门洞式支撑架体在地铁交叉施工阶段的应用

文/曲腾飞

近年来，我国城市轨道交通建设快速发展，截至2019年底，全国已有近40 个城市开通了地铁运营线路，大量先进工法的应用以及高精尖施工设备的发展，使得地铁工程建设周期不断缩短，这就要求施工现场不断优化施工步序，超前谋划各项施工穿插节点。地铁车站主体结构施工与区间盾构始发存在矛盾，通常情况下，地下两层明挖顺作车站的土建施工顺序为：底板→负2 层侧墙及柱→中板→负1 层侧墙及柱→顶板[1]，而主体结构中板和顶板施工多采用满堂支架辅助，这就要求在未达到设计强度前，该段顶板以下全部支架均不得拆除，盾构机的下井组装及连接要在架体全部拆除完成后实施[2]。门洞式支撑架体的应用，可有效解决地铁车站主体结构及区间盾构始发交叉施工的困扰，大大节省工期，现以天津地铁6号线海河教育园区站为例，介绍该架体的使用，为后续地铁工程的实际应用提供参考。

1 工程概况

天津地铁6号线海河教育园区站为地下两层双柱三跨岛式车站，车站总长375.5 m，主体标准段宽21.1 m，顶板覆土约3.24 m，底板底埋深约16.78 m。小里程盾构井底板埋深约18.392 m，大里程盾构井底板埋深约19.252 m。车站主体结构采用明挖顺作法施工，两端正线区间隧道采用盾构法施工。小里程端为盾构始发井，大里程端为盾构接收井。

2 原架体方案

车站主体结构施工阶段采用1.5 m×1.2 m的承插型盘扣式满堂支撑架体，而盾构机加后配套台车总长度为85 m，需要完成4 段主体结构并拆除架体后方可进行盾构机下井组装及调试[3～4]。

3 门洞式支撑架体的应用

由于前期受外部环境制约，主体结构工期较计划滞后严重，无法按时满足盾构机始发要求，需对主体结构施工架体方案进行优化，力求在满足车站主体结构浇筑质量、安全的前提下，提前给出盾构机及后配套台车顺利下井组装以及水平运输的空间，实现车站主体与盾构隧道交叉作业，为此采用局部门洞式支撑架体解决该问题。

3.1 架体结构设计

为保证小里程右线盾构如期始发，1～4段主体结构中板架体采用承插型盘扣架体与门洞式支撑架体组合形式，其中，第1 段中板因涉及预留盾构吊装孔，在端墙至盾构吊装孔范围内采用承插型盘扣架体[5]，过盾构井范围至第4 段中板采用φ800 mm 钢管柱+45a#双拼纵向工字钢+45a横向分配梁支撑搭配扣件式可调支撑架组成的门洞式支架，剩余范围梁、中板、顶板支撑体系架体均采用承插型盘扣架。

该组合支撑体系中门洞式支撑体系遵循经济合理及循环利用原则，采用土方开挖阶段使用的钢支撑φ800 mm 钢管柱+45a 双拼纵梁工字钢+45a 横向分配梁，分配梁上搭设扣件式钢管架，采用φ48/3.5 mm 壁厚钢管支架，上顶10#槽钢主楞，主楞沿车站纵向布置，垂直主楞设置100 mm×100 mm 方木次楞，次楞上顶15 mm木模板。

3.2 施工工艺

底模板为1220 mm×2440 mm×16 mm光面木模板；次楞为10 cm×10 cm方木，横车站方向布置，布置间距为30 cm；主楞为1O#槽钢，顺车站方向布置，间距为120 cm；门式支架和模板系统之间采用扣件式钢管调节支架，立杆采用0.3 m标准节，布置尺寸为1.2 m×1.2 m，支架顶托伸出立杆为9 cm，扫地杆距离分配梁15 cm；门式支撑支架主梁分配梁均采用双拼I45a 工字钢，右端主梁放置在φ800 mm×16mm钢管桩上，左端主梁放置在锚固于侧墙的牛腿上，牛腿亦采用I45a双拼工钢，支撑钢管桩采用φ800 mm×16 mm钢管柱，管桩沿车站纵向6 m间距布置。见图1。

图1 门洞式支撑架体布置

3.3 应用过程中需注意的问题

1）门洞式支撑架体所形成的净宽与净高要满足盾构后配套台车的尺寸要求。

2）在相应区段内的底板上要提前预留预埋钢立柱的钢板与连接件。

3）在相应区域内的结构侧墙上提前预埋经计算确定尺寸的纵梁牛腿及钢板。

4）横梁间距要考虑横梁上顶托的定型尺寸。

5）架体材料尽量采用前序或后序工程中常规材料，以节省成本。

6）要充分考虑满堂式架体与门洞式架体转换衔接位置的架体布置形式。

4 效益分析

现以海河教育园站单线80 m 中板区段分别使用两种架体为例，对常规的承插型盘扣式满堂支撑架体与门洞式支撑架体进行工期及经济等多方面的对比。

4.1 承插型盘扣式满堂支撑架体

1）施工工期。共划分为4个流水段，其中，第1段结构施工到顶板整体需要60 d，随后每隔15 d 施工完成一段结构，最后再隔20 d完成该区段内所有顶板及中板的架体拆除，共需125 d 方能开始进行盾构机及后配套台车下井组装[6]。

2）费用投入。材料费约2.1 万元，人工及机械使用费约6万元，合计8.1万元。

4.2 门洞式支撑架体

1)施工工期。共划分为4 个流水段，其中，第1 段结构施工到中板需要30 d，随后每隔15 d 施工完成一段中板结构，共需75 d即可开始进行盾构机及后配套台车下井组装。

2)费用投入。材料费约14.7 万元，人工及机械使用费约8.5万元，合计23.2万元。

5 结论

门洞式支撑架体优点是可以有效解决工序矛盾、节约工期并且可以提高地铁车站在施工过程中的交通便利性，便于及时输送施工材料以及施工人员的进出，保障多工作面的同期施工，工期的控制效果显著；缺点是由于工作面的钢管柱、型钢、牛腿以及预埋板件等材料的需求数量相对比较大，而且后期类似于钢管柱以及预埋件的拆除需要投入特种机械设备，整体施工成本较高，但若考虑到中板部分材料的周转使用，可有效降低部分成本。

在主体结构施工工期滞后严重的工程点位，门洞式支撑架体具有极大的应用价值。