混凝土導臺在盾構(gòu)過風井施工中的應用

趙 東 平

(中交二公局第三工程有限公司，陜西 西安 710016)

混凝土導臺在盾構(gòu)過風井施工中的應用

趙 東 平

(中交二公局第三工程有限公司，陜西 西安 710016)

以南京市軌道交通4號線盾構(gòu)過風井施工為例，采取了混凝土導臺施工方案，并闡述了混凝土導臺的技術(shù)原理，從測量放線、預埋鋼筋、模板安裝、混凝土澆筑等方面，提出了具體的施工方法及質(zhì)控措施，達到了縮短工期、降低工程造價、消除安全隱患的效果。

軌道交通，風井，混凝土導臺，鋼托架

1 工程概況

南京市軌道交通4號線工程某標段區(qū)間風井主體分為單層和雙層結(jié)構(gòu)，單層段結(jié)構(gòu)長8.6 m，寬14.45 m，基坑深約為13.4 m；雙層段結(jié)構(gòu)長39.4 m，寬16.9 m～23.4 m，其中盾構(gòu)接收區(qū)主體結(jié)構(gòu)長24.2 m，寬16.9 m，基坑深約為20.1 m～21.8 m。端墻內(nèi)邊凈距為15.3 m，厚0.8 m，風井處線路平曲線是半徑為1 000 m的圓曲線，洞門鋼環(huán)內(nèi)徑為6 600 mm。本區(qū)間采用φ6 140 mm 鉸接式土壓平衡盾構(gòu)機進行過風井施工。區(qū)間風井主體結(jié)構(gòu)平面圖見圖1。

2 技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢分析

目前盾構(gòu)過風井主要利用鋼托架或混凝土導臺，要根據(jù)實際情況進行選擇。

2.1 鋼托架施工方案

在風井主體施工完成后，利用吊車、葫蘆等吊裝鋼托架，因為風井內(nèi)不足以放置兩個鋼托架(每個托架長約9 m)，所以采用延長托架的方法進行施工。

2.2 混凝土導臺施工方案

具備條件后現(xiàn)澆混凝土導臺，在導臺中預埋用于固定鋼軌的鋼板，盾構(gòu)接收前根據(jù)其姿態(tài)焊接鋼軌，在混凝土導臺上進行盾構(gòu)接收、空推、始發(fā)等后續(xù)施工。

混凝土導臺施工示意圖見圖2。

根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟分析(見表1)，該工程采用混凝土導臺施工。

3 混凝土導臺技術(shù)原理

3.1 技術(shù)原理

在混凝土導臺上設置預埋鋼板，鋼板縱向間距為1 m，為防止盾構(gòu)始發(fā)或者接收時軌道位置偏高，預埋鋼板尺寸設置為250 mm×250 mm，便于根據(jù)盾構(gòu)接收姿態(tài)調(diào)整軌道中心距，最終使盾構(gòu)機達到既定位置。預埋鋼板有3個作用：1)固定軌道；2)通過卡環(huán)連接鋼絲繩，達到箍緊管片的目的；3)用于焊接支點，結(jié)合千斤頂和手拉葫蘆等調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)。

表1 兩種施工方法的技術(shù)經(jīng)濟分析

序號項目鋼托架混凝土導臺1工期鋼托架下井、就位及拆除都比較困難,對工期影響較大工序簡單,施工方便,導臺無需拆除,對工期影響較小2成本需吊裝及拆卸托架,增加了較多的措施費混凝土導臺為風井鋪軌回填混凝土的一部分,后期可減少回填量3安全風井頂板和中板預留口尺寸小且錯位,吊裝鋼托架存在安全隱患只需要吊鋼筋和模板,風險較小4施工難度由于鋼托架較長,需進行加長處理,且兩個預留口小錯位,施工難度大直接通過地泵澆筑混凝土,施工難度較小5精度要求鋼托架為一個整體,便于調(diào)整,保證托架質(zhì)量即可保證精度要求對預埋鋼板的精度要求很高,成型后難以調(diào)整6適合范圍適合曲線半徑較小的區(qū)間,可隨盾構(gòu)一起平移,能滿足本工程需要適合曲線半徑較大的曲線,不可平移,能滿足本工程需要

3.2 受力驗算及鋼筋配置

該盾構(gòu)機總重260 t，重力N1=260×1 000×10=2 600 000 N。軌道對單側(cè)混凝土產(chǎn)生的壓力N=N1/2/sin60°=1 501 154.7 N，C30混凝土抗壓強度P=30 MPa，所需接觸面積S=N/P=1 501 154.7/30 000 000×1 000 000=50 038.5 mm2，與盾構(gòu)機接觸長度L1=8 305 mm，理論上軌道與混凝土接觸寬度為D=S1/L1=50 038.5/8 305=6.0 mm，小于鋼軌實際寬度(114 mm)，滿足條件。假設最不利的情況下，僅有兩根系梁受力，對系梁的拉力N2=N1×tan30°=1 501 154.7 N，系梁配筋極限狀態(tài)面積A(s)=(N2/2)/360=2 084.94 mm2，在動荷載情況下，系梁配筋極限狀態(tài)面積A(s′)= 2 084.94 mm2×1.4=2 918.92 mm2,系梁抗拉區(qū)的配筋率ρ=2 918.92/600×600=0.8%。混凝土軌道基礎(chǔ)中的鋼筋均按此配筋率計算，系梁四個角點共配置4Φ28的鋼筋(HRB400),上下共布置4Φ14的鋼筋(HRB400),腰部共布置4Φ14的鋼筋(HRB400),立柱主筋為4Φ28的鋼筋(HRB400)，斜柱主筋為4Φ28的鋼筋(HRB400)。梁、柱主筋錨固長度均為37d，箍筋間距200 mm，采用Φ10的鋼筋(HPB300)，倒角鋼筋采用Φ14的螺紋鋼(HRB400)，間距200 mm。預埋鋼板上采用4Φ28的鋼筋塞焊，錨固長度為37d。混凝土導臺橫剖面及配筋見圖3。

4 混凝土導臺施工總體思路

1)測量放線。

根據(jù)加密的導線點將導臺結(jié)構(gòu)的軸線放出，再根據(jù)軸線點放出細部結(jié)構(gòu)大樣，復核無誤后進行下道工序的施工。同時根據(jù)加密的水準點將每層的控制標高用紅油漆三角點標于風井主體結(jié)構(gòu)上，再根據(jù)三角點控制標高。

2)預埋鋼筋。

進行風井底板施工時，按照圖紙要求預埋斜柱、立柱的主筋，導臺預埋鋼筋均為Φ14的螺紋鋼，同時要將風井預埋鋼筋安裝好。另外，在遠離側(cè)墻一側(cè)預埋Φ28的螺紋鋼地錨，作為模板支撐的預埋件。

3)綁扎導臺基礎(chǔ)鋼筋，安裝預埋鋼板。

風井主體結(jié)構(gòu)施工完成且拆除腳手架之后，根據(jù)測量數(shù)據(jù)綁扎梁、柱的鋼筋，確定導臺中預埋鋼板的標高及位置，安裝和固定好預埋鋼板。同時將風井建筑結(jié)構(gòu)中的預埋鋼筋安裝好，保證預埋筋高出混凝土導臺，且預留長度滿足要求。

4)安裝模板支架。

a.導臺外立面模板采用從側(cè)墻上拆卸下來的鋼模板，用60 mm×100 mm方木作為次龍骨，間距200 mm；100 mm×100 mm方木作為主龍骨，間距600 mm。靠風井側(cè)墻一端結(jié)合碗扣式腳手架組合成模板體系，內(nèi)外肋用碗扣式腳手管橫向頂托固定。另一側(cè)支撐采用φ48×3.5 mm鋼管斜向支撐在主龍骨上，斜向支撐每個立面雙排布置，一端頂在主龍骨上，另一端頂在100×100的方木上，方木靠在地錨上。b.在現(xiàn)場根據(jù)圖紙尺寸配制模板，斜角模板采用18 mm厚竹膠板，背楞采用100 mm×100 mm方木，將模板加工成整體，底板面靠近斜角的部位設置200 mm寬的壓漿板。采用與結(jié)構(gòu)鋼筋相連的預埋鋼筋固定模板，預埋鋼筋縱向間距1 m。模板拆除時，割下鋼筋上方的固定節(jié)，向上將模板撬出。

5)混凝土澆筑。

鋼筋和模板均驗收合格后澆筑與風井鋪軌填充混凝土標號一致的C30商品混凝土，考慮風井預留孔洞互相錯位的影響，采用地泵進行混凝土的輸送施工。施工時保證下一層混凝土與上一層之間的間隔時間不大于1.5 h，嚴格控制在混凝土初凝時間以內(nèi)。混凝土的振搗從下端開始，逐漸上移，每次振搗高度不超過50 cm。混凝土澆筑成形后在初凝前用鐵滾筒、長刮尺等控制標高及平整度，最后用抹子收面，以防止產(chǎn)生收縮裂縫。

6)安裝軌道時對盾構(gòu)機的接收姿態(tài)進行測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)適當進行調(diào)整。

5 質(zhì)量控制措施

5.1 質(zhì)量控制的必要性

盾構(gòu)導臺用于盾構(gòu)在風井中接收、空推和始發(fā)施工過程中，澆筑完成后很難再調(diào)整，其施工質(zhì)量影響盾構(gòu)姿態(tài)，關(guān)系到整個施工過程能否順利進行，所以控制混凝土導臺的施工質(zhì)量非常重要。

5.2 控制措施

1)測量控制。

根據(jù)測量導線情況，在風井底板上預埋鋼筋，設置測量點，待風井主體結(jié)構(gòu)完成后，通過地面測量控制點進行校核，再利用這些點進行導臺鋼筋、預埋件及模板的安裝和校核施工。

2)鋼筋加工及安裝質(zhì)量控制。

鋼筋綁扎過程中，根據(jù)設計圖紙布設各種預埋鋼筋、鋼板，并對其位置進行復測，以確保定位的準確性，而后采取有效措施(焊接、支撐、加固等)進行定位，以防止預埋件在混凝土澆筑過程中變形或移位。交叉點鋼筋綁扎避免鋼筋頂擠移位，與風井預埋鋼筋發(fā)生沖突時，適當避讓。

3)模板腳手架質(zhì)量控制。

模板采用從側(cè)墻上拆卸下來的鋼模，擇優(yōu)選擇拆卸下來符合要求的腳手管進行施工，達到提高施工質(zhì)量和減少措施費的目的。

4)混凝土施工質(zhì)量控制。

本次使用地泵澆筑導臺混凝土，施工時輸送管伸至導臺的模板內(nèi)，輸送管口距澆筑面的距離不大于2 m，混凝土振搗采用插入式振搗的方法，振搗時避免影響鋼筋。

6 實施效果分析

經(jīng)計算，導臺所需的鋼筋量約為3 t，混凝土用量約為78 m3，而混凝土則作為鋪軌回填的一部分，相對于鋼托架運輸和安拆來說，大大降低了成本。混凝土導臺鋼筋綁扎及預埋件安裝耗時1 d，支模及預埋件調(diào)整所需時間1 d，澆筑混凝土耗時0.5 d，總計2.5 d時間可完成全部施工，且投入的工、料、機都較少。

7 結(jié)語

澆筑混凝土導臺的施工方法，解決了鋼托架吊裝和拆卸困難的問題，可操作性更強，在縮短工期、減少安全隱患，降低工程造價等方面效果顯著，有推廣使用的價值。

[1] 李振濤.基于abaqus平臺的盾構(gòu)過站導臺應力分析[J].安徽建筑，2013,20(1):65-66.

[2] 董國君，馬德勝.盾構(gòu)機整體過站技術(shù)[J].城市建設理論研究(電子版)，2011(35)：79-81.

[3] 徐錦飛.地鐵工程中大直徑盾構(gòu)穿越中間風井施工技術(shù)[J].上海建設科技，2012(5)：1-3.

On application of concrete guide platform in construction of shield wind well construction

Zhao Dongping

(No.3EngineeringCo.,Ltd,No.2Bureau,CCCC,Xi’an710016,China)

Taking the shield wind well construction along No.4 Line of Nanjing rail traffic as the example, the paper adopts the construction scheme for the concrete guide platform, illustrates the technical principle, and points out the construction method and quality control measures form the measurement lining, pre-burial reinforcement, model installation, and concrete grouting, so as to shorten the construction period, lower the engineering cost, and eliminate the hidden hazards.

rail traffic, wind well, concrete guide platform, steel bracket

1009-6825(2017)02-0177-03

2016-11-03

趙東平(1979- )，男，工程師

U455

A