浅谈地铁暗挖车站顶纵梁模板支架工艺

2018-06-22孔宏

现代城市轨道交通 2018年6期

孔宏

（北京市轨道交通建设管理有限公司，北京 100068）

1 工程概况

新兴街站是乌鲁木齐市轨道交通 1 号线工程的中间站，为地下 2 层岛式车站，站台宽度 11m，有效站台长度 140m，车站主体总长度 241.104m，标准段宽20.5m，车站底板埋深 20.27m，有效站台中心里程处的顶板覆土厚度约 13.0m。主体结构顶纵梁宽度 2.6m，高度 2.6m，顶板厚度 0.8～1.4m，中板厚度 0.5m，侧墙厚度 0.8m。

新兴街站主体采用 9 导洞中洞法开挖，初期支护采用钢格栅 +I25a 工字钢形式，其中周边与围岩接触面采用钢格栅，中间“井”字形临时支撑采用 I25a 工字钢。车站主体暗挖采用中洞法，分 3 层、9 个洞室进行开挖，如图1所示。首先依次错台开挖中洞一、二、三层(图1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 区部分)，每层错台 8m。待底纵梁、钢管柱、顶纵梁施工完成后，破除侧洞马头门（图1中Ⅳ区部分），对称依次错台开挖侧洞一、二、三层（图1 中 Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ 区部分），每层错台 8m。

图1 车站暗挖总体分部图

2 地质水文条件

场地内主要地层由冲积、洪积河床堆积形成的第四系全新统粉土及下伏的侏罗系、二叠系泥岩、砂岩构成，地表广泛分布人工素填土和杂填土。该段以微风化砂岩为主，拱部为中风化砂岩。

基岩裂隙水的透水性因地层的岩性、风化程度、裂隙发育程度等因素存在较大差异，表现出强烈的不均匀性和各向异性，虽不能形成水量分布比较均匀的层状含水系统，但有时由于局部裂隙的发育，导致水量较大。

3 顶纵梁施工方案和工艺

3.1 顶纵梁施工方案

顶纵梁采用抱箍 + 千斤顶 +63c 工字钢纵梁的支架形式，在纵梁上搭设 I22a 工字钢作为操作平台。首先进行铺设防水层、绑扎顶纵梁、二衬钢筋、预埋二衬背后及施工缝的注浆管等工作，合格后，封闭弧形和顶部侧模，并预留与二衬相接的钢筋。地泵送混凝土入模，分层浇筑，通过观察口，适时调整泵送部位。顶纵梁采用分段灌注，分段长度为 13m/26m，现场根据实际施工情况进行调整。

3.2 顶纵梁支架设计方案

在钢管柱上设置千斤顶+抱箍，在抱箍上搭设纵向工字钢，在纵向工字钢上设置操作平台。顶纵梁自重、施工荷载等均通过纵向工字钢传递至抱箍，最终由钢管柱作为承重构件（图2）。

图2 抱箍法设计示意图（单位：mm）

3.2.1 抱箍设计

抱箍由 2 块半圆弧型钢板（板厚 t ＝ 20mm）制成，高 1m，采用 64 根 M24 的高强螺栓（10.9 级）连接，由专业加工制造厂方进行设计加工（图3）。抱箍依靠摩擦力紧箍在钢管柱上，支撑上部结构，是主要的支撑受力结构。在钢管柱和抱箍之间设 1 层 2～3mm 厚的橡胶垫，抱箍和支撑纵梁之间采用螺栓连接。

图3 抱箍设计图（单位：mm）

3.2.2 纵梁设计

在横梁底部采用 4 根 63c 工字钢作为支撑纵梁，置于抱箍之上（图4）。相邻两标准段钢管柱单跨支撑纵梁长度为 6.5m。为防止 2 个工字钢侧向倾覆，纵梁工字钢横向采用连接板加固，每处工字钢上下各安装 1 道连接板，每处间隔 2m，使支撑纵梁形成整体，增加稳定性。

图4 纵梁设计图（单位：mm）

3.2.3 操作平台设计

在纵梁上部采用横向间距 0.75m 的 22a 工字钢作为模板支撑横梁，横梁单根长度为 6.2m。为防止工字钢侧向倾覆，增加平台稳定性，相邻 2 根工字钢间用钢筋焊接加固，并在横梁两端设 22a 工字钢立柱，增加其稳定性。

3.2.4 顶纵梁模板设计

顶纵梁模板设计如图5所示，采用定型钢模板，面板采用 5mm 厚钢板，背筋和背楞采用［8# 槽钢，间距0.5m。模板每段长 1.5m，连接法兰采用 8×80mm 的扁钢，侧模上部采用φ22 拉杆固定，两端采用 φ42 钢管配合顶托进行支撑加固。

顶纵梁底模架设在支撑横梁上，横梁底设置支撑纵梁，纵梁置于抱箍之上，并进行可靠连接。

顶纵梁端头模板采用 40mm 厚、200mm 宽的木板和［8# 槽钢组成。水平方向密排 13 块木板，然后在竖直方向均匀放置 4 块木板，竖向与横向木板之间采用钉子固定，最后采用 3 根［8# 槽钢水平固定在脚手架上（图6）。

图5 顶纵梁模板设计图（单位：mm）

图6 顶纵梁端头模板设计图（单位：mm）

3.2.5 抱箍稳定性保障

为防止抱箍因摩擦力不足产生下滑，从而导致支架体系整体失稳，需在抱箍下方设置千斤顶及限位钢牛腿。

螺旋千斤顶又称机械式千斤顶，能长期支持重物，是由人力通过螺旋副传动，带动螺杆旋转，推动升降套筒，从而实现重物上升或下降。抱箍下方共设置 2 台QL50 螺旋千斤顶，最大起重量为 100 t，千斤顶尺寸为 280×320mm，最低高度为 452mm，最大起升高度为200mm。2 台千斤顶在使用中起升高度均为统一高度，并在升降套筒相对应位置标注刻度线，便于施工过程中检查千斤顶套筒是否产生位移。

在钢管柱千斤顶底面标高处采用 15mm 厚钢板设置托盘为千斤顶提供平台，托盘下部焊接安装 12 个限位钢牛腿，在千斤顶安装位置下加密。钢牛腿采用 15mm 厚钢板，高度 400mm，采用二氧化碳保护焊焊接在托盘下，焊脚尺寸 10mm，如图7所示。为保证焊缝质量，千斤顶托盘及限位钢牛腿均由厂家统一加工。