摘要：北京地铁八号线南锣鼓巷站为地下四层明挖站，采用单柱双跨框架结构。车站两端接盾构区间，小里程端为盾构接收井，大里程端为盾构始发井，接收井处左线隧道位于右线隧道正上方。在右线盾构吊拆完成后，施工后浇中板，在中板结构上进行左线盾构机的接收。盾构机主机及相关后支撑设备的重量达到340吨，后浇中板的厚度为80厘米。在结构强度达到设计要求后，同时板下碗扣支架不拆除的条件下无法达到荷载要求，后浇中板模板支架系统需要特殊设计，以确保中板结构的安全。本文以南锣鼓巷站左线盾构接收后浇中板模板支撑体系为例，介绍中板施工的模板支撑体系、施工控制技术及相关受力验算，为类似项目提供参考。
关键词：盾构接收;后浇中板;模板支撑体系
1工程概况
南锣鼓巷站位于地安门东大街与南锣鼓巷街交叉路口东北侧，沿地安门东大街平行布置，车站为地下四层明挖站，采用单柱双跨结构，小里程端为盾构接收井，接收井处左线隧道位于右线隧道正上方，接收井端头左、右线隧道结构最小垂直距离为1.75m。
负三层后浇中板长11m、宽8m、厚度0.8m，主筋布设形式为：HRB335Ф25@100横向布设、HRB335Ф22@100纵向布设，箍筋采用HPB235Ф10@200梅花形布设，混凝土标号C40。接收井结构图见图1。
图1 接收井断面图
2施工现场条件及方案筹划
2.1右线盾构接收完毕后，施作负三层后浇板，提供左线盾构接收条件，左线盾构机主机及相关后配套设备重量达到340t，负三层后浇板厚度为80cm，若采用普通的模板支撑体系，在结构强度达到设计要求后，同时板下碗扣支架不拆除的条件下，中板结构无法达到荷载要求。
2.2后浇中板施工阶段，板下需提供正常材料通行运输通道，不得影响下线隧道盾构施工的物资运输；
2.3安装简便，便于后期拆除。
综合考虑以上因素，后浇板支撑体系应采用高强度门式支撑，确保负三层中板在盾构机接收期间结构安全，同时保证盾构接收期间，已洞通的右线隧道内能够正常进行水平运输。
3方案实施
3.1材料选取
由于重叠隧道施工案例相对较少，高强度门式支撑的材料应选择常见且利于周转的材料，以降低成本。中板的荷载要求较高，结合现场实际情况，后浇板支撑体系采用“钢支撑+钢围檩+3cm钢板”。
此种模板支撑体系主要优点是：
(1)钢支撑、钢围檩、钢板均为明挖车站施工必备材料，易于周转，减少造价；
(2)安装方便，施工工期相对较短；
(3)钢支撑+钢围檩支撑体系整体刚度大，中板下方可根据施工物资运输需求预留必要的施工通道，满足右线隧道内各项施工的要求。钢支撑的力学指标见表1。
表1 钢支撑基本参数表
3.2支撑体系设计
后浇板支撑体系采用“钢支撑+钢围檩+3cm钢板”，参照传统碗口支架体系，沿中板横向设置5道钢围檩作为主龙骨，支撑底部沿中板纵向设置4道钢围檩作为基础，减少支撑的集中受力，围檩大小为0.4m×0.8m；竖向支撑采用Ф609、壁厚14mm的钢管支撑，基础围檩上每道均匀设置5道钢支撑，中间两道基础围檩之间的距离为2m，满足施工物资的正常通行；模板采用3cm厚的钢板，与顶部钢围檩密贴并焊接牢固，钢筋绑扎前钢板上涂刷脱模机，方便后期拆除。后浇中板支撑图见图2～5所示。
图2 负三层底板型钢支撑平面图
图3 负三层底板型钢支撑横剖面图
图4 负三层底板型钢支撑纵剖面图
图5 负三层底板模板支撑实景图
3.3支撑体系的安装
模板支撑体系安装采用25t汽车吊吊装，先安装基础钢围檩，底板施工时根据钢围檩的位置预埋800mm×800mm钢板，基础钢围檩焊接于预埋钢板上，然后安装钢管支撑，由于受车站净空所限，钢管支撑需提前加工，将加工好的钢管支撑运至现场进行安装，钢支撑与基础钢围檩采用满焊连接，钢支撑安装完毕后进行主龙骨钢围檩的安装，最后安装3cm后钢板，钢板要求与与顶部钢围檩密贴并焊接牢固。
该模板支撑体系虽整体刚度高，但拆除时较困难，尤其是3cm厚钢板为2m×9m的整张钢板，重量较大，拆除风险高。后浇板施工时，中板预留4排Ф60孔洞，每排5个，后期拆除时，先采用钢丝绳通过预留孔洞将钢板固定于中板顶面，钢支撑及围檩拆除后，割断钢丝绳，拆除钢板。
4受力检算
左线盾构接收基座砼量为41.4m3，基座重量为41.4×2.5=103.5 t。左线盾构机总重为340t，中板荷载为340t+103.5t=443.5t，约为4435KN。后浇板尺寸为11.5×7.5m，因盾构机安放在钢筋混凝土基座上，根据双向板经验公式换算成均布荷载q=1.5P/L²=1.5×4435/7.5²=118.3KN/m2，单根钢支撑承载轴力(最大)N=qs=118.3×2.75×2.25=732KN。
(1)管柱稳定系数φ计算[5-6]
截面惯性矩公式I=π[D4-(D-2t)4]/64=0.00116(m4)
截面面积公式A=π[D2-(D-2t)2]/4=0.262(m2)
构件截面回转半径公式ix=(I/A）1/2=0.2104m
长细比公式λx=L/ix=16.77
参数λn=λx/π×(f/E）1/2=0.1725
按b类截面计算：当λn≤0.215时φ=1-0.65λn2=0.9702
(2)弯矩计算
钢支撑仅承受垂直压力，弯矩忽略不计。
(3)钢支撑强度验算
强度验算公式为：N/A<f
N/A=27.94N/mm2<215N/mm2，满足要求。
(4)稳定性计算[7]
强度验算公式为：N/φA≤f
N/φA=28.8N/mm2<215N/mm2，满足要求。
(5)中板挠度计算
中板跨中挠度验算：根据《混凝土结构设计规范》GB50010要求，中板最大允许挠度为L/400(L为短跨跨距)，即7.5/400=0.01875m=18.75mm，实际最大挠度1.12mm，故满足要求。
5结论与体会
本工程在后浇中板上完成盾构接收，中板的荷载较大，所以采用了“钢支撑+钢围檩+3cm钢板”的模板支撑体系，中板施工时在中板内预埋钢筋应力计，对后期受力进行实时监测，同时对中板的跨中挠度、裂纹、沉降进行监测，盾构接收完毕后，根据监测数据，中板的变形均在设计允许范围内。钢支撑、钢围檩、钢板均为周转性钢材，且为车站施工常用材料，易于周转，架设方便，可节约工期。该模板支撑体系虽整体刚度高，但拆除时较困难，尤其是3cm厚钢板为2m×9m的整张钢板，重量较大，拆除风险高，拆除前需组织专家论证，确保拆除作业安全。
参考文献
[1]渗流作用下重叠隧道施工引起地层变形[J]. 唐晓武,甘鹏路,刘维,赵宇.中南大学学报(自然科学版). 2016(09).
[2]近距离多线叠交盾构施工对既有隧道变形的影响研究[J]. 李磊,张孟喜,吴惠明,王永佳. 岩土工程学报. 2014(06)
[3]地铁垂直交叉隧道工程施工[J]. 刘卫铎.铁道工程学报. 2010(01).
[4]北京地铁8号线交叠盾构隧道相互影响分析[J].潘秀明,雷崇红. 现代城市轨道交通. 2011(S1).
[5]叠落盾构隧道施工对地表变形的影响分析[A].张建坤,陈昌彦,贺文涛.2014全国工程勘察学术大会论文集[C]. 2014.
[6]同类型双盾构交叉分体始发关键技术[J].路建民.建筑施工. 2017(07).
[7]复杂地层双洞交叠隧道工况分析与施工技术[J].王军民,刁志刚,李春剑. 西部探矿工程. 2010(01).
[8]小间距盾构重叠隧道安全施工控制技术研究[D].张晓军.西南交通大学 2010.
[9]北京地铁6号线下穿既有4号线区间盾构隧道施工技术[J].袁金秀,王道远,李栋.城市轨道交通研究. 2012(03).
[10]地铁重叠隧道上覆地层变形的数值模拟[J].黄俊,张顶立.岩石力学与工程学报. 2005(12).
[11]盾构隧道施工对已建平行隧道变形和附加内力的影响研究[J].何川,苏宗贤,曾东洋.岩石力学与工程学报. 2007(10).
论文作者:马炎
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/28
标签：盾构论文; 中板论文; 隧道论文; 钢板论文; 体系论文; 模板论文; 挠度论文; 《基层建设》2019年第6期论文;