地铁车站轨顶风道模板支架方案设计

远鹏炜

摘 要：依托郑州轨道交通4号线鑫融路站轨顶风道结构施工，对模板支架方案进行了创新设计，利用留设门洞兼顾盾构推进期间电瓶车运输，明确了该模板支架體系下各部件的安全验算内容，并通过现场施工验证了方案的可行性。

关键词：轨顶风道;模板支架;盾构推进;安全验算

中图分类号：U231.3 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）19-0120-03

Scheme Design of Formwork Support for Railway Roof Wind

Channel of Metro Station

YUAN Pengwei

（Zhengzhou Metro Group Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： Based on the rail top duct construction of Xinrong Road station of Zhengzhou metro line 4， a new formwork bracket scheme with retained portal was designed to achieve the transportation of battery car during shield driving. The safety checking contents of each component were presented， and the feasibility of the scheme was verified by field construction.

Keywords： rail top duct;formwork bracket scheme;shield driving;safety checkin

轨顶风道是设置于地铁车站内列车轨道上方的一组结构，主要作用是实现运行期间轨行区通风及散热，是地铁通风及空调系统的重要组成部分[1]。轨顶风道一般采用现浇混凝土结构，施工需要在轨行区设置模板支架，在车站土体结构施工完成后进行二次浇注，此时将会对盾构掘进等需要利用轨行区运输的工序形成制约[2]。目前，已有部分单位通过设置移动式钢架同时实现了轨顶风道浇筑和下方施工车辆运输[3]，但移动式钢架材料加工费用高，且在已建成的车站空间内进行钢架部件的调运、组装和拆除面临的制约因素较多，施工成本因此大幅增加。本文基于郑州地铁4号线鑫融路站轨道风道工程，设计了一种利用普通扣件式钢管脚手架体系搭设的模板支架方案，兼顾轨顶风道施工期间下方车辆运输，与移动式钢架方案相比，大幅降低了施工成本，可以为类似工程施工提供有益参考。

1 工程概况

鑫融路站位于如意东路与鑫融路交叉口，跨如意东路东半幅自北向南设置。车站主体结构为地下二层单柱双跨结构，标准段结构宽度为19.70m，高度为13.46m;北端盾构段宽度为23.70m，高度为14.69m，南端盾构段宽度为22.9m，高度为14.69m。

轨顶风道位于负二层，底板跨度为3 250mm，厚度为200mm，侧墙厚度分别为200mm和250mm，内部净空尺寸为950mm。具体结构尺寸见图1。

2 模板支架方案设计

2.1 受力体系设计

模板采用木模板，以四寸方木和钢管分别作为次楞和主楞，支架体系采用扣件式钢管搭设。为保证盾构施工期间电瓶车安全通过，在通道位置留设门洞，轨顶风道底板荷载通过立杆传递至结构底板，侧墙荷载通过对拉螺栓进行平衡。

2.2 模板支架体系设计

侧墙模板采用对拉螺栓体系，次楞采用100mm×100mm方木，间距380mm，主楞采用2-Φ48mm×3.5mm钢管，间距900mm，对拉螺栓采用M14。底板模板采用15mm木模板，次楞采用100mm×100mm方木，间距600mm，主楞采用2-Φ48mm×3.5mm钢管，间距900mm，立杆采用Φ48mm×3.5mm钢管，立杆纵向布置间距900mm。模板支架体系设计如图2所示。

2.3 荷载计算

根据相关规范计算模板支架体系荷载[3]。

轨道风道底板自重荷载标准值[p1]：

（1）

侧墙浇筑荷载[p2]：

（2）

模板支架系统自重荷载标准值[p3=0.75kN/m2];施工均布荷载标准值[p4=3kN/m2];侧墙模板振捣荷载标准值[p5=4kN/m2];侧墙荷载设计值[pcs1]和标准值[pcs2]分别为：

（3）

（4）

底板荷载设计值[pds1]和标准值[pds2]分别为：

（5）

（6）

2.4 计算模型

模板和次楞采用三等跨连续梁，均布线荷载，计算模型见表1。

对于主楞采用三等跨连续梁，集中荷载，计算模型见表2。

对拉螺栓需验算其抗拉强度，计算模型见表3。

钢管立杆需验算其稳定性，计算模型见表4。

式中，B为计算宽度;L为计算跨度;M为最大弯矩值;V为最大剪力值;A为截面面积;W为截面抵抗矩;[α]为剪应力计算系数，对于矩形截面取1.5，薄壁圆环截面取2;E为材料弹性模量;I为截面惯性矩;a、b分别为对拉螺栓和立杆的横纵向布置间距;[σ、τ、u]分别为计算弯曲应力、剪应力和挠度;[σ、τ、u]分别为弯曲应力、剪应力和挠度允许值。

2.5 部件验算

侧墙和底板模板及次楞验算结果见表5。

对拉螺栓的验算结果见表6。

立杆承担的集中力荷载计算结果见表7。

利用结构力学软件对支架体系进行求解，其中水平杆与立杆之间采用刚接，斜杆与水平杆或立杆间采用铰接，得到各杆件所受轴力见图3。

对轴力最大竖杆和斜杆分别进行验算，稳定性均满足要求，验算结果见表8。

3 现场实施情况

按照方案搭设车站轨顶风道模板支架体系，在混凝土浇筑过程中未发生过大变形，轨顶风道结构质量得到保证，期间盾构电瓶车运输未受影响，现场实施情况见图4。

4 结语

轨道风道结构施工采用传统钢管扣件脚手架搭设模板支架系统，通过合理设置斜杆将挑空范围内荷载安全传递至门洞两侧立杆，在保证盾构推进过程中电瓶车安全运行的情况下，相比于一般门式钢架方案大大降低了工程费用和施工难度，为今后类似地铁车站轨顶风道施工提供了有益借鉴。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.地铁设计规范：GB 50157—2013[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[2]张晋生.地下明挖车站轨顶风道先浇法快速施工技术[J].山西建筑，2015（3）：147-148.

[3]何家航.地铁车站轨顶风道移动式支撑架施工技术[J].广东土木与建筑，2017（1）：67-69.

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范：JG J130—2011[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.