下轨道交通成为各大城市的优先选择。结合城市地位和国际政治的稳定，国家及城市安全的考利，城市轨道交通也作为战时的安全设施；地下轨道交通便捷，准时，低污染，低耗能，高效率成为城市公共交通发展的必然趋势。部分城市的轨道交通在城市公共交通中起到了决定性作用。全国大部分省会城市都在进行轨道交通的建设和建设前的准备工作。

轨道交通中的地铁车站基本都是地下明挖深基坑的方式建设，主体维护结构第一道支撑采用何种材料成为影响工期和降低施工成本和保证施工安全的关键。为什么第一道支撑的形式由钢管改为钢筋砼的趋势明显加快，甚至出现第一道支撑必须采用钢筋砼的声音；主要原因是地铁车站主体维护结构第一道钢管支撑的基坑安全事故频发，钢管支撑就失宠了，钢管支撑的优势散失了，本文就这两种支撑形式的优势和劣势进行比较，就钢管支撑的措施进行改进，也许能使钢管支撑能在地铁车站主体维护结构第一道支撑中再次得到使用并加快地铁施工进度和节约资源，减少环境污染。

一、车站主体维护结构第一道钢筋砼和钢管支撑的基本形式及受力特点

1．地铁车站主体维护结构第一道钢筋砼支撑的常见形式是米字形，轴间距在9米左右，部分跨径较大的支撑梁采用格构柱和纵向梁进行三维固定，增强稳定性。支撑梁的配筋基本是上下相同，左右相同，上下钢筋直径稍大于两侧钢筋直径（见图1）。

2．钢筋砼支撑连接形式及受力特点，钢筋砼支撑梁与冠梁、压顶梁的连接形式为刚性，支撑梁与压顶梁、冠梁连接位置能抵抗剪力，拉力，压力和弯矩，维护结构发生轻微侧向移动时支撑梁产生弯矩来抵抗移动，维护结构出现外移时支撑梁产生拉力来控制外移；

3．钢管支撑的连接形式及受力特点，钢管与冠梁非刚性连接（图2）。支撑与冠梁、压顶梁之间不能产生拉力、剪力和弯矩。一旦维护结构发生内向侧移，钢管支撑即出现不均匀受力，即偏心受力；不能产生弯矩的来控制维护结构侧向移动；同时维护结构出现外移情况时，钢管处于自由状态，此时钢管支撑失去了作用。

4．通过以上比较钢管和钢筋砼梁支撑的最大差异是：支撑与冠梁的连接形式和受力状态；刚性连接和非刚性连接，刚性连接在连接位置产生弯矩，非刚性连接在连接位置不产生弯矩，刚性连接能抵抗拉力，非刚性连接不能抵抗拉力；刚性连接对限制支撑梁的三维有利，非刚性连接则只能通过摩擦力来限制钢管支撑的三维空间；刚性连接通过弯矩和轴力来发挥作用，非刚性连接则只能通过轴力来抵抗变形；通过以上分析结果可知，只要采用适当的连接方式，钢管支撑的受力状态和钢筋砼支撑的受力状态是相同的。

二、钢管支撑与钢筋砼支撑的优劣势对比

1、钢管支撑可以在场外进行制作，占用现场空小，实现专业化生产。

2、现场安装，钢管制作与冠梁施工同步进行，钢管支撑安装完成即可受力，节约时间，缩短工期；

3、钢管支撑安装和拆除均不产生噪声，或者噪声较小；

4、钢管可以重复使用，多次循环后成本相对较低；

5、钢管支撑不产生建筑垃圾；

6、钢管支撑安装和拆除时间较短，有利于缩短基坑施工持续时间，加快施工进度，早日为社会服务；

7、钢筋砼支撑的工艺相对复杂，流程如下：浇注垫层→绑扎钢筋→安装模板→浇注砼→养护；

8、钢筋砼支撑耗费劳动力和辅助材料较多，施工持续时间长，技术间隙时间长；

9、拆除钢筋砼支撑的时间长，同时产生建筑垃圾和噪声，环境污染严重；

10、钢筋砼支撑是一次性工程，成本高，耗费资源多；

11、钢管和钢筋砼在重量上的优势也是非常明显的，比重是1：4.7左右，有利于减轻维护结构的承载能力；

12、钢管变形吸收能量的效果较钢筋砼变形吸收能量的效果好；

三、钢管与冠梁的连接形式

1、根据钢筋砼支撑的受力特点，只要采用合适的连接形式，钢管支撑即达到钢筋砼支撑的受力效果；

2、支撑钢管和冠梁、压顶梁的连接形式为刚接；

3、冠梁侧设置支座和法兰盘，通过法兰盘把钢管和支座连接成整体，共同形成支撑。

四、地铁车站第一道钢管支撑设计示意图

通过以下设计示意图表达冠梁-支撑牛腿和钢管支撑的连接形式；

1、冠梁、支座、法兰盘、支撑钢管平面布置图3

2、冠梁与地下连续墙、灌注桩示意图（3-3）

3、支撑钢管与法兰盘连接示意图（2-2）

4、支座预埋钢筋与法兰盘钢板连接示意图（1-1）

结束语

通过以上设计后，采用钢筋砼冠梁与钢管联合支撑达到钢筋砼冠梁与钢筋砼支撑的效果，从而可以看出，只要采取相应的连接措施，地铁车站第一道支撑采用钢管进行是可行的。