明挖地铁车站钢倒撑置换技术-终

明挖地铁车站钢倒撑置换技术 张政勃422785703 QQ com 天津市地下铁道集团有限公司 天津市 300222 摘要 摘要 以天津市某明挖地铁车站为例 通过对其主体结构施工过程中的钢倒 撑施工方案进行技术分析和专家论证后 采用了扣件式钢管脚手架置换钢倒撑的 施工方案 经施工实践证明 该钢倒撑置换方案可行 既保证了安全质量 又取 得了较好的经济效益 加快了施工速度 对同类工程施工有一定的借鉴和参考价 值 关键词 关键词 地铁车站 钢管脚手架 置换 钢倒撑 1 工程概况工程概况 1 1 车站概述 该地铁车站为地下两层岛式车站 全长 216 9m 车站标准段为两排柱列式 三跨现浇钢筋混凝土箱型框架结构 框架结构高度 14 71m 顶板顶至底板底 车站标准段基坑宽 20 7m 局部宽度为 22 3m 和 23 8m 平均开挖深度为 15 4m 地连墙厚 800mm 地连墙墙长 29 5m 锁口管接头 配筋长度 28 0m 标准段沿基坑深度方向设置 1 道 C30 砼支撑 截面 800 800mm 平均水平距 6m 2 钢管道支撑 800 16mm 平均水平距 3m 1 道钢管倒撑 609 16mm 平均水平距 3m 的支撑体系 钢支撑材质为 Q235B 钢 盾构 井基坑开挖深度约为 17 2m 地连墙厚 800mm 墙长 33m 锁口管接头 配筋 长度 31 5m 盾构井沿基坑深度方向设置 1 道砼支撑 截面 800 800mm 3 钢 管道支撑 800 16mm 1 道钢管倒撑 800 16mm 的支撑体系 车站 标准横断面 见图 1 图 1 车站标准横断面及地质柱状断面图 1 2 周边环境及工程地质 本地铁车站位于规划市政道路交口处 车站位置及其周边现状均为农田或鱼 塘 本车站施工场坪标高为 0 场地地层分布依次为 1 黏土 底标高 0 43m 6 粉质黏土 平均厚 1 36m 2 粉质黏土 平均厚 3 51m 3 粉土 平均厚 1 91m 5 淤泥质黏土 平均厚 5 19m 6 淤泥质粉质黏土 平均厚 2 81m 2 粉质黏土 平均厚 1 82m 3 粉土 平均厚 1 0m 2 粉质黏土 平均厚 2 26m 3 粉土 平均厚 2 53m 2 粉质黏土 平均厚 1 63m 3 粉 土 平均厚 2 65m 4 粉砂 平均厚 4 15m 1 黏土 平均厚 2 36m 2 粉 质黏土 平均厚 2 6m 3 粉土 平均厚 1 95m 1 黏土 平均厚 3 37m 2 粉质黏土 平均厚 4 59m 3 粉土 平均厚 2 55m 4 粉砂 平 均厚 1 81m 1 黏土 平均厚 2 82m 1 3 水文地质 本场地表层地下水类型主要为第四系孔隙潜水 上部潜水 地下水埋藏较浅 勘测期间地下水埋深 0 0 2 1m 高程 2 6 0 06m 主要赋存于第 海相层中的粉土 黏性土与粉土互层的地层中 含水层水平 垂直向渗透性差异较大 当局部地段夹有粉砂薄层时 其富水性 渗透性相应增大 接受大气降水和地表水入渗补给 地下水具有明显的丰 枯水 期变化 丰水期水位上升 枯水期水位下降 多年变化平均值 0 8m 主要含水 介质颗粒较细 水力坡度小 地下水径流十分缓慢 微承压水以第 陆相层的湖沼相沉积 2 粉质黏土为相对隔水顶板 主要赋 存于 3 粉土 3 粉土 4 粉砂 3 粉土及 3 粉土 4 粉砂 4 粉砂 层中 其间夹有多层黏性土相对隔水层 微承压水的渗透补给 与上层潜水水力 联系紧密 排泄以相对含水层中的径流形式为主 第一层微承压水含水层主要为 3 粉土 3 粉土及 4 粉砂层 埋深 11 9 27 6m 稳定水位埋深为 2 36 3 5m 高程 0 3 1 8 m 第二层微承压水含水层主要为 3 粉土 3 粉土 4 粉砂 4 粉砂层 埋深 23 9 57 3m 稳定水位埋深 7 10m 5 4m 2 钢钢倒撑置倒撑置换换方案方案设计设计 2 1 原原钢钢倒撑施工方案倒撑施工方案 本车站采用明挖顺作法施工 主体结构按水平分段 竖向由下向上逐层顺作 的方法施工 竖向分 5 个步骤 第一步 施工作垫层 底板 含上翻梁 下翻梁及侧墙上翻 50cm 第二步 待底板砼达到设计强度后 施作负二层中柱及负二层边墙至第三道 钢支撑下 30cm 第三步 待上述边墙砼达到设计强度 施作钢倒撑后拆除第三道钢支撑 第四步 搭设模板支架 施作负二层剩下部分边墙及中板 第四步 待中板砼达到设计强度后 拆除第二道钢支撑 施作负一层侧墙及 中柱 第五步 待负一层侧墙砼达到设计强度后 施作顶板结构 拆除第一道砼支 撑和钢倒撑 回填土恢复路面 封堵降水井 其中 钢倒撑施工顺序 见图 2 图 2 钢倒撑施工顺序示意图 2 2 钢钢倒撑置倒撑置换换方案方案设计设计 经过技术经济分析 置换方案拟采用扣件式钢管脚手架方案 设计计算如下 1 钢倒撑的总轴向力 N 钢倒撑设计轴向力 425 88KN m 由于钢支撑跨度 L 3 0m N L 425 88 3 0 1277 64KN 设计文件要求钢支撑预加轴力应控制在设计轴力的 40 60 范围之内 实际 施工时需根据现场监控量测结果进行动态调整 因此 钢支撑的预加最大轴力为 766 58 KN 2 替换后单根钢管承受的轴向力 施工第一 二步序共施工侧墙高度为 2 2 米 所以脚手架搭接高度为 2 2 米 脚手架立杆横距取为 h 900mm 纵距为 600mm 水平杆步距为 600mm 将斜 撑按角度折算成水平杆 架体平 剖面设计 见图 3 钢管根数 n 4 3 30 6 34 7 根 1277 64 34 7 36 82KN 脚手架钢管容许力 N 1 此次脚手架采用 Q235 A 钢 规格为 483 5 所以查表知横截面积 A 4 89mm2 回转半径 i 15 8mm 由于 h 0 9 长度附加系数 k 1 243 1 5 1 5 1 547 此时 l k h 1 2431 5470 9 1 73h 2a 取最大值 l 1 73m 109 查表可知稳定系数 0 523 所以 N Af 0 5234 89210 53 7KN 综合以上 N单 36 82KN N 53 7KN 符合要求 综上 采用置换方案理论上可行 故本工程采用扣件式钢管脚手架置换钢倒 撑的施工方案进行主体结构施工 图 3 扣件式脚手架架体平 剖面示意图 3 施工监测验证 本工程的监测对象为基坑围护结构及周围土质体 其主要监测项目为地连墙 顶部竖向位移监测 地连墙顶部水平位移监测 地连墙墙体深层水平位移监测 混凝土支撑轴力监测 钢支撑轴力监测 基坑周边地下水位监测 中间立柱沉降 监测 基坑周边地表沉降监测 经技术分析 本文选择地连墙墙顶 墙体深层水平位移 第一道砼支撑轴力 第二道钢支撑轴力四个监测项目对置换方案的可行性进行施工验证 下面对实施 置换方案后 上述四个监测项目在拆除第三道钢支撑时其监测数据增量进行整理 分析 建立了地连墙墙顶 墙体深层水平位移增量包络曲线图和支撑轴力最大增 量表 见图 4 和表 1 图 4 地连墙墙顶 墙体深层水平位移增量包络曲线图 表 1 支撑轴力增量表 由图 4 和表 1 分析可知 在实施置换方案后 在拆除第三道钢支撑时 地 连墙最大水平位移增量为 2 3mm 第一道砼支撑轴力最大增量为 57 5KN 第二 道钢支撑轴力最大增量为 173 13KN 而且相应监测项目的监测累计值在整个施 工中均未发生监测报警 同时 在施工过程中扣件式钢管脚手架管件轴力和变形 也未发生异常情况 因此 通过施工实践亦证明采用该扣件式钢管脚手架置换钢 倒撑的施工方案是可行的 4 施工体会 1 扣件式钢管脚手架安拆工序简单 操作便捷 而钢倒撑安拆工序复杂 操 作笨重 周期长 并需大型吊装设备配合人工施工和专人指挥 施工风险因素多 支撑名称控制值 KN 轴力最大增量 KN 累计值 第一道砼支撑轴力 694 42 57 5398 98 第二道钢支撑轴力 2338 86173 131562 5 发生人员伤亡的概率较高 因此 采用扣件式钢管脚手架置换钢倒撑的方案 能 够加快施工进度和降低施工风险 2 本工程 70 根钢倒撑的租赁 安拆费用较高 而采用扣件式钢管脚手架不仅 在水平支撑上置换钢倒撑 而且在竖向还可与中板模板支架兼顾搭设 其租赁 安拆费用也相对较低 因此 采用扣件式钢管脚手架置换钢倒撑的方案 较大地 节约了钢倒撑施工成本 3 施工中现场应加强扣件 钢管等原材料和架体搭设质量验收工作 严禁使 用不合格原材料搭设架体 从源头上确保架体质量 4 全面实施置换方案前应先选取一段作为试验段 并做好信息化施工管理 根据试验段监测数据及时调整施工方案 取得经验后再全面施工 5 待侧墙砼应达到设计强度 并确保脚手架架体与侧墙模板密贴顶紧和架体