摘要：本文以武汉地铁4号线某地铁车站建设中遇到的工程实际问题为背景，针对净空受限、顶板覆土等特殊工况下车站端头预留盾构平移调头条件的工筹需要，提出了盾构平移期间的两种车站结构处理方案并进行了对比分析，论述了方案的优劣和选用结论，可为后续地铁工程建设的类似问题提供参考。
关键词：地铁；盾构机；轨道交通；盾构平移；车站结构
1、引言
地铁盾构区间施工常因外部因素(如征拆或交通疏解困难导致地面无法提供吊装条件[1 - 2]、站内空间受限[3]、工期紧迫避免多次拆装[4]、近远期分开施工的换乘站[5]等等)制约，需在车站内对盾构机进行整体或分体平移的情况。
2、工程背景
武汉地铁某半盖明挖三层车站，因地面交通和工期紧迫而预留盾构机站内平移调头始发条件。该站上行线一侧(南侧)铺设临时盖板，北侧预留盾构调出孔，原计划上行方向盾构到达后从北侧吊出，下行线方向盾构到达后平移至北侧吊出，但建设过程中，南侧盾构区间始发严重滞后，而本站无法提供始发条件。为保证区间双向如期贯通，按最不利情况进行包容性设计调整：即下行线方向盾构始发严重落后，上行线方向盾构到达后平移到下行线一侧再反向始发推进；如此车站盾构吊出孔可提前封闭，交通可提前导改至北侧。
按最不利平移工况，结构设计难点在于：
1）盾构平移时需考虑顶板覆土，中柱后做，纵梁跨度13.5m，原结构不满足承载要求；
2）-2层中板纵梁，受盾构机尺寸(过江盾构机更大，梁下净空需7.1m)限制，尺寸无法加大。
通常盾构机站内平移的解决方法有2种：一是底梁下翻，并加大中板梁、顶梁的截面，对于顶板无覆土的2层站可满足需要；二是在空间受限情况下，改造盾构机接收基座[2]，但仍需加大构件尺寸。
本文解决思路是：尽量将中柱的竖向荷载在-1及-2层分散到相邻跨上，具体有2种方法，如图1所示：
(方法一)增加临时横梁 (方法二)增加斜向撑杆
图1 结构处理措施纵断面示意
方法一：在-1/-2层中板纵梁上方各增加一道临时梁，上部荷载传递到梁端的结构柱；
方法二：在跨内设置斜向杆件(型钢构件，两端铰接)，将顶板荷载逐步扩散到端头井范围外。
本文对两种处理方法进行计算比较。
3、模型建立
3.1 基本条件
建立纵向5跨梁柱结构的SAP2000模型：
1）平移期间，水位在底板下；2）盾构平移时，中板无活载、无堆载；3）端头井顶板荷载按双向板导荷载法计算；4）板梁C35砼，结构柱C50砼，围护C30砼；5）盾构平移为短期工况，活载使用年限调整系数0.9；6）底板及围护墙与土体之间为只受压弹簧，围护墙与结构内衬之间仅传递压力。
3.2、计算工况
结构分析工况如下：1）平移工况，且结构不做任何处理；2）平移工况，结构加临时梁；3）平移工况，结构加斜撑。
3.3、荷载参数
主要考虑的荷载：1）恒载：自重，静止土压力；2）活载：端头两跨以外顶板覆土超载20kPa；中板除端头井范围施工活载10kPa。
4、计算分析
计算发现如仅加大构件尺寸，顶梁、负2层梁、底梁均无法计算通过，且对于底梁，单纯加大梁高会导致抗弯刚度明显大于两端相连的柱，跨中弯矩急剧增加，所以梁高应和两端相连的构件在刚度上协调。
而对于加临时梁和加斜杆方案，起控制作用的构件是底梁和顶梁，试算发现底梁同样不能单纯加大梁高；对中梁和顶梁，两种方案的内力均大为减小。具体内力详表1。
表1 各处理方案标准组合内力及裂缝宽
注：表中配筋均满足规范前提下满放2排半钢筋；底梁仅加大尺寸时是1.2x2.5m，加临时梁或斜撑时1.5x2.4m；顶梁仅加大尺寸时1.2x2m，加临时梁或斜撑时1.4x2.0m。
对于后做中柱顶部绝对竖向位移，仅加大构件尺寸时为30mm，加临时梁时为26mm，加斜杆时为25mm。从变形看，加临时梁或者斜杆是可行的方案。为保证盾构平移前很长时间内结构的安全，在-3层设置了3根Φ609x16的钢管作为临时柱满足平移前的支承需要。
5、结论
据本文分析，可得到如下结论：
(1)受力上，加钢斜杆最有效的措施，可很好地分散上部荷载，显著减小纵梁内力；劣势是对3层站，尺寸多，需订制，节点施工要求高，施工便利性差，施工方接受度较低，故未采用。对地下2层站，可优先考虑此方案；
(2)加临时砼梁，也可解决本文的问题，但自重大，优点是施工较方便质量可靠，可接受度较高；
(3)仅加大构件截面尺寸不一定可行，刚度越大分配的内力越大，如本工程的底梁高宽比并不是越大越好，应和相接构件的刚度相协调。
参考文献：
[1]郝鹏飞.地铁半盖挖顺作车站盾构平移配套技术措施探讨[J].工程质量,2016,34(7):55-58.
[2]吕计瑞，袁飞.盾构机地铁站内平移接收技术[J]市政技术，2015，Vol33(2),120-124.
[3]王镇春,韩亚丽.南京地铁玄武门站盾构机调头技术[J].隧道建设,2003(6):31-34+51.
[4]赵国.地铁站内盾构调头始发技术[J].建筑技术,2017,48(6):600-603.
作者简介：黄国发(1985--)，男，硕士研究生，工程师，主要从事地铁及地下空间的基坑支护、结构设计工作
论文作者:黄国发1,刘汉凯2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/23
标签：盾构论文; 荷载论文; 工况论文; 结构论文; 顶板论文; 构件论文; 顶梁论文; 《基层建设》2019年第13期论文;