移動裝配式模架在地鐵站洞樁法施工中的應用

張洪軍 馮利華 周翠紅 吳玉鵬,3* 陳佳蕊

(1.中鐵一局集團第二工程有限公司，063004，唐山；2.北京石油化工學院機械工程學院,102617，北京；3.北京工業大學環境與能源工程學院,100124，北京∥第一作者，工程師)

由于城市地面建筑密集、市政管網分布復雜、地面交通量大等因素的影響，目前地鐵車站及區間隧道較多采用暗挖法施工。PBA(洞樁逆作)法就是一種很有代表性的暗挖地鐵車站施工工法[1]。PBA法是在暗挖法的基礎上，結合蓋挖法的特點，在小導洞內施作樁梁體系，共同組成樁、梁、拱的橫向框架受力體系，然后在該體系的保護下進行土體開挖，再施作內部結構[2-3]。文獻[4]以北京地鐵16號線肖家河站為背景，提出一種合并式PBA法，使用了導洞頂縱梁及二襯扣拱技術。傳統的二襯扣拱施工技術存在以下缺點：①每段(倉)結構施工完成后，均需拆除模架體系，造成人力、物力重復投入，施工周期長，占用空間大等；②拼裝和拆卸耗時費力且影響工期；③受力體系轉換慢，不能快速完成二襯扣拱，地表沉降不易控制。文獻[5]結合北京地鐵8號線施工，分析了傳統臺車施工二襯扣拱的弊端，采用了跳倉法的二襯扣拱施工工藝。該工藝采用多套二襯拱架并分節分段拆除，在滿足設計拆除長度的同時可進行多倉鋼筋綁扎和混凝土澆筑。但臺車具有占用空間大、阻礙施工通道等缺點，單部臺車成本高，且不能同時進行多個工作面施工，因此使用臺車將會影響施工周期，不易滿足施工進度目標要求。

移動裝配式模架能實現多個工作面施工，勞動強度低且施工效率高，可在保證高效安全施工的同時順利完成二襯扣拱受力轉換，使車站上方地表、管線及周邊建筑物的沉降保持穩定。本文借鑒臺車的行走機構，實現裝配式模架施工過程的整體移動，減少模板反復拆除和組裝等工序，從而快速進行二襯扣拱施工以減少沉降。使用所提方法后，在澆筑二襯扣拱混凝土完成后順利進行下一段(倉)二襯扣拱施工。本文研究對類似工程施工具有一定的借鑒意義。

1 工程概況

北京某地鐵站為暗挖車站，施工工地沿長春橋東西向布置，主體結構總長為218 m，標準段寬度為24.7 m，車站結構高度為25.73 m，車站埋深為7.5～9.2 m，車站主體結構為地下三層島式站，采用PBA法施工。車站暗挖風險等級為一級且結構斷面非常復雜，二襯扣拱共有11種斷面，其中7處為變截面。該項目不僅存在諸多施工難點，同時施工場地條件十分受限，還要為后續的盾構過站提供條件，施工任務繁重，若不能高質量、高效率地完成二襯扣拱施工，將影響整體通車運營工期節點。

2 移動裝配式模架的組成

地鐵暗挖車站二襯扣拱施工工序剖面示意圖如圖1所示。中拱及邊拱初支貫通后，分段破除導洞側墻，一次破除長度為6 m，鋪設防水層后澆筑中拱及邊拱二襯，中跨隨頂拱澆筑并設置鋼拉桿，中跨拱部二襯先進行施工，與兩邊跨拱部二襯錯開8～12 m，兩側邊拱二襯對稱澆筑。

圖1 地鐵暗挖車站二襯扣拱施工工序剖面示意圖

中跨與邊跨二襯扣拱施工裝配式模架分別如圖2 a)和圖2 b)所示，其主要組成有鋼模板、拱架、支撐、移動軌道、滑輪、縱向支撐、千斤頂、橫撐、拱架縱向鋼管連接、拱架橫向支撐、橫梁以及導洞初支側墻。

圖2 二襯扣拱施工裝配式模架示意圖

采用4 mm厚鋼板作為弧面鋼模板，采用10號工字鋼作為弧面模板鋼拱架和鋼拱架豎向支撐，采用20號工字鋼作為裝配式模架移動軌道與縱向支撐，鋼滑輪作為裝配式模架移動體系，20 t千斤頂作為裝配式模架緊固和調節系統。拱架縱向與橫向支撐均采用φ48 mm×3.6 mm鋼管，其中橫向支撐采用22號工字鋼支放于導洞初支側壁的直墻上。縱向支撐將鋼拱架沿縱向連接成為整體，拱架橫向支撐及頂托將裝配式模架固定在頂縱梁上，同時采用14號工字鋼作為鋼拱架下部橫梁，即整個裝配式模架的支撐受力桿件。實際施工過程中，沿用原導洞初支側墻，一般預留2 m(高度可根據實際施工的需要進行調整)作為千斤頂與移動軌道橫撐的豎向支撐受力結構。

3 現場施工過程

施工現場照片如圖3所示。初支扣拱開挖完成后先破除2號、3號小導洞(見圖3 a))的側壁臨時支護結構(見圖3 b))，破除長度為7 m，兩導洞側壁預留千斤頂頂升支撐直墻(導洞初支側墻)，直墻高度設置需考慮千斤頂的頂升高度。施作二襯扣拱防水層，然后在導洞側壁預留直墻上部設置橫向移動軌道支撐桿(橫撐)，并在導洞側壁直墻頂部安裝千斤頂，千斤頂上下采用10 mm厚鋼板作為支撐墊板。在橫向移動軌道支撐桿上安裝移動軌道，移動軌道需保證相互平行。同時,在千斤頂上方安裝裝配式模架縱向支撐，縱向支撐上部按750 mm間距安裝鋼拱架，在橫梁的底部安裝滑輪，拼裝弧面鋼模板，檢查模板及鋼拱架拼接質量，保證裝配式模架縱向受力穩定。二襯扣拱鋼筋綁扎完成后，使用千斤頂將裝配式模架升至設計位置，并進行緊固和調平，裝配式模架組裝保證并支護體系穩定(見圖3 c))。

圖3 施工現場照片Fig.3 Photos of construction site

整個模板支架加固完成后澆筑二襯扣拱混凝土，二襯扣拱混凝土達到設計強度后，進行下一段(倉)二襯扣拱施工。將下一段(倉)的移動軌道支撐橫桿、移動軌道和千斤頂安裝完成，本段(倉)裝配式模架千斤頂回落，滑輪落在移動軌道上，采用倒鏈進行牽引并推動整個裝配式模架體系，平移至下一施工段進行施工。中跨二襯扣拱施工完成2段(倉)(12 m)后繼續施工第3段(倉)，兩邊跨二襯扣拱開始施工，施工方法同中跨二襯扣拱。

4 施工效果分析

可移動裝配式模架能保證多個工作面同時施工，勞動強度低且施工效率高，能夠滿足目標要求。每段二襯扣拱施工周期為7.5 d，節省了施工工期。施工過程中，各工序銜接緊密、多方協調，采取多項質量控制措施以滿足設計和規范要求。

前期論證階段對施工周期與沉降量進行了理論計算，計算出使用移動裝配式模架的地表沉降量為15.00 mm，使用傳統施工法的地表沉降量為25.00 mm。在施工過程中嚴格對沉降量進行控制，監測了16個燃氣管測點沉降量的變化量與變化率，如表1所示。由表1可知，各監測點均為安全狀態，最大沉降量為12.71 mm。

表1 測點沉降量監測數據表Tab.1 Monitoring data of measuring points settlement

5 結語

該工地施工工期緊，借鑒臺車的施工方式，根據現有技術進行了施工步驟和模架體系創新，完成了可移動模架二襯扣拱施工，對施工過程的沉降情況進行了監測。

1) 通過利用鋼模板、支架、滑輪、移動軌道和千斤頂等配件組裝成了裝配式模架體系，只需第1段(倉)二襯扣拱施工時進行組裝，預留導洞初支側壁直墻段作為模架的下部支撐體系、千斤頂和移動軌道的豎向支撐受力結構。

2) 通過移動軌道將組裝完成的整體模架體系移動至下一段施工，避免了每段混凝土澆筑均需搭設和拆除模架，并能合理利用小導洞側壁作為支護結構，縮小破除范圍，減少了施工投入，有效提高了二襯扣拱的施工效率。

3) 可移動模架施工過程中對沉降量進行了嚴格的控制，所測點沉降量的變化量與變化率均為安全狀態，最大沉降量為12.71 mm，保證了施工安全。