车站主体结构与区间盾构同步施工技术

陈键

（广州地铁集团有限公司，广东 广州 510000）

1 工程概况

广州市轨道交通七号线二期科丰路站车站为地下二层侧式站台车站，采用明挖法施工，车站总长296.5m，标准段宽为19.3m，开挖深度约17.4～20.5m。基坑开挖分为两期。一期施工南基坑、北基坑，二期施工中基坑，本站主体结构采用明挖顺作法施工。加科区间由科丰路南基坑始发，加庄站接收；科萝区间由科丰路北基坑始发，萝岗站接收。根据科丰路南、北基坑施工进展，满足不了盾构始发节点，需要考虑车站主体结施工和区间盾构组装调试同步施工。（图1）

图1 科丰路站基坑平面布置图

2 主体结构与盾构施工同步实施方案

车站负二层中板采用门字架替代满堂红支架施工，在负二层中板以上结构施工的同时，提供负二层盾构组装调试的空间。

2.1 门字架施工方案

门字架立柱之间宽度为6.22 米，净高为5 米，可以满足盾构机组装调试的空间。因紧临车站扩大端和标准段之间，盾构机到边墙的距离不能满足门字架外侧立柱安装空间要求，利用边墙代替外侧立柱，采用单柱形式的7 字架，主体结构侧墙采用预埋钢板+牛腿形式。在主体结构负二层侧墙钢筋绑扎时需提前预埋7 字架预埋钢板，门字架钢横梁采用双拼36b 槽钢，门字架立柱采用双拼22a 槽钢,立柱脚采用钢板进行加固，门子架横梁端部与立柱上部采用槽钢进行连接加固，防止门架变形，门架立柱之间纵向采用槽钢设置剪刀撑进行贯通连接，增加架体的稳定性。为了保证结构中板施工后门字架拆除，门子架钢横梁顶部设置工字钢纵向贯通连接，工字钢中部脚手架立杆。其余部位按照扣件式脚手架进行布置。构造大样如图2 所示。

图2 7 字架横断面图

为确保科丰路站门字架（七字架）焊接质量符合设计及规范要求，施工安装前委托有资质的单位对加工试件进行焊缝探伤检测，检测门字架焊缝共7 条，焊缝未发现存在内部缺陷超标，焊缝质量满足GB50205-2020标准Ⅲ级以上要求，符合设计要求。

2.2 门字架计算书

2.2.1 门字架型钢横梁计算

可知其受力为接收5 根脚手架立杆承受的重力，脚手架立杆受力计算如下：

荷载标准值：

模板、支架架自重：NG1=0.3×1.8×2.4=3.456kN

脚手板主次梁自重：NG2?=?1.65×1.8×2.4=7.128kN

楼板自重(kN)：NG3=25×0.4×1.8×2.4=43.2kN

施工荷载(kN)：NG4=4×1.8×2.4=17.28kN

荷载设计值：

恒载：P1=（3.456+7.128+43.2）×1.3=69.92KN

活载：P2=17.28×1.5=25.92KN

则其单根立杆受力：Q1=P1+P2=95.84KN,取100kN横梁受力如图3 所示。

横梁采用双拼[36b 槽钢，单根梁受力为：

荷载F1=Q1=100kN.

由此计算门字架纵梁弯矩、剪力、挠度情况，具体如图3 所示。

图3 门字架横梁图受力图

强度应力：

正应力根据《钢结构标准》计算：

剪应力根据《钢结构标准》计算：

表1 门字架基本信息

表2 门字架缀件类型

（2）荷载信息

（3）端部约束信息

X-Z 平面内顶部约束类型:简支

X-Z 平面内底部约束类型:简支

Y-Z 平面内顶部约束类型:简支

Y-Z 平面内底部约束类型:简支

Y-Z 平面内计算长度系数:1.00

2.2.2.2 计算结果

（1）截面几何特性

根据《钢结构设计手册（上册）》（第三版）“16 钢材的规格及截面特性”，查表得：

经过23年的努力，程立生升任琼台师范学院党委副书记、校长，官居副厅级。但他逐渐迷失在“权力场”，在做人做事用权上失去底线，8年收受15人贿赂款249.3万元。

表4 门字架全截面

根据《钢结构标准》第8.1.1 条，得：

塑性发展系数γx1: 1.05 塑性发展系数γx2: 1.05

塑性发展系数γy1: 1.00 塑性发展系数γy2: 1.00

（2）材料特性

构件截面的最大厚度:10.20(mm)

抗拉强度:215.00(N/mm2)

抗压强度:215.00(N/mm2)

抗弯强度:215.00(N/mm2)

抗剪强度:125.00(N/mm2)

屈服强度:235.00(N/mm2)

抗拉强度最小值:370.00(N/mm2)

密度:7850.00(kg/m3)

（3）荷载设计值

全柱自重G：1.00×(0.005762×10.000×7850.000×9.81+16×0.000160×7850.000×9.81)=4634.365N=4.634kN

（4）强度信息

σmin/f=0.589 截面到构件顶端的距离: 0.000(m)

σmax/f=0.593 截面到构件顶端的距离: 10.000(m)

最不利位置强度应力按《钢结构标准》公式(8.1.1-1)到构件顶端的距离: 10.000(m)

计算荷载N:207.634kN Mx:40.600kN.m

|σ|/f=|127.402|/215=0.593≤1.00，满足。

（5）稳定信息

①绕X 轴弯曲稳定性验算：

根据《钢结构标准》第7.2.2 条，得：长细比λx=l0x/ix=10.000/0.0899=111.235

轴心受压构件截面分类（按受压特性）: b 类

轴心受压整体稳定系数，根据《钢结构标准》附录D.0.5 计算得：φx=0.486

均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数：φby=1.000

σmin/f=0.861 截面到构件顶端的距离: 0.000(m)

σmax/f=0.872 截面到构件顶端的距离: 10.000(m)

绕X 轴最不利位置稳定应力按《钢结构标准》公式(8.2.1-1)

σ/f=187.431/215=0.872≤1.00，满足。

②绕Y 轴弯曲稳定性验算：

根据《钢结构标准》第7.2.3 条，得：

轴心受压构件截面分类（按受压特性）: b 类

轴心受压整体稳定系数，根据《钢结构标准》附录D.0.5 计算得：φy=0.403

均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数：φbx=1.000

σmin/f=0.853 截面到构件顶端的距离: 0.000(m)

σmax/f=0.862 截面到构件顶端的距离: 10.000(m)

绕Y 轴最不利位置稳定应力按《钢结构标准》公式(8.2.1-3)

σ/f=185.342/215=0.862≤1.00，满足。

2.2.2.3 分析结果

构件安全状态: 强度满足要求，稳定满足要求。

3 门字架施工技术要求

3.1 7 字架预埋件钢板的精度要求较高,侧墙预埋钢板标高控制是要点，浇筑侧墙混凝土前必须复核预埋钢板的尺寸偏差。

3.2 预埋钢板锚勾长度可根据侧墙钢筋层间距进行增长，不得小于580mm。要求预埋钢板锚勾与预埋钢板满焊，不得出现漏焊情况。浇筑侧墙砼前必须复核预埋钢板的尺寸偏差,及时焊接牢固。

3.3 对半成品加工焊缝进行满焊，焊缝高度不得小于10mm，焊缝满足一级焊缝要求。

4 结论

主体结构施工时，为确保施工质量及安全，采取门字架+盘扣式模板支架的方案，缩短了工期25 天，提高了施工效率，加快了现场施工进度，施工效果达到了预期的目的；提前提供盾构机下井空间，加快盾构机安装调试工作，提前完成盾构始发节点目标。