淺析地鐵蓋挖車(chē)站施工中鋼鋪蓋梁的應(yīng)用

馮自紅

（八冶建設(shè)集團(tuán)有限公司，甘肅 金昌 737100）

1 引言

城市軌道交通現(xiàn)已成為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分，越來(lái)越多的地鐵車(chē)站修建于交通繁忙、建筑物密集、地下管線縱橫交錯(cuò)的城市繁華地區(qū)和交通繁忙地段，使車(chē)站施工面臨既要保證工期同時(shí)又不能對(duì)交通、環(huán)境產(chǎn)生太大影響的矛盾中。

蓋挖法施工中鋼鋪蓋量的應(yīng)用具有施工方便、施工工期短、造價(jià)低、地面交通干擾少、有利于環(huán)境保護(hù)等諸多優(yōu)越性，已成為當(dāng)今國(guó)內(nèi)外在交通繁忙的市中心區(qū)修建地鐵車(chē)站采取的一種有效方法。本文就蓋挖法鋼鋪蓋梁在蘭州軌道交通2 號(hào)線公交五公司地鐵站中的應(yīng)用狀況作一介紹。

蘭州城市軌道交通2 號(hào)線公交五公司地鐵站，通過(guò)蘭州鐵道設(shè)計(jì)院、八冶建設(shè)集團(tuán)和石家莊鐵道學(xué)院三方合作，在地鐵站圍護(hù)結(jié)構(gòu)中提出了鋼鋪蓋梁替代傳統(tǒng)鋼筋砼鋪蓋板的設(shè)計(jì)方案，目前工程正在實(shí)施階段。

2 概述

公交五公司站為蘭州市城市軌道交通2 號(hào)線一期工程中間車(chē)站，位于火車(chē)站東路、紅星巷和排洪南路路口西側(cè)，蘭州公交集團(tuán)第五客運(yùn)公司前，沿火車(chē)站東路呈東西向布設(shè)于道路下方。

公交五公司站采用地下兩層雙柱三跨的結(jié)構(gòu)形式，車(chē)站主體為現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱形框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)外設(shè)置全外包防水層。車(chē)站主體長(zhǎng)度350.40m，標(biāo)準(zhǔn)段寬21.60m，總高15.24 米，結(jié)構(gòu)底板埋深約19.224m（盾構(gòu)加深段底板埋深約為20.454m），中心里程處頂板覆土厚約4.019m。車(chē)站在火車(chē)站東路南側(cè)設(shè)兩個(gè)出入口，在車(chē)站南北兩側(cè)各設(shè)置一組風(fēng)亭。車(chē)站采用明挖順做法（半幅鋪蓋）施工，根據(jù)總體籌劃，車(chē)站西端為盾構(gòu)始發(fā)，東端為盾構(gòu)吊出。圍護(hù)結(jié)構(gòu)為573 根A800mm，長(zhǎng)度平均26m的鋼筋砼灌注樁，鋪蓋系統(tǒng)為40 根中間鋼立柱樁和124塊12m×3m 鋼鋪蓋板組成的鋼結(jié)構(gòu)體系。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)體系示意圖

3 鋼鋪蓋梁體系概述

3.1 鋪蓋梁系統(tǒng)特點(diǎn)

設(shè)計(jì)鋪蓋梁的特點(diǎn)：安全可靠、梁高低、可重復(fù)利用（租用時(shí)費(fèi)用低）、鋪蓋速度快、拆裝方便、中間柱跨度大 （對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)物影響小）、路面質(zhì)量好。

主要優(yōu)點(diǎn)是：

1）用標(biāo)準(zhǔn)型材，再加工制造的費(fèi)用少成本低；

2）系統(tǒng)組件儲(chǔ)運(yùn)組裝方便；

3）鋼度大，變形小，路面質(zhì)量好，經(jīng)久耐用；

4）主承重橫梁建筑高度小于1000mm，基坑敞挖較淺時(shí)間較短，有利于第一道鋼支撐架設(shè)、交通恢復(fù)及兩側(cè)支護(hù)樁的變形控制；

5）可方便地預(yù)留出土或下料口；

6）臨時(shí)立柱的數(shù)量少，間距達(dá)9m。

3.2 鋪蓋梁體系設(shè)計(jì)方案介紹

3.2.1 總體布置特點(diǎn)

冠梁、第一道橫撐和鋪蓋梁形成立體框架結(jié)構(gòu)；鋪蓋梁直接置于冠梁和縱梁上；鋪蓋梁之間連接使各片鋪蓋梁共同受力。

3.2.2 各部分說(shuō)明

1）臨時(shí)立柱

（1）采用直徑φ=800mm×16mm 圓螺旋鋼管；

（2）承擔(dān)支撐縱梁的作用，柱高小于20m，間距9m；

（3）灌注樁中插入立柱。

2）縱梁

（1）承擔(dān)鋪蓋梁傳遞的荷載，與冠梁、混凝土橫撐形成立體框架結(jié)構(gòu)；

（2）截面形式為1000mm×1000mm 矩形鋼筋混凝土截面；

（3）結(jié)構(gòu)形式為連續(xù)梁，等跨度、跨度9m。

3）鋪蓋梁

（1）承擔(dān)汽車(chē)荷載，結(jié)構(gòu)形式為鋼板梁；

（2）跨度分為11m、12.5m、14m 和15m 共4 種，其中11m 梁可接長(zhǎng)至12.5m，以11m 梁為主，12.5m 和14m 梁用于路口，15m 梁用于始發(fā)井；

（3）梁寬均為3m，梁高均為950mm，鋼材Q345qD。

3.2.3 各部分計(jì)算簡(jiǎn)要說(shuō)明

荷載：城-A

車(chē)道數(shù)量：3 車(chē)道

計(jì)算軟件MIDAS/CIVIL

計(jì)算結(jié)果：等效應(yīng)力小于材料容許應(yīng)力，撓度小于跨度的1/400。

4 鋪蓋梁體系施工

4.1 施工工藝流程

圖2 施工工藝流程圖

4.2 施工工序

圖3 預(yù)埋件設(shè)計(jì)示意圖

4.2.1 預(yù)埋件施工

按圖所示設(shè)計(jì)預(yù)埋件的位置：

4.2.2 安裝準(zhǔn)備階段

1）復(fù)檢基坑平面尺寸及預(yù)埋件位置尺寸；

2）復(fù)檢所有蓋梁在蓋梁上的安裝位置水平標(biāo)高，確保高差不超過(guò)2mm。復(fù)檢兩處縱梁在蓋梁上的安裝位置水平標(biāo)高，確保高差不超過(guò)2mm。否則，砂漿找平；

3）復(fù)檢支撐立柱安裝位置尺寸，確保偏離中心小于5mm。否則，報(bào)設(shè)計(jì)方處理。

4.2.3 正式安裝階段

1）澆筑縱梁

縱梁為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，連續(xù)澆筑，長(zhǎng)度與鋪蓋區(qū)域行車(chē)方向長(zhǎng)度一致。縱梁上預(yù)埋螺栓，其要求和間距與在冠梁上的預(yù)埋件一致。

2）安裝蓋梁

單個(gè)蓋梁安裝：一端直接擱置在冠梁上兩個(gè)預(yù)埋件之間，蓋梁底板與冠梁之間墊15mm 厚油毛氈，然后將蓋梁現(xiàn)場(chǎng)用焊接卡件固定。

拆除方法：松開(kāi)預(yù)埋件4 個(gè)地腳螺栓，翹取預(yù)埋鋼板及卡件。

3）蓋梁之間的聯(lián)結(jié)

第一片蓋梁就位并鎖定好兩端以后，即可安裝第二片蓋梁，鎖定方法同第一片。

第二片蓋梁就位并鎖定好兩端以后，應(yīng)立即將兩片蓋梁進(jìn)行聯(lián)結(jié)。

4.2.4 鋪筑瀝青混凝土路面

蓋梁上鋪15cm 厚的混凝土瀝青或混凝土路面，形成與前后搭接路面相同的路面結(jié)構(gòu)。為保證瀝青路面的可靠性和耐久性，在蓋梁頂面橫路面方向（即垂直行車(chē)方向）設(shè)置50#槽鋼作為“剪力鍵”。

5 鋼鋪蓋梁、鋼立柱樁的制作安裝

鋼制鋪蓋梁為Q345 橋梁鋼，梁尺寸為12m（長(zhǎng)）×3m（寬）×0.95m 高，單體重量8.7 噸。制作工藝：材料試驗(yàn)→放樣→剪切→坡口→組焊→打磨→油漆→成品。制作過(guò)程中均在鋼結(jié)構(gòu)加工廠完成。現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，板廠運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，70T 汽車(chē)吊安裝并連結(jié)。

鋼立柱樁位A800mm，壁厚16mm 的普通鋼板在鋼管廠訂制，9m 每節(jié)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，雙面坡口組焊成平均20m長(zhǎng)一根，施工時(shí)用旋挖鉆機(jī)成孔后，由50T 汽車(chē)吊吊樁入孔，定位準(zhǔn)確后，管樁周?chē)眉?xì)砂填實(shí)固定。

6 鋼鋪蓋、砼鋪蓋之對(duì)比

城市軌道交通地鐵站半鋪蓋施工是設(shè)計(jì)圖紙中通用作法。采用鋼鋪蓋蓋體系，還是鋼筋砼結(jié)構(gòu)體系，從穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟(jì)性要綜合考慮。

鋼筋砼半鋪蓋體系，從綁筋、支模、澆灌砼、養(yǎng)護(hù)至站體施工完成全部拆除，要使用大量的機(jī)械和勞動(dòng)力，最后還要花大量費(fèi)用運(yùn)到棄土場(chǎng)，工程成本必然會(huì)加大，且污染環(huán)境。

鋼結(jié)構(gòu)半鋪蓋體系，施工中安裝、拆卸方便，可重復(fù)周轉(zhuǎn)使用，存儲(chǔ)費(fèi)用低，報(bào)廢后可回收，節(jié)約資源，工程成本降低。雖然一次投入較大，但對(duì)于一個(gè)城市乃至其他城市地鐵建設(shè)施工成本會(huì)大大降低。

同一地鐵站，兩種鋪蓋系統(tǒng)的成本對(duì)比見(jiàn)表1。

7 專利

城市軌道交通地鐵站鋼鋪蓋梁體系，由石家莊鐵道學(xué)院，蘭州鐵道設(shè)計(jì)院和八冶建設(shè)集團(tuán)聯(lián)合研發(fā)，已獲國(guó)家專利。

通過(guò)以上兩種結(jié)構(gòu)體系的成本分析，我們的結(jié)論是：鋼鋪蓋梁體系經(jīng)濟(jì)、方便、縮短施工工期，是城市軌道建設(shè)中不可或缺的新工藝。

表1 混凝土鋪蓋與鋼鋪蓋對(duì)比分析