地铁车站施工临时支撑设计与分析
大跨度地铁车站施工时，中板、顶板通常采用板下搭设WDJ碗扣式钢管支架承担来自上部的竖向荷载，以保证混凝土浇注过程中板的受力及变形在允许范围内。但往往由于统筹兼顾、配套施工需求，即在顶板混凝土尚未浇注前中板下部便要拆除部分支架，以提供空间铺设盾构拖车轨线，供盾构拖车运输材料，出渣等。故为了保证顶板混凝土浇筑安全进行且过程中中板不受损坏，文章采用”荷载转移”的思路，即将顶板施工传递至中板的荷载转移至中板下面保留的支撑处，以保证顶板混凝土浇注安全进行的同时中板的受力安全。
标签：盾构始发；临时支撑；荷载转移；斜撑；受力安全
引言
大跨度地铁车站施工主体结构顶板、中板时，考虑到顶板及中板混凝土施工期间在混凝土未达设计强度前下部支撑体系将受到来自上部的临时荷载作用，故为保证施工安全及质量，通常采用板下搭设WDJ碗扣式钢管支架承担来自上部的竖向荷载。
但为保证盾构顺利始发，通常需拆除中板单跨中部下方的竖支撑，并对原中板的支撑加固方案进行优化，即在车站底板到中板之间增设斜撑，如此不仅提供了盾构始发铺设轨线、拖车过往的操作空间，也降低了施工难度，而且节约了工程成本。该优化方案可为类似工程提供借鉴。为了确保施工安全，利用三维有限元分析方法对其施工工艺、施工方案进行模拟、验证，以科学合理地选用施工方法。
1 工程概况
本工程为南京地铁三号线土建工程D3-TA03标，包括两站两区间：泰冯路站、京新村站、【泰冯路站-京新村站】区间、【京新村站-浦珠路站】区间。其中京新村站为南京地铁三号线的中间站，位于百润路和规划中心路交叉口，横跨百润路沿规划中心路方向布置。车站采用明挖顺作法（跨路口段采用盖挖顺作法施工），京新村站设计为地下两层两跨岛式站台车站，车站共设4个出入口及2个风亭，其中4号出入与商业接口。
车站起点里程为K6+431.448，车站终点里程为K6+629.548，车站有效站台中心里程为K6+548.998。车站两端均为盾构区间。车站与两端区间的分界里程分别为K6+432.148，K6+628.748。车站主体外包总长198.1米，标注段宽19.6米，高度13.16米；西段盾构井宽23.6米，高度14.62米；东段盾构井宽23.8米，高度14.35米。
2 施工方案
该地铁车站主体结构JX04段顶板板宽度为19.6m，厚度为80cm，顶板施工时其下部40cm厚中板（单跨中部）弯矩过大不足以承受頂板浇注时产生的组合荷载，故顶板施工结束前中板下方原来既有的支架不能拆除，以保证顶板施工时力可以传递至底板上，避免中板直接受力而变形。但为完成本站在青奥会前的施工任务，作为关键施工线路的盾构施工迫在眉睫，故此在JX04段顶板施工的同时，底板上需铺盾构拖车轨线，供盾构拖车运输材料、出渣，所以中板以下支架的部分拆除与结构顶板施工产生矛盾，且支架拆除会直接将顶板浇筑砼时产生的力传递至中板，进而对中板造成破坏，并且整个施工过程中板单跨中部将成为受力薄弱部位（弯矩最大），因此为满足盾构施工要求，并保证顶板混凝土浇注安全进行且过程中板不受损坏。拟采用转移由顶板施工传递至中板上的荷载分布的办法，即将中板以下支架拆除，但是在顶板以下支架采取中间6米范围立杆悬空，利用增加的斜撑将中间受力传递至单跨的两侧（一侧为结构下部倒角，一侧为结构中间纵梁柱），保证中板受力安全，最终将这一矛盾很好的解决，保证了施工质量及安全，节约了工期，创造了效益。如图1所示为临时支撑的构造布置图。
3 施工方案的计算模拟
3.1 模型参数的建立
WDJ碗扣式钢管支架应用广泛，其结构的分析和设计一般假定水平杆与立杆的连接是全刚性的，或是理想的铰接。全刚性连接指相邻杆件的斜率是完全连续的，同时重力弯矩的全部（或大部分）从水平杆传到立杆；理想铰接则是横杆的特性均为二力杆，不存在弯矩的传递与分配。这两种假设虽然能简化计算，但碗扣节点的全部连接所具有的刚度，均处于二者之间，即半刚性连接。半刚性连接钢管支架对结构效应的影响，不仅体现在横杆与立杆的弯矩分配上，而且还会增加钢管支架的侧移。
本模型中采用WDJ碗扣式钢管支撑系统，规格应为Φ48×3.5mm，钢管壁厚应为3.5±0.25mm。Q235焊接钢管做主构件，约束底部位移，半刚性连接处释放梁端约束，并输入转角刚度。表1和表2为碗扣支架的截面特征和材料参数，表3为不同扣件螺拴拧紧力矩下的形状系数和初始刚度。
3.2 计算模型建立
本计算模型进行下面两个受力分析：Ⅰ、顶板施工过程中板及中板下部支架的受力（如图2所示）；Ⅱ、顶板施工过程中板下部部分支架拆除时中板的受力以及下部支架的受力情况（如图3所示）。
4 计算结果与分析
（1）将图4与图6进行比较，顶板施工过程中中板位移变形最大值为1.11237mm，顶板施工过程中中板下部部分支架拆除时中板位移变形最大值为1.28033mm，后者较前者中板位移增大了0.16796mm，由此可以看出拆除部分支
架对中板的位移变形影响不大，中板受力处于安全状态。
（2）将图5与图7进行比较，顶板施工过程中中板下部支架位移变形最大值为1.17861cm，顶板施工过程中中板下部部分支架拆除时中板下部支架位移变形最大值为1.57376cm，增幅不大，支架受力安全。
5 结束语
型钢支撑及保留部分脚手架占车站结构的空间较大，造成盾构始发期间配套轨线铺设及拖车过往操作空间不足，给盾构始发带来不便，采用转移由顶板施工传递至中板上的荷载分布的办法，即将中板以下支架部分拆除，但在顶板以下支架采取中间6米范围立杆悬空，利用增加的斜撑将中间受力传递至单跨的两侧（一侧为结构下部倒角，一侧为结构中间纵梁柱），保证中板受力安全，从而保证了本站盾构始发如期进行，顶板施工也未受影响，且采用该方案后，浇筑完成的中板无裂纹产生，很好的保证了结构施工的安全、质量及进度。
参考文献
[1]JGJ166-2008.Safety and technical code for frame scaffoldings with Buckles Bowl in construction [S].
[2] JGJ130-2001.建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].
[3]杜荣军.混凝土工程模板与支架技术[M]. 北京 ： 机械工业出版社，2004.
[4]陈大先.机械设计手册[M]. 北京 ： 化学工业出版社，1999.
作者简介：严娜（1986-），女，汉族，陕西渭南，江苏省交通技师学院，助讲，硕士研究生，桥隧方向。
