地鐵車(chē)站軍用梁鋪蓋法施工設(shè)計(jì)

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　　采用道路兩側(cè)倒邊鋪設(shè)加強(qiáng)型單層六四式軍用梁鋪蓋法明挖施工方案進(jìn)行地鐵車(chē)站施工，達(dá)到交通不斷路的目的。通過(guò)對(duì)24m六四式軍用梁的結(jié)構(gòu)拼裝設(shè)計(jì)、承臺(tái)設(shè)計(jì)、橋面系設(shè)計(jì)、蓋挖順作配套施工設(shè)計(jì)，對(duì)軍用梁在交通行車(chē)和臨時(shí)堆土加載過(guò)程中的最不利情況下，運(yùn)用MidasCivil671軟件驗(yàn)算軍用梁主要桿件內(nèi)力，證明該方案的合理性和可行性。

　　1、工程概況

　　南京地鐵二號(hào)線一期工程新街口站位于南京市商業(yè)中心地區(qū)新街口，車(chē)站以新街口環(huán)島為中心分為兩段呈東西向布置。西端布置在漢中路路中，東段布置在中山路路中，地面交通十分繁忙，車(chē)流密度大，與南北向1號(hào)線新街口站呈“T”形相交并相互換乘。環(huán)島下為一號(hào)線和二號(hào)線共用的大圓盤(pán)地下結(jié)構(gòu)，該圓盤(pán)已隨一號(hào)線新街口站施工完畢。

　　新街口站的總建筑面積為24918m2，其中主體建筑面積22275m2，附屬面積2644m2，車(chē)站長(zhǎng)414.4m，寬21.6m，車(chē)站總高約12.69m。頂部覆土約2.836m，車(chē)站為3‰坡，西高東低。

　　新街口站為地下二層島式車(chē)站，車(chē)站有效站臺(tái)寬度14m，地下一層中央為站廳層，兩端為商業(yè)區(qū)，地下二層為站臺(tái)層，該站主體結(jié)構(gòu)采用軍用梁滿鋪的鋪蓋法施工，以鉆孔咬合樁（直徑?800，咬合厚度200mm）為車(chē)站圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

　　2、車(chē)站臨時(shí)鋪蓋工程施工設(shè)計(jì)總說(shuō)明

　　為了最大限度減小車(chē)站施工對(duì)地面交通的影響，同時(shí)滿足車(chē)站工期要求，結(jié)合車(chē)站范圍內(nèi)的地質(zhì)資料，新街口車(chē)站采用滿足城市A級(jí)道路荷載和交通能力要求的軍用梁等構(gòu)件快速形成臨時(shí)路面系統(tǒng)，東段、西段主體結(jié)構(gòu)均采用軍用梁滿鋪的鋪蓋順作法倒邊施工，保證東西向15m寬（4車(chē)道）通行能力。

　　本車(chē)站軍用梁均采用單層加強(qiáng)型六四式軍用梁，跨度分別為24m和28m，24m跨度的軍用梁應(yīng)用于車(chē)站主體結(jié)構(gòu)（除東西端頭井）部位，軍用梁榀中心間距為1.0m（局部3.52m、0.6m）；28m跨度軍用梁應(yīng)用于東、西端頭井部位，軍用梁榀間距為0.6m。東段鋪蓋共設(shè)置24m跨度軍用梁139片、28m跨度軍用梁35片，設(shè)置4個(gè)出土口，出土口大小為8.85m×3.0m，出土口距東段兩端頭約為23.5m，中間間距為40.0m；西側(cè)鋪蓋工程共設(shè)置24m跨度軍用梁185片、28m跨度軍用梁12片，設(shè)置5個(gè)出土口，出土口大小也為8.85m×3.0m，中間間距為40.0m?，F(xiàn)僅以24m跨度軍用梁為例，介紹其施工設(shè)計(jì)方案。

　　本工程基坑寬為23.3m，鋪蓋結(jié)構(gòu)擬采用長(zhǎng)24.3m加強(qiáng)型六四式軍用梁。加強(qiáng)型六四式鐵路軍用梁是我國(guó)自行研制的中等跨度適用的一種鐵路橋梁搶修制式器材，是一種全焊構(gòu)架、銷接組裝、單層或雙層的多片式、鋼橋面體系的拆裝式上承鋼桁梁。本設(shè)計(jì)采用單層結(jié)構(gòu)，選用加強(qiáng)型單層六四式軍用梁（由加強(qiáng)三角架和輔助端構(gòu)架組合而成）。

　　主體結(jié)構(gòu)施工前，先處理好北邊15.0m寬軍用梁鋪蓋工程下的地下管線，再施工該處的鉆孔咬合樁，待鉆孔咬合樁施工完畢后，施工樁頂冠梁，待結(jié)構(gòu)混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，開(kāi)挖該段第一層土方，并架設(shè)軍用梁，鋪設(shè)臨時(shí)路面，然后恢復(fù)北邊軍用梁鋪蓋工程處地面交通，然后倒邊施工南邊剩余9.3m寬軍用梁鋪蓋工程。

　　倒邊鋪蓋軍用梁分2期圍擋施工，1期圍擋內(nèi)進(jìn)行北邊15.0m寬4車(chē)道臨時(shí)鋪蓋工程施工，臨時(shí)鋪蓋軍用梁每片總長(zhǎng)24.3m，1期鋪設(shè)的軍用梁每片長(zhǎng)15.0m、間距1m（靠近出土口間距0.6m）；2期圍擋內(nèi)施工南邊臨時(shí)鋪蓋工程，臨時(shí)鋪蓋軍用梁每片長(zhǎng)9.3m，此范圍內(nèi)的9.3m長(zhǎng)軍用梁與1期已施工15.0m軍用梁按照規(guī)范連接起來(lái)，最終形成每片長(zhǎng)為24.3m軍用梁鋪蓋系統(tǒng)工程。

　　3、車(chē)站臨時(shí)鋪蓋工程詳細(xì)設(shè)計(jì)方案

　　3.1軍用梁結(jié)構(gòu)及橋面系設(shè)計(jì)方案根據(jù)蓋挖順作倒邊施工方案，軍用梁各部件用平板拖車(chē)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)完成拼裝施工，在第一層土方開(kāi)挖及鋼支撐施工完成后，用25t吊車(chē)吊裝到位。軍用梁便橋臨時(shí)鋪蓋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)：車(chē)站主體結(jié)構(gòu)蓋挖順作倒邊施工部分采用加強(qiáng)型六四式軍用梁支撐形式和橋面系組成。軍用梁只用作承托臨時(shí)鋪蓋及地面車(chē)輛等荷載。

　　3.2加強(qiáng)型六四式軍用梁結(jié)構(gòu)及其承臺(tái)設(shè)計(jì)本車(chē)站軍用梁均采用單層加強(qiáng)型六四式軍用梁，跨度為24m，應(yīng)用于車(chē)站主體結(jié)構(gòu)部位。軍用梁榀中心間距為1.0m（出土洞口寬3m，出土洞口外圍軍用梁榀中心間距0.6m）；軍用梁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用斜向及縱向聯(lián)結(jié)系，以加強(qiáng)軍用梁整體穩(wěn)定，所有的縱向聯(lián)結(jié)構(gòu)件均為軍用梁系列定型產(chǎn)品。

　　為滿足軍用梁鋪蓋倒邊施工的需要，保證1期圍擋內(nèi)臨時(shí)鋪蓋工程的穩(wěn)定性和安全性，1期圍擋內(nèi)施工的臨時(shí)鋪蓋軍用梁兩端固定方案為：北端為L(zhǎng)形圍護(hù)樁承臺(tái)，南端為1000mm×600mm混凝土支撐墩+鋼板樁擋土墻，支撐墩設(shè)置正對(duì)于軍用梁的加強(qiáng)三角下支撐點(diǎn)，鋼板樁擋土墻深為5.0m。2期圍擋內(nèi)施工臨時(shí)鋪蓋軍用梁時(shí)，需拔除1期施工完成的南側(cè)鋼板樁。

　　3.3橋面系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)文件及加強(qiáng)型六四式軍用梁橋面系使用規(guī)范，為盡可能減輕軍用梁上荷載，又能滿足減振、安全要求，考慮只在北側(cè)雙向4車(chē)道15m寬的臨時(shí)鋪蓋上設(shè)置行車(chē)橋面系，滿足A級(jí)荷載要求。因此，車(chē)站主體北側(cè)16m寬橋面系，沿車(chē)站東西向先鋪設(shè)40cm寬、5cm厚、間距3m木板（設(shè)在鋼板下層，起減振、降低噪聲作用），再沿南北向鋪設(shè)單層2cm厚防滑鋼板（鋼板采用A3花紋鋼板，規(guī)格尺寸為12m×2m），最后在3m寬出土口部位東西向再鋪設(shè)一層6m寬、9m長(zhǎng)、2cm厚防滑鋼板局部加強(qiáng)。根據(jù)設(shè)計(jì)檢算，為滿足龍門(mén)吊將蓋挖土方吊至地面后暫時(shí)棄于南側(cè)橋面上，在臨時(shí)棄土范圍內(nèi)鋪設(shè)1.2cm厚鋼板以滿足施工要求。

　　3.4蓋挖順作配套施工設(shè)計(jì)施工時(shí)以中間臨時(shí)立柱為分隔線，兩側(cè)均采用兩臺(tái)電動(dòng)葫蘆提升、拼裝鋼支撐。在軍用梁架設(shè)之前，完成第一道鋼支撐掏槽、導(dǎo)梁和L形支撐承臺(tái)施工，然后架設(shè)軍用梁、鋪設(shè)橋面系，完成臨時(shí)鋪蓋工程，快速形成道路交通。

　　對(duì)于蓋挖段軍用梁下面的支撐架設(shè)，為滿足鋼支撐架設(shè)需要，還設(shè)置了4道東西向?qū)Я?，?dǎo)梁采用I20形工字鋼，位于軍用梁及第一道鋼支撐下，且緊貼第一道鋼支撐，兩側(cè)導(dǎo)梁通過(guò)在冠梁下預(yù)埋吊鉤焊接牛腿，安裝電動(dòng)葫蘆；中間兩道導(dǎo)梁采用“U”形卡和鋼梁、螺栓固定導(dǎo)梁于軍用梁上，每根導(dǎo)梁上安裝1臺(tái)10t電動(dòng)葫蘆，利于鋼支撐拼裝和架設(shè)。施工時(shí)以中間臨時(shí)立柱為分隔線，兩側(cè)均采用2臺(tái)電動(dòng)葫蘆提升、拼裝鋼支撐。在軍用梁架設(shè)之前，完成第一道鋼支撐掏槽、導(dǎo)梁和L形支撐承臺(tái)施工，然后架設(shè)軍用梁、鋪設(shè)橋面系，完成臨時(shí)鋪蓋工程。臨時(shí)鋪蓋系統(tǒng)完成之后，通過(guò)沿車(chē)站縱向布置的導(dǎo)軌梁和橫向的桁車(chē)天梁下懸吊的10t電動(dòng)葫蘆配合進(jìn)行車(chē)站鋼支撐架設(shè)、土方倒運(yùn)和模板、鋼筋等材料運(yùn)輸。土方開(kāi)挖時(shí)主要采用挖掘機(jī)輔助開(kāi)挖倒運(yùn)。

　　3.5軍用梁行車(chē)和堆土?xí)r的荷載驗(yàn)算

　　3.5.1荷載驗(yàn)算前提條件材料為15MnVq、16Mnq鋼材，車(chē)速不超過(guò)3km/h，城市A級(jí)荷載。

　　3.5.2計(jì)算模型通過(guò)單層24m跨度加強(qiáng)型六四式軍用梁交通通行和臨時(shí)堆土受力計(jì)算采用韓國(guó)MidasCivil671軟件計(jì)算，Midas為空間結(jié)構(gòu)通用有限元計(jì)算軟件，內(nèi)建了國(guó)內(nèi)各種規(guī)范規(guī)定的材料和荷載，包括城A和各種型鋼材料和截面。本次計(jì)算加載為加強(qiáng)型六四式軍用梁結(jié)構(gòu)。

　　本結(jié)構(gòu)取一片梁建立模型，每片梁間距1m，每片梁間以橫向連接系連接，結(jié)構(gòu)計(jì)算沿縱向（車(chē)行方向）取1m進(jìn)行荷載簡(jiǎn)化，計(jì)算結(jié)構(gòu)模型見(jiàn)相關(guān)圖，取本標(biāo)段的第2期圍擋所示為計(jì)算工況。

　　在計(jì)算模型的左邊15m（軍用梁北側(cè)）范圍為雙向4車(chē)道車(chē)行范圍，汽車(chē)活載按城市A級(jí)荷載考慮。臨時(shí)路面系統(tǒng)考慮為2cm厚鋼板，在每個(gè)出土口范圍，由于梁片間跨度達(dá)3m，需另外在上面再鋪一張6m寬、9m長(zhǎng)、2cm厚鋼板，局部加強(qiáng)。

　　在計(jì)算模型的右邊9m（軍用梁南側(cè)）范圍為出土口施工范圍，為在軍用梁上臨時(shí)堆土考慮，在軍用梁上鋪設(shè)一層1.2cm厚鋼板，在出土口的兩側(cè)分別考慮臨時(shí)平鋪一定高度的開(kāi)挖土方。

　　3.5.3荷載

　?。?）恒載結(jié)構(gòu)自重：鋼材容重78.5kN/m3.橋面鋼板自重：2cm厚鋼板、寬15m，1.2cm厚鋼板，寬9m.q1=78.5×0.02=1.57kN/m；q2=78.5×0.012=0.942kN/m。土的自重：按試算法考慮的松土厚度為1.8m，松土的平均容重為16kN/m3，則q3=1.8×16=28.8kN/m。

　?。?）活載汽車(chē)活載：城市A級(jí)車(chē)輛荷載，4車(chē)道布置，車(chē)道折減系數(shù)0.67?？v向分布系數(shù)：城A車(chē)輛荷載為輪間距1.8m，車(chē)道間距1.3m。縱向車(chē)隊(duì)取2個(gè)最重軸，軸重140kN，輪重70kN，兩重軸間距1.2m。其作用影響范圍，考慮橫向聯(lián)系位置，取4m，即總共4片梁承受?？v向分布系數(shù)=2/4=0.5。沖擊系數(shù)μ=0.6686-0.3032×lg（24）=0.25。

　　3.5.4荷載組合結(jié)構(gòu)自重+橋面鋼板自重+土的自重+汽車(chē)活載×0.67×0.5×（1+0.25）。

　　3.5.5單元內(nèi)力計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果數(shù)值以拉為正，以壓為負(fù)，計(jì)算結(jié)果如相關(guān)所示。

　　3.5.6結(jié)論在出土口兩側(cè)允許平均堆土厚度1.8m的情況下，以上各桿件都滿足承載力的要求。其中最外端加強(qiáng)三角的外斜桿，是整體承載力控制桿件。本結(jié)構(gòu)按縱向（車(chē)行方向）4m計(jì)算，如果覆土不是集中在4m寬范圍內(nèi)，可按照體積相應(yīng)提高容許土層厚度。在平均堆土厚度為1.8m的情況下，按高峰期單個(gè)出土口每天最大可出土300m3考慮，則出土口兩側(cè)允許堆土寬度的范圍為300/（9×1.8）=18.5m，即出土口單側(cè)考慮9.3m就可以滿足施工出土高峰期需求。實(shí)際施工中可考慮在其余地段也滿鋪鋼板，用作堆放鋼支撐等其他施工材料。

　　4、結(jié)語(yǔ)

　　南京地鐵二號(hào)線新街口車(chē)站采用在國(guó)內(nèi)較少運(yùn)用的軍用梁鋪蓋法施工技術(shù)，半蓋挖、半明挖，倒邊施做圍護(hù)結(jié)構(gòu)，分期形成臨時(shí)路面桁架梁鋪蓋體系，加強(qiáng)型六四式鐵路軍用梁因其良好的承載性能和拆裝簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，在鋪蓋順作法方案中得到了很好運(yùn)用。該方案與暗挖法和全蓋挖法相比降低了工程難度和造價(jià)，節(jié)約了工期，而且使地鐵施工對(duì)地面交通、周邊建筑物和環(huán)境的影響降到最低限度，真正體現(xiàn)了“車(chē)在地上走，施工地下行”的現(xiàn)代施工技術(shù)新理念，具有較高的科研、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)推廣價(jià)值。