明挖地鐵車站鋼倒撐置換技術(shù)終

1、明挖地鐵車站鋼倒撐置換技術(shù)張政勃422785703QQ.com(天津市地下鐵道集團有限公司，天津市,300222)摘要：以天津市某明挖地鐵車站為例，通過對其主體結(jié)構(gòu)施工過程中的鋼倒撐施工方案進行技術(shù)分析和專家論證后，采用了扣件式鋼管腳手架置換鋼倒撐的施工方案。經(jīng)施工實踐證明，該鋼倒撐置換方案可行，既保證了安全質(zhì)量，又取得了較好的經(jīng)濟效益，加快了施工速度，對同類工程施工有一定的借鑒和參考價值。關(guān)鍵詞：地鐵車站 鋼管腳手架 置換 鋼倒撐 1 工程概況1.1 車站概述該地鐵車站為地下兩層島式車站，全長216.9m。車站標準段為兩排柱列式三跨現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱型框架結(jié)構(gòu)，框架結(jié)

2、構(gòu)高度14.71m（頂板頂至底板底）。車站標準段基坑寬 20.7m，局部寬度為 22.3m和 23.8m，平均開挖深度為15.4m，地連墻厚800mm，地連墻墻長29.5m，鎖口管接頭，配筋長度28.0m。 標準段沿基坑深度方向設(shè)置1道C30砼支撐（截面800×800mm，平均水平距6m）+2鋼管道支撐（800×16mm，平均水平距3m）+1道鋼管倒撐（609×16mm，平均水平距3m）的支撐體系，鋼支撐材質(zhì)為Q235B鋼。盾構(gòu)井基坑開挖深度約為17.2m，地連墻厚800mm，墻長33m，鎖口管接頭，配筋長度31.5m。盾構(gòu)井沿基坑深度方向設(shè)置1道砼支撐（截面80

3、0×800mm）+3鋼管道支撐（800×16mm）+1道鋼管倒撐（800×16mm）的支撐體系。車站標準橫斷面，見圖1：圖1 車站標準橫斷面及地質(zhì)柱狀斷面圖1.2 周邊環(huán)境及工程地質(zhì)本地鐵車站位于規(guī)劃市政道路交口處,車站位置及其周邊現(xiàn)狀均為農(nóng)田或魚塘。本車站施工場坪標高為±0，場地地層分布依次為1黏土，底標高-0.43m；6粉質(zhì)黏土，平均厚1.36m；2粉質(zhì)黏土，平均厚3.51m;3粉土，平均厚1.91m；5淤泥質(zhì)黏土，平均厚5.19m；6淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，平均厚2.81m；2粉質(zhì)黏土，平均厚1.82m；3粉土，平均厚1.0m；2粉質(zhì)黏土，平均厚2.26m

4、；3粉土，平均厚2.53m；2粉質(zhì)黏土，平均厚1.63m；3粉土，平均厚2.65m；4粉砂，平均厚4.15m；1黏土，平均厚2.36m；2粉質(zhì)黏土，平均厚2.6m；3粉土，平均厚1.95m；1黏土，平均厚3.37m；2粉質(zhì)黏土，平均厚4.59m；3粉土，平均厚2.55m；4粉砂，平均厚1.81m；1黏土，平均厚2.82m。1.3 水文地質(zhì)本場地表層地下水類型主要為第四系孔隙潛水。上部潛水，地下水埋藏較淺，勘測期間地下水埋深0.02.1m（高程-2.60.06m），主要賦存于第海相層中的粉土、黏性土與粉土互層的地層中，含水層水平、垂直向滲透性差異較大，當局部地段夾有粉砂薄層時，其富水性、滲透性相

5、應(yīng)增大。接受大氣降水和地表水入滲補給，地下水具有明顯的豐、枯水期變化，豐水期水位上升，枯水期水位下降，多年變化平均值0.8m。主要含水介質(zhì)顆粒較細，水力坡度小，地下水徑流十分緩慢。微承壓水以第陸相層的湖沼相沉積2粉質(zhì)黏土為相對隔水頂板，主要賦存于3粉土、3粉土、4粉砂、3粉土及3粉土、4粉砂、4粉砂層中。其間夾有多層黏性土相對隔水層。微承壓水的滲透補給，與上層潛水水力聯(lián)系緊密，排泄以相對含水層中的徑流形式為主。第一層微承壓水含水層主要為3粉土、3粉土及4粉砂層，埋深11.927.6m，穩(wěn)定水位埋深為2.363.5m（高程-0.3-1.8 m）；第二層微承壓水含水層主要為3粉土、3粉土、4粉砂、

6、4粉砂層，埋深23.957.3m，穩(wěn)定水位埋深7.10m（-5.4m）。2 鋼倒撐置換方案設(shè)計2.1 原鋼倒撐施工方案本車站采用明挖順作法施工，主體結(jié)構(gòu)按水平分段，豎向由下向上逐層順作的方法施工，豎向分5個步驟： 第一步，施工作墊層、底板（含上翻梁、下翻梁及側(cè)墻上翻50cm）；第二步，待底板砼達到設(shè)計強度后，施作負二層中柱及負二層邊墻至第三道鋼支撐下30cm； 第三步， 待上述邊墻砼達到設(shè)計強度，施作鋼倒撐后拆除第三道鋼支撐；第四步，搭設(shè)模板支架，施作負二層剩下部分邊墻及中板；第四步，待中板砼達到設(shè)計強度后，拆除第二道鋼支撐，施作負一層側(cè)墻及中柱；第五步，待負一層側(cè)墻砼達到設(shè)計強度后，施作頂板

7、結(jié)構(gòu)，拆除第一道砼支撐和鋼倒撐，回填土恢復(fù)路面，封堵降水井。其中，鋼倒撐施工順序，見圖2：圖2 鋼倒撐施工順序示意圖2.2 鋼倒撐置換方案設(shè)計經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟分析，置換方案擬采用扣件式鋼管腳手架方案，設(shè)計計算如下： （1）鋼倒撐的總軸向力N鋼倒撐設(shè)計軸向力=425.88KN/m,由于鋼支撐跨度L=3.0m，N=L=425.88×3.0=1277.64KN設(shè)計文件要求鋼支撐預(yù)加軸力應(yīng)控制在設(shè)計軸力的40%60%范圍之內(nèi)，實際施工時需根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控量測結(jié)果進行動態(tài)調(diào)整。因此，鋼支撐的預(yù)加最大軸力為766.58 KN。（2） 替換后單根鋼管承受的軸向力施工第一、二步序共施工側(cè)墻高度為2.2米，所

8、以腳手架搭接高度為2.2米。腳手架立桿橫距取為h=900mm、縱距為=600mm，水平桿步距為=600mm，將斜撐按角度折算成水平桿，架體平、剖面設(shè)計，見圖3：鋼管根數(shù) n=（4+3）（30.6）=34.7根=1277.64/34.7=36.82KN 腳手架鋼管容許力N1 此次腳手架采用Q235-A鋼，規(guī)格為483.5，所以查表知橫截面積A=4.89mm2，回轉(zhuǎn)半徑i=15.8mm由于h=0.9，長度附加系數(shù)k=1.243，=1.5,=1.5,=1.547此時l=kh=1.2431.5470.9=1.73h+2a，取最大值l=1.73m=109查表可知穩(wěn)定系數(shù)=0.523所以N=Af=0.52

9、34.89210=53.7KN綜合以上，N單=36.82KN<N=53.7KN，符合要求。綜上，采用置換方案理論上可行，故本工程采用扣件式鋼管腳手架置換鋼倒撐的施工方案進行主體結(jié)構(gòu)施工。圖3 扣件式腳手架架體平、剖面示意圖3 施工監(jiān)測驗證本工程的監(jiān)測對象為基坑圍護結(jié)構(gòu)及周圍土質(zhì)體，其主要監(jiān)測項目為地連墻頂部豎向位移監(jiān)測、地連墻頂部水平位移監(jiān)測、地連墻墻體深層水平位移監(jiān)測、混凝土支撐軸力監(jiān)測、鋼支撐軸力監(jiān)測、基坑周邊地下水位監(jiān)測、中間立柱沉降監(jiān)測；基坑周邊地表沉降監(jiān)測。經(jīng)技術(shù)分析，本文選擇地連墻墻頂、墻體深層水平位移、第一道砼支撐軸力、第二道鋼支撐軸力四個監(jiān)測項目對置換方案的可行性進行施工

10、驗證。下面對實施置換方案后，上述四個監(jiān)測項目在拆除第三道鋼支撐時其監(jiān)測數(shù)據(jù)增量進行整理分析，建立了地連墻墻頂、墻體深層水平位移增量包絡(luò)曲線圖和支撐軸力最大增量表，見圖4和表1。 圖4 地連墻墻頂、墻體深層水平位移增量包絡(luò)曲線圖 表1 支撐軸力增量表支撐名稱控制值（KN）軸力最大增量（KN）累計值第一道砼支撐軸力694.42-57.5398.98第二道鋼支撐軸力2338.86173.131562.5 由圖4和表1分析可知，在實施置換方案后，在拆除第三道鋼支撐時，地連墻最大水平位移增量為2.3mm，第一道砼支撐軸力最大增量為-57.5KN，第二道鋼支撐軸力最大增量為173.13KN，而且相應(yīng)監(jiān)測項

11、目的監(jiān)測累計值在整個施工中均未發(fā)生監(jiān)測報警。同時，在施工過程中扣件式鋼管腳手架管件軸力和變形也未發(fā)生異常情況。因此，通過施工實踐亦證明采用該扣件式鋼管腳手架置換鋼倒撐的施工方案是可行的。4 施工體會（1） 扣件式鋼管腳手架安拆工序簡單、操作便捷，而鋼倒撐安拆工序復(fù)雜、操作笨重、周期長，并需大型吊裝設(shè)備配合人工施工和專人指揮，施工風險因素多，發(fā)生人員傷亡的概率較高。因此，采用扣件式鋼管腳手架置換鋼倒撐的方案，能夠加快施工進度和降低施工風險。（2） 本工程70根鋼倒撐的租賃、安拆費用較高，而采用扣件式鋼管腳手架不僅在水平支撐上置換鋼倒撐，而且在豎向還可與中板模板支架兼顧搭設(shè)，其租賃、安拆費用也相對較低。因此，采用扣件式鋼管腳手架置換鋼倒撐的方案，較大地節(jié)約了鋼倒撐施工成本。（3） 施工中現(xiàn)場應(yīng)加強扣件、鋼管等原材料和架體搭設(shè)質(zhì)量驗收工作，嚴禁使用不合格原材料搭設(shè)架體，從源頭上確保架體質(zhì)量。（4） 全面實施置換方案前應(yīng)先選取一段作為試驗段，并做好信息化施工管理，根據(jù)試驗段監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整施工方案，取得經(jīng)驗后再全面施工。（5） 待側(cè)墻砼應(yīng)達到設(shè)計強度，并確保腳手架架體與側(cè)墻模板密貼頂緊和架體的整體性后