王祥亮 李家林 向伟

摘 要：目前在解决地铁车站结构施工与盾构机始发的工序矛盾时多采用门洞式支架，但目前所用的门洞式支架存在结构复杂、费料耗材，而且安装精度要求高、安装周期长、安装质量难以控制等问题。通过优化设计形成的快速装配型门洞式支架解决了上述问题，在工期、成本、安装风险控制等上具有一定的优势，并且可以循环利用。

关键词：地铁车站；盾构始发；门洞式支架；快速装配型

中图分类号：U231 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）26-0117-03

Abstract： At present， in order to solve the contradiction between the construction of subway station structure and the starting process of shield machine， the portal support is often used， but the portal support used at present has complicated structure and consumes materials and materials. Moreover， the installation accuracy is high， the installation period is long， the installation quality is difficult to control and so on. By optimizing the design of the rapid assembly portal support， we solved the above-mentioned problems， and this material， with its advantages in time limit， cost， and installation risk control， can be recycled.

Keywords： subway station； shield starting； portal support； rapid assembly type

1 背景資料

近几年我国的城市轨道交通建设快速发展，多个城市均有轨道交通建设和规划，轨道交通通行里程快速增加。

地铁建设加速的同时，遇到的问题也层出不穷，从而促进地铁施工技术的不断发展。施工技术的发展又不断加快地铁工程的施工速度。

目前地铁线路多由地铁车站和盾构区间组成。

地铁车站的土建施工有其施工工序和安全规范要求。车站明挖顺做法施工工序为底板→-2层侧墙→中板→-1层侧墙→顶板。结构多采用满堂支架施工。在顶板未达到设计强度前，该段顶板以下支架均不得拆除。

盾构区间采用盾构机施工，盾构机的组装、始发通常在车站-2层底板上，而盾构施工的渣土池等配套设施通常会布置在车站结构顶板上。因此盾构机组装、始发需在车站完成一段长度的结构后方可进行，长度通常为90多米。

而现实施工中盾构始发时，车站结构完成长度未能达到始发需求，从而导致盾构始发时间推迟。

2 目前的解决方案及问题

目前解决这一矛盾采取的方案多为将盾构机组装区域的满堂支架变更门洞式支架，盾构机在门洞式支架提供的空间内进行组装作业，车站结构施工与盾构组装、始发同时进行，互不交叉。

门洞式支架多采用梁柱式。采用大直径（例如420mm、500mm、609mm）钢管作为立柱，立柱顶纵向设置2道支承梁（例如工45工字钢），支承纵梁上横向设置工字钢横梁，其上再铺设10mm后钢板作为满堂支架的搭设平台。底板预埋锚筋钢板用于固定立柱，各构件采用焊接固定。

这种方案很好的解决了地铁车站结构施工与盾构始发作业的冲突，但也存在着预埋件预埋精度高、钢材消耗量大、结构相对复杂、安装定位困难且精度要求高、现场焊接工作量大、安装工序多、安装时间长、拆除困难并伴有钢材损耗的问题。如何寻找或优化一种门洞支架方案能够克服或减少以上问题是本方案的目标。

3 优化方案

通过对车站结构设计、盾构机始发组装布置设计资料的对比分析，结合其他施工经验，自行优化设计了快速装配型门洞式支架，并在车站-2层进行应用。

解决思路在两个方面：

（1）提供空间。通过I25b型钢制作的门洞式支架代替盾构机组装区域的满堂碗扣式支架，为盾构机下井组装提供作业空间，同时不影响车站结构的施工与安全。

（2）快速装配化。以往的门洞式支架存在预埋件多、预埋精度要求高，组装焊接量大，安装操作困难，耗时费力。此次通过优化型钢支架构造，模块化生产，需焊接部件都在工厂内完成，焊接质量高。模块间连接均采用螺栓连接，快速组装。每榀支架间通过定型横梁连接，只需完成首榀支架的定位找正，其后的支架均不需再校正。组装完成后现场进行支架打眼固定，快速且减少了预埋件的错误率。

3.1 快速装配型门洞式支架设计

本次门洞式支架设计为型钢支架。即主要构件由25b工字钢和[10#槽钢构成。

支架为单榀型，支架榀间距0.9m。每榀支架由立柱、横梁及斜撑、横撑组成。立柱、横梁采用25b工字钢，斜撑、横撑采用[10#槽钢。立柱与横梁、斜撑与立柱横梁、横撑与立柱等节点部位均焊接有连接板。各构件均采用M20螺栓快速连接。如图1-2所示。

每两榀支架的立柱间设置横撑，每侧上下各设置2道，共4道，横撑采用[10槽钢制作。如图3-5所示。

立柱底部焊接10mm钢板，钢板钻有螺栓孔，支架定位后用电钻在孔内钻眼，楔入M20膨胀螺栓固定支架。如图6所示。

因需在门洞支架上搭设满堂支架，为方便搭设并确保连接牢固，直接在横梁上按满堂支架立杆间距要求焊接φ48mm钢管，支架安装后直接在钢管上插入顶托和扣接水平杆即可完成满堂支架安装。如图7所示。

3.2 装配式支架的安装

（1）在地面将立柱、横梁、斜撑组成撑单榀支架，而后用汽车吊将支架这 提下放至结构底板上。

（2）在汽车吊的协助下，将首榀支架進行定位、找正，校正垂直度，并进行临时固定。而后用电钻在立柱固定板的螺栓孔内打眼，楔入M20膨胀螺栓进行固定。

（3）下放第二榀支架，初步定位后，安装横撑，而后校核支架位置，楔入固定螺栓。因首榀支架已校核垂直度及横撑为固定间距，所以第二榀支架不需再校核垂直度。

（4）同上安装第三榀支架。三榀支架固定后，即可拆除临时固定措施。每安装五榀支架后总体进行位置校核。

（5）安装横梁顶支架。一段型钢支架安装后，在横梁顶立杆上安装纵横向水平杆，水平杆采用普通钢管扣接在立杆上。而后安装顶托、主楞、次楞及模板。

3.3 快速装配式的创新

本工程结合其他施工经验进行了以下创新：

（1）模块化设计、工厂化生产。参照隧道型钢支架的特点，将每榀支架划分为3个主要构件和若干标准化配件，而后进行工厂化生产。所有的焊接部位均在工厂作业，施工现场实现零焊接作业。既保证了焊接质量也提高了焊接效率。

（2）螺栓式连接。首先每榀支架各部件间均设置了连接法兰，采用高强螺栓进行快速连接。各支架间采用横撑连接，横撑与立柱间也通过螺栓、法兰连接。

（3）膨胀螺栓固定立柱。在立柱底焊接钢板，钢板上预留螺栓孔。待支架定位找正后，采用电钻在螺栓孔内打眼，眼深10公分，楔入膨胀螺栓，将立柱钢板进行固定。根据实际孔位确定固定点位，实现固定锚栓的零误差。

（4）地面组装，整体下放。在地面上将每榀支架构件组装成成品，而后采用吊车整体下放，安装横撑后稍微校正后即可打眼定位。

（5）快速定位。支架间距0.9m，支架横撑长度固定。只需将首榀支架定位、找正、找平后固定，后续榀支架通过横撑固定，基本不再需要定位、找正，实现了快速安装。

（6）钢管支架与门洞式支架一体化。因门洞支架横梁上仍需配置满堂钢管支架。为保证钢管支架的快速安装和减少现场焊接量，在横梁上按钢管支架横向间距（0.6m）焊接φ48.3×3.5mm钢管立杆。支架安装好后直接在立杆上用扣件固定水平钢管，完成满堂支架安装。

（7）优化支架用量。通过上述优化设计，相对原方案取消了支撑纵梁和钢板，减少了支架消耗量。

4 效果检验

经过现场的安装和实际应用，快速装配式门洞支架达到了设定预期目标：

（1）满足了盾构组装和始发的需求。在不

需结构达到设计强度和拆除支架的情况，顺利完成盾构机构件下放与组装调试作业。较常规工序节约工期2个月。

（2）节约了安装工期；降低了安装风险。通过各种优化措施，提高了安装效率，实际现场安装每榀支架仅需20分钟。优化了现场焊接作业，取消了高空作业环节，极大的消除了安全隐患。

（3）缩减了支架费用。快速装配式门洞支架从设计上优化了支撑纵梁、上覆钢板、预埋钢板部件，在保证质量、安全的情况下，减少支架钢材消耗量52.7t，直接节约材料费用18.5万。

（4）拆除方便且循环利用。施工完成后，拆除螺栓后即可解体回收，不需进行切割，保证各构配件100%回收利用。针对同类型盾构机组及车站均可直接使用。

5 结束语

目前在地铁施工行业受制于外部影响（环境管控），有效施工期不断受到压缩，抢工、赶工现象越来越常见。车站主体结构施工与盾构组装始发的冲突越发普遍。快速装配式门洞支架不仅解决了这一冲突，而且以其工厂化加工、模块化构件、快速化组装、轻量化设计、循环利用的特点在实际运用中取得了良好的效果，具备了较广泛的借鉴和推广价值。

参考文献：

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