移动装配式模架在地铁站洞桩法施工中的应用

2022-11-21张洪军冯利华周翠红吴玉鹏陈佳蕊

城市轨道交通研究 2022年9期

张洪军冯利华周翠红吴玉鹏,3* 陈佳蕊

(1.中铁一局集团第二工程有限公司，063004，唐山；2.北京石油化工学院机械工程学院,102617，北京；3.北京工业大学环境与能源工程学院,100124，北京∥第一作者，工程师)

由于城市地面建筑密集、市政管网分布复杂、地面交通量大等因素的影响，目前地铁车站及区间隧道较多采用暗挖法施工。PBA(洞桩逆作)法就是一种很有代表性的暗挖地铁车站施工工法[1]。PBA法是在暗挖法的基础上，结合盖挖法的特点，在小导洞内施作桩梁体系，共同组成桩、梁、拱的横向框架受力体系，然后在该体系的保护下进行土体开挖，再施作内部结构[2-3]。文献[4]以北京地铁16号线肖家河站为背景，提出一种合并式PBA法，使用了导洞顶纵梁及二衬扣拱技术。传统的二衬扣拱施工技术存在以下缺点：①每段(仓)结构施工完成后，均需拆除模架体系，造成人力、物力重复投入，施工周期长，占用空间大等；②拼装和拆卸耗时费力且影响工期；③受力体系转换慢，不能快速完成二衬扣拱，地表沉降不易控制。文献[5]结合北京地铁8号线施工，分析了传统台车施工二衬扣拱的弊端，采用了跳仓法的二衬扣拱施工工艺。该工艺采用多套二衬拱架并分节分段拆除，在满足设计拆除长度的同时可进行多仓钢筋绑扎和混凝土浇筑。但台车具有占用空间大、阻碍施工通道等缺点，单部台车成本高，且不能同时进行多个工作面施工，因此使用台车将会影响施工周期，不易满足施工进度目标要求。

移动装配式模架能实现多个工作面施工，劳动强度低且施工效率高，可在保证高效安全施工的同时顺利完成二衬扣拱受力转换，使车站上方地表、管线及周边建筑物的沉降保持稳定。本文借鉴台车的行走机构，实现装配式模架施工过程的整体移动，减少模板反复拆除和组装等工序，从而快速进行二衬扣拱施工以减少沉降。使用所提方法后，在浇筑二衬扣拱混凝土完成后顺利进行下一段(仓)二衬扣拱施工。本文研究对类似工程施工具有一定的借鉴意义。

1 工程概况

北京某地铁站为暗挖车站，施工工地沿长春桥东西向布置，主体结构总长为218 m，标准段宽度为24.7 m，车站结构高度为25.73 m，车站埋深为7.5～9.2 m，车站主体结构为地下三层岛式站，采用PBA法施工。车站暗挖风险等级为一级且结构断面非常复杂，二衬扣拱共有11种断面，其中7处为变截面。该项目不仅存在诸多施工难点，同时施工场地条件十分受限，还要为后续的盾构过站提供条件，施工任务繁重，若不能高质量、高效率地完成二衬扣拱施工，将影响整体通车运营工期节点。

2 移动装配式模架的组成

地铁暗挖车站二衬扣拱施工工序剖面示意图如图1所示。中拱及边拱初支贯通后，分段破除导洞侧墙，一次破除长度为6 m，铺设防水层后浇筑中拱及边拱二衬，中跨随顶拱浇筑并设置钢拉杆，中跨拱部二衬先进行施工，与两边跨拱部二衬错开8～12 m，两侧边拱二衬对称浇筑。

图1 地铁暗挖车站二衬扣拱施工工序剖面示意图

中跨与边跨二衬扣拱施工装配式模架分别如图2 a)和图2 b)所示，其主要组成有钢模板、拱架、支撑、移动轨道、滑轮、纵向支撑、千斤顶、横撑、拱架纵向钢管连接、拱架横向支撑、横梁以及导洞初支侧墙。

图2 二衬扣拱施工装配式模架示意图

采用4 mm厚钢板作为弧面钢模板，采用10号工字钢作为弧面模板钢拱架和钢拱架竖向支撑，采用20号工字钢作为装配式模架移动轨道与纵向支撑，钢滑轮作为装配式模架移动体系，20 t千斤顶作为装配式模架紧固和调节系统。拱架纵向与横向支撑均采用φ48 mm×3.6 mm钢管，其中横向支撑采用22号工字钢支放于导洞初支侧壁的直墙上。纵向支撑将钢拱架沿纵向连接成为整体，拱架横向支撑及顶托将装配式模架固定在顶纵梁上，同时采用14号工字钢作为钢拱架下部横梁，即整个装配式模架的支撑受力杆件。实际施工过程中，沿用原导洞初支侧墙，一般预留2 m(高度可根据实际施工的需要进行调整)作为千斤顶与移动轨道横撑的竖向支撑受力结构。

3 现场施工过程

施工现场照片如图3所示。初支扣拱开挖完成后先破除2号、3号小导洞(见图3 a))的侧壁临时支护结构(见图3 b))，破除长度为7 m，两导洞侧壁预留千斤顶顶升支撑直墙(导洞初支侧墙)，直墙高度设置需考虑千斤顶的顶升高度。施作二衬扣拱防水层，然后在导洞侧壁预留直墙上部设置横向移动轨道支撑杆(横撑)，并在导洞侧壁直墙顶部安装千斤顶，千斤顶上下采用10 mm厚钢板作为支撑垫板。在横向移动轨道支撑杆上安装移动轨道，移动轨道需保证相互平行。同时,在千斤顶上方安装装配式模架纵向支撑，纵向支撑上部按750 mm间距安装钢拱架，在横梁的底部安装滑轮，拼装弧面钢模板，检查模板及钢拱架拼接质量，保证装配式模架纵向受力稳定。二衬扣拱钢筋绑扎完成后，使用千斤顶将装配式模架升至设计位置，并进行紧固和调平，装配式模架组装保证并支护体系稳定(见图3 c))。

图3 施工现场照片Fig.3 Photos of construction site

整个模板支架加固完成后浇筑二衬扣拱混凝土，二衬扣拱混凝土达到设计强度后，进行下一段(仓)二衬扣拱施工。将下一段(仓)的移动轨道支撑横杆、移动轨道和千斤顶安装完成，本段(仓)装配式模架千斤顶回落，滑轮落在移动轨道上，采用倒链进行牵引并推动整个装配式模架体系，平移至下一施工段进行施工。中跨二衬扣拱施工完成2段(仓)(12 m)后继续施工第3段(仓)，两边跨二衬扣拱开始施工，施工方法同中跨二衬扣拱。

4 施工效果分析

可移动装配式模架能保证多个工作面同时施工，劳动强度低且施工效率高，能够满足目标要求。每段二衬扣拱施工周期为7.5 d，节省了施工工期。施工过程中，各工序衔接紧密、多方协调，采取多项质量控制措施以满足设计和规范要求。

前期论证阶段对施工周期与沉降量进行了理论计算，计算出使用移动装配式模架的地表沉降量为15.00 mm，使用传统施工法的地表沉降量为25.00 mm。在施工过程中严格对沉降量进行控制，监测了16个燃气管测点沉降量的变化量与变化率，如表1所示。由表1可知，各监测点均为安全状态，最大沉降量为12.71 mm。