地鐵車站軌頂風(fēng)道鋼結(jié)構(gòu)臺車法施工技術(shù)

范芳珍FAN Fang-zhen

（北京鐵研建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，佛山 528000）

1 工程概況

創(chuàng)意園站為佛山三號線的第三座車站，站位設(shè)于碧桂公路與規(guī)劃路交叉口西北側(cè)，順德第一中學(xué)河涌北側(cè)的地塊內(nèi)。軌頂風(fēng)道從車站4 軸～30 軸，其中4 軸～18 軸為單風(fēng)道結(jié)構(gòu)，18 軸～30 軸為雙風(fēng)道結(jié)構(gòu)，軌頂風(fēng)道典型橫截面，軌頂風(fēng)道結(jié)構(gòu)厚度0.2m，結(jié)構(gòu)尺寸為3.65*1.2m。

2 施工重難點

創(chuàng)意園站為雙向盾構(gòu)始發(fā)車站，軌頂風(fēng)道是地鐵車站通風(fēng)系統(tǒng)中重要的內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)件，懸掛于車站中板和結(jié)構(gòu)側(cè)墻的交界位置，受限于結(jié)構(gòu)空間和其所處位置的特殊性，一般不與車站主體同時澆筑。盾構(gòu)施工的列車編組運行于車站底板上，正好位于軌頂風(fēng)道設(shè)計位置的下方，不可避免的與軌頂風(fēng)道施工存在相互影響。傳統(tǒng)技術(shù)方案一般在車站盾構(gòu)區(qū)間隧道施工完成后再搭設(shè)滿堂腳手架作為施工支撐體系，工期一般需3 個月，造成整體工期太長，無法滿足實際施工工期要求。

3 施工工藝與實施過程

為解決這一空間矛盾，項目部通過理論設(shè)計計算結(jié)合實際施工，研究并制作了鋼結(jié)構(gòu)臺車及上部模板支架，利用鋼結(jié)構(gòu)承載能力強及鋼構(gòu)下部凈空滿足通行的作用，解決了軌頂風(fēng)道施工用模板支架，傳統(tǒng)滿堂支架拆搭任務(wù)繁重，與盾構(gòu)施工沖突等諸多問題，確保了軌頂風(fēng)道結(jié)構(gòu)施工安全。

為了滿足軌頂風(fēng)道與區(qū)間盾構(gòu)掘進同期施工，軌頂風(fēng)道采用雙層模板支架體系，其中下層體系采用鋼桁架結(jié)構(gòu)作為下層模板支撐系統(tǒng)，上層則采用扣件式鋼管腳手架作為軌頂風(fēng)道直接接觸模板支架系統(tǒng)。

3.1 軌頂風(fēng)道臺車主要構(gòu)件

軌頂風(fēng)道施工用臺車主要采用雙拼25b 工字鋼、雙拼20 槽鋼以及雙拼16b 槽鋼作為主要構(gòu)件材料，所有鋼材材質(zhì)均為Q345 鋼。單個臺車長7.5m，寬5.08m，下部單側(cè)采用4 個，30cm 鑄鋼輪作為走行裝置，臺車整體高4m。計劃左右線各投入臺車2 臺。軌頂風(fēng)道臺車材料用量見表1。

表1 軌頂風(fēng)道臺車材料用量 （單個）

①底縱梁：臺車底部采用長度7.5m 雙拼25b 工字鋼作為主要承重梁，雙拼工字鋼內(nèi)間隔1.5m 設(shè)置一道加勁肋，臺車兩側(cè)縱梁間距3.93m；

②立柱：臺車立柱采用高度3.2m 雙拼20 槽鋼，槽鋼間間隔1m 設(shè)置一道加勁肋，臺車單側(cè)設(shè)置5 根立柱，立柱間凈距1.5m；

③連系梁：為確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，立柱間設(shè)置連系梁，連系梁采用雙拼16b 槽鋼，豎向間隔0.9m 設(shè)置一道，單側(cè)一共設(shè)置4 道；

④頂橫梁：臺車頂板橫向設(shè)置5 道橫梁，橫梁采用雙拼25b 工字鋼，凈距1.5m，單根橫梁長5.08m，一側(cè)懸挑0.1m，另一側(cè)懸挑0.9m；

⑤斜撐：為確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在頂橫梁與立柱間設(shè)置斜撐，斜撐采用雙拼16b 槽鋼，由頂梁下第一根連系梁中心位置45°角延伸至頂梁下部；

⑥行走裝置：行車輪安裝在底縱梁下方，采用LD300的φ300mm 鑄鋼輪，每節(jié)臺車配置8 個行車輪。軌道采用80#槽鋼，倒扣于結(jié)構(gòu)底板上，以膨脹螺栓固定。支座采用300mm×300mm×300mm 木方，在軌頂風(fēng)道施工階段墊在行走梁下方，以減小裝置輪壓，并起到固定作用，防止裝置位移；

⑦防護欄桿：在臺車遠離結(jié)構(gòu)側(cè)墻側(cè)設(shè)置高1.2m 防護欄桿，防護欄桿采用3cm 角鋼焊接與頂部連系梁上；

⑧人行上下通道：臺車不靠側(cè)墻側(cè)第一榀立柱間設(shè)為上下通道，通道采用連系梁材料制作，將第1、2 根立柱間連系梁直接增加一道連系梁。

3.2 主要施工方法及工藝

以保證工程質(zhì)量為前提，根據(jù)軌頂風(fēng)道的結(jié)構(gòu)長度及結(jié)構(gòu)的形狀來確定分塊長度及施工縫的部位，以利于其結(jié)構(gòu)施工的展開。軌頂風(fēng)道結(jié)構(gòu)采用分段分部施工，施工分段原則上在兩個臺車長度以內(nèi)，一次澆筑約12m，一次投入4 個臺車，南北側(cè)軌頂風(fēng)道同時施工。軌頂風(fēng)道的吊墻及底板一次澆筑完成，不再留設(shè)水平施工縫。

3.3 臺車制作及吊裝

提前在地面將臺車制作好，按臺車結(jié)構(gòu)圖紙精確下料，雙拼構(gòu)件應(yīng)焊接牢固，構(gòu)件內(nèi)部應(yīng)加設(shè)加勁肋板。臺車各結(jié)構(gòu)部件采用E55 型焊條焊接，四周滿焊，制作完成后需仔細檢查各連接點焊接質(zhì)量，不得漏焊、缺焊。為便于施工吊裝，臺車上防護欄桿不在地面焊接，待臺車下井后在車站內(nèi)焊接完成。

臺車加工制作完成后先采用25t 汽車吊將臺車吊至門吊起吊范圍內(nèi)，再由門吊從端頭井吊至底板上。單節(jié)臺車總重約7.8t，為確保吊裝安全，吊裝采用4 根直徑為24mm 單根長9m，抗拉強度為1770N/mm2的鋼絲繩4 點起吊，卸扣采用12t 卸扣。起吊吊點設(shè)置在頂橫梁四周邊角。臺車吊裝就位后在車站內(nèi)部焊接防護欄桿，欄桿采用3cm 角鋼制作，高1.2m，沿臺車縱向臨空側(cè)布置，欄桿立柱間距60cm 一道布置，縱向設(shè)置3 道欄桿。圖1 為臺車吊裝俯視圖。

圖1 臺車吊裝俯視圖

臺車吊裝就位后，先在臺車面層沿縱向鋪設(shè)12#工字鋼，工字鋼間距900mm，工字鋼與臺車結(jié)構(gòu)點焊，工字鋼上沿臺車橫向布置50mm*50mm 方鋼管，鋼管間距150mm，鋼管上再滿鋪木模板，模板與方鋼管采用鋼釘連接牢固。圖2 為臺車上模板鋪設(shè)示意圖。

圖2 臺車上模板鋪設(shè)示意圖

3.4 臺車上模板支架

臺車面板鋪設(shè)完成后，再在面板上起扣件式鋼管支架，支架搭設(shè)應(yīng)按立桿、橫桿、斜桿的順序逐層搭設(shè)。底層水平框架的縱向直線度應(yīng)≤L/200；橫桿間水平度應(yīng)≤L/400。每步縱橫向水平桿與立桿應(yīng)通過扣件連接緊固。支架全高的垂直度應(yīng)小于L/500；最大允許偏差應(yīng)小于100mm。

車站標(biāo)準(zhǔn)段軌頂風(fēng)道均使用臺車作為底層支撐系統(tǒng)，臺車面板上采用扣件式鋼管腳手架，面板均采用厚15mm木模板，扣件式支架采用A 型Φ48×3.2 鋼管支架，兩類典型截面上支架立桿縱向間距1200mm，橫向間距900mm，其中，在軌頂風(fēng)道內(nèi)隔墻或側(cè)壁下橫向加設(shè)一根立桿以確保側(cè)壁下立桿承載能力滿足要求。由于臺車上部距離軌頂風(fēng)道底板凈高僅有945mm，因此支架僅設(shè)置兩道水平桿件，底層水平桿距離臺車面板150mm，頂層水平桿與底層水平桿400mm。具體支撐參數(shù)設(shè)計如表2 所示。

表2 板支撐參數(shù)設(shè)計表

由于架體整體低矮，因此架體縱向不再設(shè)置斜桿，架體橫向每隔3 跨設(shè)置一道斜桿。

3.5 施工流程

準(zhǔn)備工作→測量放線→臺車吊裝→鋪設(shè)臺車上層模板→搭設(shè)軌頂風(fēng)道支撐架→鋪設(shè)底模板→鋼筋綁扎→安裝側(cè)壁內(nèi)、外模板→澆筑軌頂風(fēng)道砼→砼達到規(guī)定強度后拆模。

對未預(yù)留澆注孔的部分，計劃施工前在中板上每隔2m 鉆一φ50mm 的澆筑振搗孔（鉆孔時盡量避免傷害中板主筋），澆筑的砼在保證強度的前提下，盡量采用小粒徑粗骨料、大坍落度的混凝土。為保證混凝土的密實度，在風(fēng)道側(cè)墻模板預(yù)留振搗孔，待振搗到位后迅速封堵?；炷敛鹉：螅泳o對澆筑不飽滿、混凝土收縮產(chǎn)生的月牙形縫修補、注漿處理。

4 成效分析

采用鋼結(jié)構(gòu)臺車作為軌頂風(fēng)道支撐架體施工工法，成功實現(xiàn)了區(qū)間盾構(gòu)與軌頂風(fēng)道結(jié)構(gòu)同期施工目的，并提出了軌頂風(fēng)道結(jié)構(gòu)施工成套施工技術(shù)；能極大縮短車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工工期，節(jié)約了項目總體工期，提高了施工效益。同時解決了軌頂風(fēng)道施工用傳統(tǒng)滿堂支架拆搭任務(wù)繁重，與盾構(gòu)施工沖突等諸多問題，確保了軌頂風(fēng)道結(jié)構(gòu)施工安全。此外，新式支架結(jié)構(gòu)可采用便捷移動方式，減少了支架重復(fù)拆搭過程，降低了施工成本，以佛山地鐵三號線3202-2 標(biāo)創(chuàng)意園站為例，對比傳統(tǒng)滿堂腳手架施工軌頂風(fēng)道和鋼結(jié)構(gòu)臺車施工軌頂風(fēng)道，其效益分析見表3。

從表3 中可看出，采用臺車施工軌頂風(fēng)道，可節(jié)約施工成本約23 萬元，節(jié)約成本百分比為39.7%。通過對常規(guī)方案的優(yōu)化，減少了支架材料和人員投入，工效及經(jīng)濟性得到了顯著提高。

表3 施工成本分析表

5 總結(jié)與建議

通過此次的軌頂風(fēng)道支撐架體臺車研制，成功解決了軌頂風(fēng)道與盾構(gòu)作業(yè)同期施工的空間矛盾，加快了地鐵車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)的施工速度，也保證了區(qū)間盾構(gòu)施工進度。使用鋼結(jié)構(gòu)臺車所施工軌頂風(fēng)道使用功能滿足設(shè)計要求，外觀質(zhì)量較好，達到了理想效果，實現(xiàn)了預(yù)期目的。

①整體剛度大，穩(wěn)定性高。臺車采用雙拼工字鋼作為結(jié)構(gòu)主梁，雙拼槽鋼為立柱，架體四周加以雙拼槽鋼連系梁，角部輔以斜撐，所有構(gòu)件均采用滿焊連接牢固，臺車整體結(jié)構(gòu)剛度大，使得跨中撓度得以有效控制，有效的保證了軌頂風(fēng)道結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。

②施工便捷。臺車上滿鋪走道板作為作業(yè)平臺，再在臺車上搭設(shè)扣件鋼管支架用于軌頂風(fēng)道結(jié)構(gòu)直接支撐體系，該段結(jié)構(gòu)施工完成后將扣件支架絲桿整體下調(diào)使得模板脫離結(jié)構(gòu)，然后臺車連同臺車上扣件支架整體移動至下一施工段。避免支架搭拆。

③交叉作業(yè)，互不干擾。臺車采用門式架方式，使得盾構(gòu)電瓶車可在臺車下部自由通行，臺車上部為軌頂風(fēng)道作業(yè)平臺，將兩個工程在空間上予以隔離，使得盾構(gòu)與軌頂風(fēng)道同步施工成為可能。

④主要用于車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)與盾構(gòu)同期施工，鑒于其工藝特點，其臺車行走系統(tǒng)及本身構(gòu)件連接形式具有一定的改善空間，具有一定的局限性，需采取一些輔助措施拓寬其適用范圍。

⑤軌頂風(fēng)道臺車應(yīng)進一步的研究裝配式軌頂風(fēng)道臺車，提高臺車周轉(zhuǎn)使用率及使用壽命，降低成本。