廣州地鐵金洲站架空支架應(yīng)用

1、.廣州地鐵金洲站架空支架應(yīng)用摘 要：廣州地鐵四號(hào)線金洲站為解決交叉施工問(wèn)題，緩解工期壓力，采用架空支架施工方案，上下工程同步施工，取得了較好效果。筆者對(duì)架空支架的施工組織、設(shè)計(jì)、造價(jià)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。關(guān)鍵詞：架空 支架應(yīng)用圖1 車(chē)站結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1 工程概況廣州地鐵四號(hào)線金洲站位于廣州市南沙區(qū)，四層高架車(chē)站。地下層為設(shè)備房，地上一層是市政道路，二層站廳層，三層站臺(tái)層。車(chē)站梁部為預(yù)制簡(jiǎn)支梁，前后折返線為現(xiàn)澆梁結(jié)構(gòu)。 由于用地限制及為最大限度減少對(duì)周邊環(huán)境后期規(guī)劃的影響，金洲站結(jié)構(gòu)形式采用特殊設(shè)計(jì)，站廳層、站臺(tái)層為“T”型結(jié)構(gòu)，地下設(shè)備房設(shè)于站廳層（站后現(xiàn)澆梁）下方。圖2 車(chē)站立體形象圖及主體結(jié)構(gòu)完工后照

2、片2 施工組織簡(jiǎn)述根據(jù)廣州地鐵四號(hào)線整體工期安排，金洲站共有3個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)工期需要予以保證。節(jié)點(diǎn)一：前后現(xiàn)澆梁張拉完成，提供車(chē)站架梁條件；節(jié)點(diǎn)二：車(chē)站主體結(jié)構(gòu)完工，裝修及鋼結(jié)構(gòu)安裝單位進(jìn)場(chǎng)；節(jié)點(diǎn)三：地下設(shè)備房結(jié)構(gòu)完工，設(shè)備安裝單位進(jìn)場(chǎng)。站后現(xiàn)澆梁、車(chē)站主體與地下設(shè)備房空間上下交叉，施工組織難度大，經(jīng)分析采用普通支架方案無(wú)法滿足地下設(shè)備房工期要求，必須采用架空支架方案。普通支架方案：流水作業(yè)施工，現(xiàn)澆梁支架拆除后方可進(jìn)行基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工；由于站廳層凈空高度不夠（低于鉆機(jī)凈高），站廳須在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)完成后才能進(jìn)行施工；基坑土方開(kāi)挖待站廳支架拆除后進(jìn)行。圖3 普通支架方案雙代號(hào)網(wǎng)絡(luò)圖架空支架方案：平行

3、作業(yè)施工，現(xiàn)澆梁與基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)同步施工，車(chē)站站廳與基坑土方開(kāi)挖同步施工。圖4 架空支架方案雙代號(hào)網(wǎng)絡(luò)圖表1 主要工程完成時(shí)間對(duì)比 單位：月工程項(xiàng)目普通支架方案架空支架方案對(duì)比現(xiàn)澆梁22.50.5車(chē)站架梁2.530.5站廳層3.84.50.7站臺(tái)層5.260.8設(shè)備房圍護(hù)結(jié)構(gòu)4.53-1.5設(shè)備房土方開(kāi)挖7.34.5-2.8 各分項(xiàng)工程在不同支架方案下完工時(shí)間對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，架空支架方案有效解決了工期短板問(wèn)題，車(chē)站主體工程、現(xiàn)澆梁完工時(shí)間雖有所推后，但設(shè)備房開(kāi)工及完成時(shí)間較大提前，各分部工程竣工時(shí)間較均衡，基本能滿足工期要求。由此選擇架空支架方案作為現(xiàn)澆梁、站廳層支架方案。3 架空支架方案簡(jiǎn)述3.1

4、 總體方案架空支架總面積約500平米，分站后現(xiàn)澆梁和站廳兩個(gè)獨(dú)立部分，均采用鋼管立柱（600、壁厚12mm）+工字鋼橫梁（梁-I36b、廳-I25b）+貝雷片拼裝梁（單排單層不加強(qiáng)型）搭設(shè)方案。圖5 架空支架總體平面布置圖圖5 現(xiàn)澆梁支架橫向布置圖3.2 現(xiàn)澆梁支架方案現(xiàn)澆梁架空支架的目的是為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)澆梁與地下設(shè)備房圍護(hù)結(jié)構(gòu)、第一道支撐能夠同步施工；基坑土方開(kāi)挖前，現(xiàn)澆梁施工完成，支架可以拆除。 施工工序組織：現(xiàn)澆梁范圍內(nèi)攪拌樁架空支架搭設(shè)現(xiàn)澆梁上部工程施工（與鉆孔樁、第一道支撐施工同步進(jìn)行）支架拆除基坑土方開(kāi)挖。支架總長(zhǎng)24m，貝雷共設(shè)置10排，每排8片，共80片。為提高穩(wěn)定性，每2排聯(lián)成1

5、組。上部鋪設(shè)方木和槽鋼,形成模板支撐體系。橫梁采用兩根工字鋼并排，中間進(jìn)行間隔焊接，每根長(zhǎng)9m。臨時(shí)支墩：每個(gè)墩設(shè)置4根鋼管立柱，間距2.5m。為防止立柱產(chǎn)生變形，立柱橫向間用系梁（20b型槽鋼）連接，縱向加設(shè)斜撐。中間墩（B、C墩，基坑內(nèi)）基礎(chǔ)采用600預(yù)應(yīng)力管樁，A墩位于既有承臺(tái)上 ，D墩為擴(kuò)大基礎(chǔ)（地基經(jīng)過(guò)攪拌樁加固）。圖6圖7 支架搭設(shè)過(guò)程及使用過(guò)程照片3.3 站廳層及蓋梁支架方案站廳層架空支架目的是為保證車(chē)站主體施工與設(shè)備方土方開(kāi)挖同步進(jìn)行。施工組織順序?yàn)椋荷w梁施工站廳范圍內(nèi)攪拌樁、鉆孔樁施工架空支架搭設(shè)站廳層施工（基坑土方開(kāi)挖）站臺(tái)梁施工（基坑土方開(kāi)挖）支架拆除設(shè)備房主體。圖8站廳

6、層支架與現(xiàn)澆梁類(lèi)似，不同點(diǎn)為：（1）、基礎(chǔ)永臨結(jié)合，一側(cè)利用設(shè)備房鉆孔樁（原樁頂加灌至地面），一側(cè)利用橋梁承臺(tái)。（2）、站臺(tái)梁支架站廳以下部分要與站廳施工同步搭設(shè)，站廳層澆注完成后支架不拆除。站臺(tái)梁施工完成并拆除其支架后方可拆除基坑第一道支撐。3.4施工工藝及注意事項(xiàng)（1）、施工工藝要點(diǎn)由于為軟弱地基，基礎(chǔ)預(yù)應(yīng)力管樁、鉆孔樁樁底需深入中風(fēng)化巖?；A(chǔ)（系梁）底標(biāo)高須高于設(shè)備房第一道支撐頂標(biāo)高，防止相互沖突。砼系梁與鋼立柱連接采用螺栓連接，法蘭焊接及預(yù)埋件埋設(shè)質(zhì)量要嚴(yán)格控制。立柱安裝一定要保證垂直度，根據(jù)承臺(tái)頂面標(biāo)高進(jìn)行配桿，頂面采用鋼墊片進(jìn)行調(diào)平，接長(zhǎng)用錨拴連接。橫梁采用工字鋼，中間焊接。在柱頭

7、兩側(cè)焊接限位鋼板，防止位移。柱頭、柱腳采用30mm厚鋼板，焊好斜撐，保證正常受力角。為方便拆模，支架與模板間設(shè)置對(duì)口木楔，應(yīng)保證易拆除，且在受壓后不失穩(wěn)。支架完成后進(jìn)行等載預(yù)壓。（2）、注意事項(xiàng)軟土地基層厚，要嚴(yán)格控制地基沉降，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，確保支架的穩(wěn)定性。支架搭設(shè)完成后要進(jìn)行全面檢查驗(yàn)收，應(yīng)將柱頭、柱腳、貝雷片拼裝質(zhì)量、立柱垂直度等關(guān)鍵點(diǎn)重點(diǎn)檢查。基坑開(kāi)挖過(guò)程中，要防止對(duì)樁基偏壓，造成傾斜失穩(wěn)；加強(qiáng)支撐，防止地基出現(xiàn)位移。機(jī)械操作過(guò)程中切勿碰撞立柱。施工過(guò)程中應(yīng)做好上部防護(hù)，防止高空墜落。做好應(yīng)急預(yù)案，備好各類(lèi)搶險(xiǎn)材料，進(jìn)行事故處理演練。4 架空支架設(shè)計(jì)過(guò)程簡(jiǎn)述為保證方案的適用性、安全性，支架

8、方案由項(xiàng)目部結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)院檢算出圖。4.1設(shè)計(jì)要點(diǎn)1、 方案以實(shí)現(xiàn)施工組織意圖，保證工期為中心，目標(biāo)是確保站后7-8號(hào)墩間現(xiàn)澆梁、車(chē)站主體與地下設(shè)備房最大限度的同步施工，減少相互施工干擾；2、 確保支架安全，支架必須具有足夠的豎向承載能力、穩(wěn)定性，能有效抵御上部荷載、碰撞沖擊及基坑開(kāi)挖造成的變形影響；3、 支架沉降、變形應(yīng)滿足車(chē)站主體、現(xiàn)澆梁工程要求；4、 由于工期緊張，支架應(yīng)搭拆方便，施工速度快；5、 在滿足上述要求的情況下，盡量減少造價(jià)，控制成本；立柱、橫梁盡量選用現(xiàn)場(chǎng)已有材料。4.2方案設(shè)計(jì)過(guò)程4.2.1 確定支架凈高 鉆孔樁機(jī)高度約10m，支架凈高至少需滿足11m?，F(xiàn)澆梁

9、底距地面高度為13.5m，梁模板組合高度為：貝雷片（1.5m）+墊塊(0.1m)+槽鋼(0.1m)+模板(0.1m)=1.8m，凈空約11.7m >11m,可以滿足鉆孔樁施工要求。受高度限制，鋼筋籠吊裝無(wú)法采用起重機(jī)，需人工分節(jié)安裝。4.2.2 確定跨距及墩柱位置基坑全寬15.75m，考慮兩側(cè)鉆孔圍護(hù)樁施工場(chǎng)地及貝雷片模數(shù)，支架總長(zhǎng)度確定為24m。鉆機(jī)直徑約7m，工作長(zhǎng)度約8m，墩柱跨距需保證不小于鉆機(jī)工程長(zhǎng)度。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，初步制定2聯(lián)（12m+12m）、3聯(lián)（8.275+7.725+8m）方案。經(jīng)綜合比選，采納3聯(lián)方案，其較2聯(lián)方案優(yōu)點(diǎn)為：梁面重量輕，穩(wěn)定性、抗沖擊能力好，對(duì)基礎(chǔ)承載

10、力要求降低。每排墩柱共設(shè)4根立柱，間距2.5m。4.2.3 貝雷片計(jì)算1、荷載分析序號(hào)荷載名稱荷載（ KN /m）說(shuō) 明1砼自重136.25 現(xiàn)澆梁斷面積為5.45m2, 鋼筋砼容重：25kN/m32模板自重27.9考慮上層方木、模板、支架重量，每平米3 KN3支架自重10 按10榀考慮，每榀8片，每榀重量約300kg（長(zhǎng)3m）4施工荷載27.9每平米3 kN（梁寬9.3m）5砼沖擊力18.6每平米2 kN合計(jì)282考慮不確定因素，永久荷載系數(shù)取1.2，臨時(shí)荷載系數(shù)取1.4。則 最大荷載Gk=136.25×1.2+（27.9+10+27.9+18.6）×1.4全橋荷載676

11、0 KN 282KN/m×24m2、貝雷架強(qiáng)度計(jì)算為簡(jiǎn)化計(jì)算及保證計(jì)算準(zhǔn)確，荷載計(jì)算借助中望結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行。貝雷梁受力簡(jiǎn)圖表3 貝雷梁應(yīng)力計(jì)算簡(jiǎn)表(中望結(jié)構(gòu)截屏)（1）、最大應(yīng)力計(jì)算：最大彎矩發(fā)生B墩支座處：Mmax=1.847×103 KN·M。最大正剪力發(fā)生在C號(hào)墩右側(cè)：Qmax+=1344 KN最大負(fù)剪力發(fā)生在B號(hào)墩左側(cè)：Qmax-=-1390 KN（2）、貝雷梁榀數(shù)計(jì)算根據(jù)橋涵手冊(cè)查得：?jiǎn)纹瑔螌迂惱准軒缀翁匦约皟?nèi)力特性表如下：特性截面積(cm2)W(cm3)J(cm4)容許彎矩(kN·m)容許剪力(kN)數(shù)值25.483578.5250497.27

12、88.2245.2梁部安全系數(shù)按1.5進(jìn)行考慮，則需配置貝雷架數(shù)量為：彎矩計(jì)算：1.847×103 /788.2×1.5=3.5排剪力計(jì)算：1.39×103/245.25×1.5=8.5排最終確定搭設(shè)方案：共設(shè)置10排，5組排設(shè)，每組兩排。（3）、撓度檢算 按3跨簡(jiǎn)支梁梁計(jì)算，產(chǎn)生最大撓度變形： fmax=5qL4/384EI=（5×282×103×82704）/（384×210×105×250497.2×104×10）=3.3mm<f允=L/400=8270

13、/400=20.7mm 符合要求 4.2.4 橫梁計(jì)算最大支座反力發(fā)生在B墩處，按5跨2.5m連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算。B墩橫梁以上部分荷載為： G4=2495 KN橫梁自重：擬采用2根I36b型鋼，橫梁長(zhǎng)度9m，G5=2×9×0.656=118 KN. 荷載總重： 2495+118*1.2=2637 KN，單個(gè)荷載平均264KN。表4 橫梁應(yīng)力計(jì)算簡(jiǎn)表(中望結(jié)構(gòu)截屏)跨內(nèi)最大彎矩產(chǎn)生在支座處：Mmax=167.83KN·M；最大剪力發(fā)生在墩左側(cè)：Qmax=447.29 KN橫梁截面幾何特性：截面積：A=83.5×2=167cm2慣性距：Ix=16530×

14、;2=33060cm4截面抵抗矩：Wx =919×2=1838cm3彎矩檢算：橫梁容許最大彎矩：210×103×1838×10-6=386 KN·M/167.83=2.3，滿足要求。剪力檢算：橫梁容許最大剪力：210×103×167×10-4=3507KN>>447.29 滿足要求。4.2.5 鋼管臨時(shí)支墩計(jì)算立柱擬采用直徑600、壁厚12mm鋼管，按軸心受壓結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢算。由表4可知，B墩、號(hào)立柱受力受力最大，為：RC=711.3KN（447.3+264），墩柱自重：21KN，合計(jì) 711.3+21&#

15、215;1.2=736.5KN。立柱截面幾何特性：截面積：A=3.14*585*12=2.2×104mm2慣性矩: I=3.14/64×(0.64-0.5764)=0.96×10-3m4截面抵抗矩W=3.14/32×(0.64-0.5764)/0.6=3.19×10-3m3回轉(zhuǎn)半徑：i=（0.62+0.5762）1/2/4=0.168m長(zhǎng)細(xì)比：=l0/i=11/0.168=71,查表得：=0.75則最大容許受壓承載力：N=0.9×0.75×210×2.2=3142KN/736=4.3,滿足豎向承載力要求。4.2.6

16、 地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)由于為軟弱地基，基礎(chǔ)方案由設(shè)計(jì)院進(jìn)行設(shè)計(jì)。A墩：直接支撐于橋梁承臺(tái)上。B、C墩：采用550預(yù)應(yīng)力管樁做基礎(chǔ)，中間墩設(shè)2樁，兩側(cè)墩為1樁，要求將中風(fēng)化花崗巖作為樁端持力層。D墩：原地基攪拌樁進(jìn)行處理過(guò)，采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。5 經(jīng)濟(jì)分析架空支架方案較普通支架方案共增加費(fèi)用約25萬(wàn)元，較原方案費(fèi)用增加102%，每立方米約折合費(fèi)用為106元。費(fèi)用較高的主要原因?yàn)椋?、 地基為流塑性淤泥，且土方開(kāi)挖過(guò)程中支架仍不能拆除，因此基礎(chǔ)采用預(yù)應(yīng)力管樁和鉆孔樁，費(fèi)用較高；2、 由于為上下同步進(jìn)行施工，對(duì)安全性要求極高，且車(chē)站為T(mén) 形結(jié)構(gòu)，變形須嚴(yán)格控制，因此設(shè)計(jì)較保守，安全系數(shù)高，鋼結(jié)構(gòu)較重；3、 貝雷片及鋼立柱均為租賃，費(fèi)用較高。普通支架與架空支架費(fèi)用對(duì)比表序號(hào)項(xiàng)目名稱單位數(shù)量單價(jià)合價(jià)序號(hào)項(xiàng)目名稱單位數(shù)量單價(jià)合價(jià)（一）現(xiàn)澆梁部分110404（二）站廳層部分142940一原支架方案161216一原支架方案877001地基處理(軟基)m22405001200001地基處理m2550100550002支架搭設(shè)與拆除m3257616412162支架搭設(shè)與拆除m321801532700二架空方案271620二架空方案2306401600mm管樁m368265975201增加鉆孔樁m336940338402鋼管立柱安拆t4218507770