长沙地铁涂家冲站脚手架水平撑代替换撑施工技术*

中铁五局集团第一工程有限责任公司，湖南 长沙 410117

1 工程概况

1.1 原设计情况

长沙地铁涂家冲站标准段设计采用4道支撑，第1道为钢筋砼支撑，第2、3、4道为钢支撑，其中第1、2道支撑间距为7.8m，第2、3道支撑间距为3.6m，第3、4道支撑间距为4m；设计为部分侧墙施工完成后增加1道钢支撑换撑，换撑高度为距底板3.9m（换撑设计轴力为2293kN）。

1.2 原方案满堂脚手架布置

若按照原设计施工，车站站台层中板和侧墙需做两次浇筑，原方案中侧墙和中板浇筑采用满堂脚手架，脚手架立杆和横杆采用Φ48mm碗扣式杆件，立杆间距为900mm，横杆水平步距为1200mm，侧墙施工水平对撑杆采用Φ48mm钢管，扣件与脚手架立杆连接，水平对撑杆步距为1200mm。

2 换撑施工可行性分析及影响

2.1 换撑施工可行性分析

（1）采用换撑施工需拆除原侧墙施工时搭设的脚手架，同时后期中板施工时脚手架由于受换撑影响，剪刀撑及水平撑无法搭设，同时竖向立杆间距需作调整（换撑间距为3m，支撑直径为609mm）。

（2）换撑施工时，无法固定支撑，轴力施加难度大。

（3）后期换撑拆除，由于中板封闭，无法采用吊车或者龙门吊作业，支撑拆除较为困难。

2.2 换撑施工的影响

（1）对车站结构的影响。由于侧墙结构没有预埋钢板，支撑需直接作用于侧墙砼表面，在预应力施加后，对车站结构砼有一定影响。

（2）对工期的影响。采用换撑施工需增加下部侧墙脚手架拆除、脚手架重新搭设、支撑架设及拆除时间，平均每单元需增加施工周期10d以上。

3 取消换撑后的施工流程及措施

3.1 施工流程

（1）施工车站底板，待车站底板达到80%强度后拆除第4道钢支撑。

（2）搭设部分脚手架，浇筑站台层部分侧墙。

（3）侧墙强度达到75%后，拆除第3道钢支撑，加高脚手架，浇筑站台层剩余侧墙和中板。

3.2 施工措施

（1）施工中采用满堂脚手架水平对称进行加密，考虑利用满堂架横撑受力代替换撑受力，加密后的间距由原来的1200mm调整为600mm。

（2）加密时每个单元的四面及水平方向均设置剪刀撑，每隔5跨设置1道，每道剪刀撑跨越立杆根数不得超过7根，且与立杆交叉的位置需用扣件连接。

4 取消换撑的依据

4.1 施工监测分析

基坑变形最直接的反映为支撑轴力的变化及墙体深层水平位移变化，因此取这两项作为参考依据。

（1）钢支撑轴力情况。钢支撑轴力统计情况如表1所示。由表1可知，整个基坑支撑轴力为设计轴力的31.1%～46.5%，其中第1道钢筋砼支撑轴力为设计轴力的40%，第2道钢支撑轴力为设计轴力的30%～43%，第3道钢支撑轴力为设计轴力的40%左右，支撑轴力远没有达到设计值。同时，根据现场监测结果发现，6～8单元底板浇筑完成后，基坑内支撑轴力变化量很小，基本在120kN以下，变化量为设计值的5%左右。

表1 钢支撑轴力统计情况

（2）墙体深层水平位移情况。在底板浇筑完成后，墙体变形（测斜）监测的主要变化规律为-2～1mm，经过与第三方监测数据进行比对，分析其原因主要是仪器精度与测量的偶然误差，地下连续墙处于稳定阶段，绝对变形量为±1mm。在实际施工过程中，基坑不仅处于稳定状态，而且其变形量远远小于设计值，从而为取消换撑提供了可靠的参考依据。

4.2 满堂架水平对撑等强代换施工计算

施工中拟对满堂脚手架水平横撑进行加密，考虑利用满堂架横撑受力代替换撑受力，加密后的间距为600mm，相关计算依据如下。

（1）水平杆允许最大轴力计算。

式中：N为水平杆允许最大轴力；f为钢材的抗压强度设计值，取205N/mm2；A为立杆横截面积，取489mm2；φ为轴心抗压构件稳定系数，由长细比λ确定。

λ的计算公式如下：

式中：h0为步距，取900mm；a为顶托伸长量，取100mm；I为回转半径，取15.8mm。

经计算，λ=69.6，查表得φ=0.779，故N=205×489×0.779=78090N=78.09kN。

（2）水平杆计算轴力。

式中：N1为水平杆计算轴力；N2为换撑设计轴力，取2293kN；P为单根支撑受力范围内模板体系侧墙水平支撑数量，取35。

经计算，N1=2293÷35=65.5kN，N1=65.5kN＜N=78.09kN，故满足规范要求。

实际施工中侧墙已浇筑4.4m，其强度达到75%，故侧墙可按悬臂构件考虑，同时还可承担部分土压力。

5 保障措施

（1）充分利用时空效应，在拆除第3道支撑后，在5d内完成负二层剩余侧墙和中板的浇筑。

（2）加强施工监测，施工过程中每6h对墙体深层水平位移进行1次监测，一旦出现大的变形，及时补架钢支撑。

6 结论

通过采取上述施工措施，保证了涂家冲站取消换撑施工过程的施工安全，并取得了显著的经济效益。

（1）施工过程中围护结构的最大累计变形量为23mm，未达到设计预警值，故施工安全得到了保证。

（2）取消换撑施工的成功实施为整个车站节约了30d以上的施工工期。

（3）车站长度为175m，换撑间距为3m，总计50根，平均每根重量为6t，共计节约投资90余万元。