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                                      大直徑盾構整體始發段后澆結構同步施工技術

                                      工程概況
                                          武漢軌道交通8號線一期工程起于漢口后湖三金潭,止于武昌徐東大街梨園,線路從長江二橋上游450米處穿越長江后在武昌徐家棚上岸。越江隧道段長3186米,設計為單洞雙線復合二襯結構,采用一臺直徑12.1米泥水平衡盾構機完成掘進施工,由徐家棚站提供整體始發條件。徐家棚站橫跨居民區域、和平大道、三三七鐵路貨場,大致呈東西走向;車站外包總長447米,寬13.9~66.7米,基坑深約24.5~29米,總建筑面積4.2萬平方米,主體結構為雙層兩跨局部三層四跨(五跨)矩形框架結構,側式站臺車站,有效站臺長度186米。盾構始發井段為三層四跨矩形框架結構,受制于盾構整體拼裝始發的需要,車站結構內部分中二板及中隔墻、柱需要后澆施工,盾構掘進過程中的各種物料運輸需從車站底板穿過,洞內運輸與后澆結構施工相互干擾極大,完善的施工方案可有效解決同步施工問題。
                                      總體施工籌劃
                                          內部結構為鋼筋砼結構,由于結構斷面形式復雜,同時不能影響盾構掘進施工,后澆部分采取分層分段施工。模板采用15mm竹膠板(1.22×2.44m),用10*10cm方木加固;支撐體系采用扣件式腳手架、型鋼等相結合形式。腳手架采用φ48鋼管,工字鋼22#A型做支撐(施工組織順序見圖1)。
                                          (1)施工4-10軸(A、B區域)負三層中隔墻和中二板,施工中隔墻時,中隔墻兩側搭設600*600*600mm腳手架,同時兩側預留盾構行車道路;
                                          (2)施工3號吊裝孔中隔墻及風道并預留行車道,中隔墻及風道施工完畢后施工中一板后澆孔洞,最后施工頂板后澆孔洞;
                                          (3)施工盾構井中隔墻及人防門安裝,施工完畢后施工盾構井后澆孔洞及后澆柱子。
                                          施工順序詳見圖 1:
                                      施工流程
                                          支撐體系采用扣件式腳手架,并配合適當的方木、型鋼做支撐聯結件。
                                          模板:厚度為15mm,長2440mm,寬1220mm的竹膠板。
                                          內楞:100mm×100mm方木,間距20cm。
                                          外楞:100mm×100mm方木,間距60cm。
                                          支撐系統:扣件式滿堂支架+M14對拉螺桿,扣件架間距600*600*600(縱距*橫距*步距),對拉螺桿間距600*600(橫向*豎向)。
                                      3.1 (4-10軸)中隔墻及板施工流程
                                          第一步:搭設3.5米高腳手架施工一段中隔墻,并在腳手架兩側預留盾構施工行車道,現場施工時行車道寬度可根據實際情況調整,滿足盾構通車施工要求。
                                          第二步:待第一段中隔墻達到強度后,拆除腳手架,在中隔墻兩側3.5米范圍外搭設腳手架,搭設至第一段中隔墻頂后架設22A工字鋼并固定牢固,工字鋼上鋪設方木及模板后繼續搭設腳手架,施工第二段中隔墻及風道底板。
                                          第三步:待第二步所施工區域達到強度后繼續搭設腳手架,施工剩余中隔墻和風道,待達到強度后拆除所有腳手架。
                                      3.2 (10-17軸)中隔墻及3#吊裝孔板施工流程
                                          第一步,搭設3.5米高腳手架施工一段中隔墻,并在腳手架兩側預留盾構施工行車道,現場施工時行車道寬度可根據實際情況調整,滿足盾構施工要求。
                                          第二步:待第一段中隔墻達到強度后,拆除腳手架,在中隔墻兩側3.5米范圍外搭設腳手架,搭設至第一段中隔墻頂后架設22A工字鋼并固定牢固,工字鋼上鋪設方木及模板后繼續搭設腳手架,施工第二段中隔墻及風道底板。
                                          第三步:待第二步所施工區域達到強度后繼續搭設腳手架,施工剩余中隔墻和風道,待達到強度后繼續搭設腳手架并施工剩余風道和中隔墻結構。
                                          第四步:待第三步施工區域達到強度后,繼續搭設腳手架施工最后一段中隔墻。
                                          第五步:待最后一段中隔墻達到強度后,繼續搭設腳手架至中一板底,施工3#吊裝孔的中一板,待中一板達到強度后搭設滿堂支架施工3#吊裝孔的頂板。
                                      3.3 (盾構井)中隔墻及吊裝孔板施工流程
                                          第一步:搭設6.5米高腳手架施工一段中隔墻,并在腳手架兩側預留5.2m盾構施工行車道,現場施工時行車道寬度可根據實際情況調整,滿足盾構施工要求,施工此部位的中隔墻時同時將人防門安裝完成,考慮人防門檻比現有箱涵頂高,人防門施工完畢后需做人字坡滿足車輛通行要求。
                                          第二步:待第一段中隔墻達到強度后,拆除腳手架,在中隔墻兩側3.5米范圍外搭設腳手架,搭設至第一段中隔墻頂后架設22A工字鋼并固定牢固,工字鋼上鋪設方木及模板后繼續搭設腳手架,施工負二層夾層板及梁。
                                          第三步:待負二層板達到強度后,繼續搭設滿堂腳手架施工負一層板及頂板,搭設腳手架的前提是負二層板必須達到100%的強度,同時施工負一層板及頂板不能拆除負三層腳手架。
                                      受力計算
                                      4.1 型鋼強度驗算
                                          型鋼承受中板(厚度0.6m)和腳手架傳遞的荷載,按照集中荷載作用下的三跨連續梁計算。
                                          本工程中,外龍骨采用22#A型鋼,寬度110mm,高度220mm,截面慣性矩I和截面抵抗矩W分別為:
                                      W=310cm3;
                                      I=3400cm4;
                                          型鋼跨中彎矩計算公式:
                                      M=1/8*q*l2
                                       
                                          其中,作用在型鋼的荷載:q=13KN/m;
                                          型鋼計算跨度(橫桿水平間距):l=3.6m;
                                          型鋼最大彎矩:M=1/8×13×3.6*3.6=21.06KN*m;強度驗算公式:
                                       
                                          其中,σ--型鋼的最大應力計算值(N/mm2)
                                          M--型鋼的最大彎距(N.mm);M=21.06KN*m
                                          W--型鋼的凈截面抵抗矩;W=0.00031m3;
                                          [f]--型鋼的強度設計值(N/mm2),[f]=205MPa;
                                          型鋼的最大應力計算值σ=67.9MPa小于型鋼的抗彎強度設計值205MPa,滿足要求!
                                      4.2 型鋼的撓度驗算
                                          根據《建筑施工計算手冊》,剛度驗算采用荷載標準值,同時不考慮振動荷載作用。
                                          撓度驗算公式如下:
                                      ω=0.677*ql4/100*EI≤【ω】=l/1000
                                          其中,ω--型鋼最大撓度(cm);
                                          l--計算跨度(水平螺栓間距):l=360cm;
                                          E--型鋼彈性模量(N/cm2):E=20600000.00N/cm2;
                                          I--型鋼截面慣性矩(cm4),I=3400;
                                          型鋼最大撓度計:ω=0.677×130×3604/(100×2.06×107×3400)=2.024mm;
                                          型鋼的最大容許撓度值:[ω]=3.6mm;
                                          型鋼的最大撓度計算值ω=2.024mm小于型鋼的最大容許撓度值[ω]=3.6mm,滿足要求!
                                      結束語
                                          此方案在編寫時經過多次談論分析和受力計算,并且在武漢地鐵8號線土建項目后澆結構施工過程中得到了成功應用,是一套可行的指導性施工方案。
                                          在方案實施過程中,對盾構施工通行基本無影響,而且土建施工部分也能夠按節點完成任務,避免了以往施工過程中,待盾構貫通后再施工后澆部分施工隊伍二次進場所帶來的經濟損失,為公司最大限度的節約了管控成本。
                                       

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