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您当前的位置： 装配式钢管支柱+分配梁组合支架施工方法与流程
2021-01-17 11:01:12|
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本发明公开施工方法，涉及轨道交通隧道内施工技术领域，具体地说是装配式钢管支柱+分配梁组合支架施工方法。
背景技术：
随着国内各城市经济建设的高速发展，轨道交通成为城市交通的主要载体也得到了迅速发展，轨道交通高架桥能适应城市里各种地势、交叉通道。也越来越多的出现在了轨道交通建设中。由于轨道交通建设多在市区，地下管线、城市居民等相对集中，因此用于轨道交通建设的施工用地非常有限，轨道交通车站及区间多沿城市主干道地下敷设，为尽可能地减少对地面交通、建构筑物等影响，施工工期通常较长，并且城市轨道交通属基础设施工程，对工期要求也愈来愈高，越来越多的盾构机、tbm掘进机投入施工，但同时在地下兴建大跨度暗挖隧道作为轨道交通车站时，车站内部结构与tbm掘进机交叉作业常常相互影响。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的问题，提供装配式钢管支柱+分配梁组合支架施工方法，具有通用性强、实施简便等特点，具有广阔的应用前景。
本发明提出的具体方案是：
装配式钢管支柱+分配梁组合支架施工方法：进行tbm运输轨道两侧钢管支柱基础浇筑，
根据tbm轨道车最大通过高度及轨顶风道施工空间，确定钢管支柱高度，固定钢管支柱到钢管支柱基础上，
在钢管支柱顶部的中心线位置焊接固定主横梁，主横梁上方按照上覆架体纵距布置焊接分配梁，
在已完成的轨道车站结构底板上进行上覆架体施工，
预先安装轨顶风道底模板，并与站厅板连接，
在车站仰拱层预埋结构柱钢筋，并安装结构柱模板，
浇筑轨顶风道及结构柱，
对其他板梁及模板进行安装施工，同时对轨顶风道的侧墙进行安装施工，统一进行混凝土浇筑。
优选地，所述的装配式钢管支柱+分配梁组合支架施工方法中车站仰拱层弧形段浇筑钢管支柱基础时预设钢筋。
优选地，所述的装配式钢管支柱+分配梁组合支架施工方法中上覆架体的各部位支架在进行测量定位，按照纵向扫地杆→立柱→横向扫地杆→第一步纵向水平杆→第一步横向水平杆→第二步纵向水平杆→第二步横向水平杆直至最后的横向水平杆的顺序依次进行安装。
优选地，所述的装配式钢管支柱+分配梁组合支架施工方法中站厅板施工时，对施工区域进行分段，分段位置避开梁、柱节点及梁跨中应力集中区域，分段长度划分为相近距离。
优选地，所述的装配式钢管支柱+分配梁组合支架施工方法中根据轨道风道钢筋砼重量及浇筑站厅层的钢筋砼重量确定轨顶风道底模板起拱度，并预留沉降，安装轨顶风道底模板后安装轨顶风道钢筋，同时侧墙与站厅板交接位置预留锚固钢筋。
优选地，所述的装配式钢管支柱+分配梁组合支架施工方法中对上覆架体进行支架预压，并进行预压观测。
优选地，所述的装配式钢管支柱+分配梁组合支架施工方法中根据受力分析将预压观测点设置在梁、板的中间以及两侧轨行区悬挑处。
优选地，所述的装配式钢管支柱+分配梁组合支架施工方法中混凝土浇筑时，混凝土材料最大氯离子含量为0.06％，胶凝材料最小用量不小于320kg/立方米，限制水胶比最大限值为0.45。
本发明的有益之处是：
本发明提供装配式钢管支柱+分配梁组合支架施工方法，适应于轨道交通隧道内施工，本发明方法的装配式钢管支柱+分配梁支架，结构合理，在保证施工质量、安全的同时减少了施工投入，
本发明方法采用钢管支柱基础，为装配结构，可高栓连接，便于安拆、易于重复倒用，
本发明方法的主横梁采用双拼工字钢的结构形式，均为装配式构件，且承载能力强，便于现场操作，
本发明方法针对tbm配套设施在内部结构施工期间继续利用轨道通行的情况，可进一步设置限高、防撞门架，对施工安全起到有力保障，
本发明方法上覆架体、钢管支柱、分配梁均可采用标准化构件制作，装拆方便，一次性投入数量小，适用于多个车站内部结构使用，倒用性能高，
本发明方法的钢管支柱基础适用于地下马蹄形大断面暗挖站矮边墙弧形段，不受空间小、基面弧度大无法搭设支架的影响，
本发明方法适用地下暗挖车站tbm过站通行与内部结构同步施工，极大程度缩短了轨道交通的建设周期。
附图说明
图1是本发明钢管支柱+分配梁组合支架应用布局示意图；
图2是钢管支柱底部安装示意图；
图3是钢管支柱与分配梁组合支架示意图；
图4是tbm轨道中钢管支柱及钢管支柱基础示意图；
图5是钢管支柱基础底部砼钢筋安装剖面示意图；
图6是钢管支柱基础底部砼钢筋安装平面示意图；
图7是站厅板施工分段平面示意图；
图8是结构柱模板示意图；
图9是结构柱混凝土浇筑结点示意图；
图10是梁的模板示意图；
图11是预压观测点设置示意图；
图12本发明方法流程示意图。
附图标记：
钢管支柱1，主横梁2，分配梁3，tbm轨道车4，钢管支柱底板5，钢管支柱顶板6，钢管支柱基础7，弧形仰拱底部钢筋8，仰拱回填面9，仰拱层10，结构柱模板11，对拉丝杆12,木背楞13,双拼钢管14,梁混凝土层15,结构柱柱混凝土层16,梁模板17,观测点18。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明提供装配式钢管支柱+分配梁组合支架施工方法：进行tbm运输轨道两侧钢管支柱基础7浇筑，
根据tbm轨道车最大通过高度及轨顶风道施工空间，确定钢管支柱1高度，固定钢管支柱1到钢管支柱基础7上，
在钢管支柱1顶部的中心线位置焊接固定主横梁2，主横梁2上方按照上覆架体纵距布置焊接分配梁3，
在已完成的轨道车站结构底板上进行上覆架体施工，
预先安装轨顶风道底模板，并与站厅板连接，
在车站仰拱层10预埋结构柱钢筋8，并安装结构柱模板11，
浇筑轨顶风道及结构柱，
对其他板梁及模板进行安装施工，同时对轨顶风道的侧墙进行安装施工，统一进行混凝土浇筑。
利用本发明方法，tbm轨道施工中，整体的内部结构模板支架体系采用钢管支柱1和分配梁3组合形式，布置在tbm轨道及轨道两侧安全距离范围内，浇梁、板、轨顶风道自重可通过上覆架体将荷载均匀传递其下分配梁3，再由分配梁3通过钢管支柱1柱顶主横梁2将结构荷载均匀传递至各钢管支柱基础7，钢管支柱1可采用大直径、大壁厚的螺纹钢管加工制作而成，钢管支柱1高度根据tbm运输设备高度确定，钢管支柱1间距根据站厅板施工荷载进行合理配置，主横梁2按钢管支柱1间距进行分段，将主横梁2节点设置于钢管支柱1的中心，底部通过s8.8级高强膨胀螺栓固定于钢管支柱基础7上，具有承载能力高、稳定性能好、安拆方便等特点。
优选地，在本发明的一些实施例中，钢管支柱1架设于tbm运输轨道两侧，且考虑轨道小车运输条件，需浇筑轨行区回填层混凝土至设计标高，以增加钢管柱架设平台空间。根据设计要求，回填层采用c30素混凝土浇筑，待混凝土强度达70％后，进行钢管支柱安装。基础浇筑时需考虑tbm设备通行空间要求，在轨道宽度、轨道小车宽度的基础上，两侧各增加300mm的安全距离，防治小车脱轨时撞击钢管柱及架体。另在靠近中线一侧区域，考虑800mm人员通行空间。
重点针对暗挖地铁站岛式站台两侧轨行区内，仰拱边墙弧形较大，tbm轨道小车与侧墙间距较小的问题，为满足钢管柱架立需要，需浇筑弧形段基础，增加钢管支柱底板5架立空间，同时作为tbm轨道小车的防撞保护措施，同时因钢管支柱1、分配梁3重量较大，考虑在站厅层梁、板、轨顶风道施工时的荷载，需在车站仰拱上钻孔安装φ8钢筋8保证其承载性(无需添加植筋胶)，钢筋设置如图5、6所示，且钢管柱架立区域需对原衬砌面进行凿毛。钢筋安装完成后，需做好标识，钢管柱在安装时需安置在标识好的架立区域。仰拱回填面9采用c30素混凝土浇筑，待混凝土强度达70％后，进行钢管支柱安装，参考图4。
钢管支柱1高度选择需考虑tbm轨道车最大通过高度、轨顶风道施工空间，及最优架体尺寸。以某站为例，钢管柱加工尺寸分别为：3000mm、3200mm。钢管支柱1两端均需焊接500×500mm钢板，分别为钢管支柱底板5和钢管支柱顶板6，在钢管支柱底板5上设置螺栓孔，通过螺栓将钢管支柱1固定于混凝土钢管支柱基础7上。
主横梁2采用双拼i22a工字钢，纵向贯通,两支工字钢中间需进行焊接，确保工字钢上表面形成有效平面，确保上覆分配梁可平稳安装。纵向连接时，两排工字钢接头需错开，避免应力集中，接头处进行焊接，且在腹板上焊接连接钢板，确保连接强度。主横梁2安装时放置于钢管中中心线上，确保两排横梁之间平行。安装后，主横梁与钢管支柱顶板6进行焊接固定。双拼i16工字钢，两支工字钢中间需进行焊接，长度4500mm。均匀放置于主横梁上方，纵距按照上覆架体纵距布置，安装后与主横梁2进行焊接。
上覆架体的各部位支架各部位支架按照方案设计的纵距、横距在底板上进行测量定位，并用红漆做好标记；用钢卷尺拉直，分出立杆位置，并用石笔点出立杆标记。根据弹线定位，依次放置放置纵向扫地杆→立柱→横向扫地杆→第一步纵向水平杆→第一步横向水平杆→第二步纵向水平杆→第二步横向水平杆……。横杆与立杆一定要做到横平竖直，立杆的垂直偏差要控制在整架垂直度小于1/500l规定偏差范围内。其余要求参考《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》。
轨顶风道为站厅板下悬挂结构，需提前安装模板，先于站厅板浇筑。
以某站为例，根据最不利结构计算得：轨顶风道底模板采用915mm×1830mm黑漆木胶合板，长边沿纵向安装。板上层次楞采用50×100方木，横向布置，间距为300mm；下层主楞采用
由于轨顶风道施工采用提前在脚手架上预制,因此轨顶风道与站厅板的定位、连接质量要求较高。施工过程中采取下列措施确保定位与连接：
(1)为确保轨顶净空要求，轨道风道底模起拱度要考虑轨道风道钢筋砼重量及浇注站厅层楼板的钢筋砼重量，按预留沉降1.5～2cm考虑。
(2)轨道风道处的底模板安装前要进行精确放样，底模板安装完成后需要对模板进行校核和加固，钢筋绑扎完成并关侧边模板后需要对模板进行校核和加固。
底模完成后，安装轨顶风道钢筋。在轨顶风道通风口处，需对钢筋做加强处理；同时，侧墙钢筋在与站厅板交接位置需预留足够长度的锚固钢筋，保证后期轨顶风道结构与站厅板的有效连接。
结构柱钢筋需在车站仰拱层10进行预埋，为保证二衬施工时车辆通行要求，柱钢筋不得伸出仰拱回填面，需预留坑洞，坑洞尺寸比结构柱尺寸外放300mm,以便后期钢筋连接时的操作。坑洞内钢筋预留机械接头并带保护帽进行保护，接头错开35d。坑洞上覆盖钢板，并设置卡具，固定在坑洞上方，待衬砌施工结束后，清理坑内积水、淤泥，连接上部钢筋。
结构柱模板11安装以某站为例，站厅板结构柱截面尺寸为600mm×800mm，立柱高7.8m。结构柱模板11采用1.5mm木胶合板；柱箍内木背楞13采用50mm×100mm方木竖向布置；柱箍外楞采用双拼
轨顶风道宜先于站厅板浇筑，浇筑完成后，作为施工平台，搭设上覆厅板底模；结构柱混凝土亦先于厅板梁、板结构浇筑，起到一定的辅助承载作用。结构柱混凝土与梁交接位置需设置施工缝，具体浇筑结点参考图9，两侧为梁混凝土层15，中间为结构柱柱混凝土层16。
梁和板模板一起施工，梁模板17采用915mm×1830mm黑漆木胶合板，根据中纵梁具体尺寸进行裁料安装，总的原则长边沿纵向安装。
模板在浇注混凝土一侧平直、无翘曲，每次使用前模板面涂刷脱模剂，拆模后清除表面附碴，保持清洁和堆码整齐。
模板及支架按设计要求安装，上、下端各用活动支托调节长度，以满足结构尺寸模板位置准确的需要，保证梁、板、开孔结构各部分尺寸及相互间位置，预埋件、预留孔的准确。
梁模板17拼装好后检查模板接缝是否平直、紧密，接缝不得造成跑浆、漏浆。
厅板、梁模板17上层次楞采用50×100方木，横向布置，间距为300mm；下层主楞采用
中纵梁尺寸较大，俩侧模板采用特殊方式进行加固。梁侧模外楞采用双拼
暗挖车站站厅板一般长度在200m-300m左右，以某站站厅板为例，需对施工区域合理分段，有效减少混凝土一次性浇筑体积，同时提高材料周转效率。其中分段位置避开梁柱节点、梁跨中应力集中区域；分段长度应划分为相近距离。参考图7，将站厅板分为a1-a7,7个分段。施工顺序综合暗挖车站接入站厅板施工通道位置，及施工现场资源通入情况、其他部位施工情况。按照门架→主横梁→分配梁→轨行区架体→其他架体的顺序进行搭设，减少各个步序之间的施工影响，确保施工机械的最大利用率，减少人力成本。拆除时首先确保结构强度是否达到要求，在满足强度的情况下，先行拆除车站中部架体，再拆除轨行区架体，门架体系按照安装的相反顺序拆除，材料通过轨行区通行小车进行倒运。
在上述实施例施工基础上，施工过程中，上覆架体和其他相应支架，进行支架预压。预压重量按照浇筑重量的120％施加，预压时间为48小时。
⑴加载顺序：分三级加载，第一、二次分别加载总重的30％，第三次加载总重的40％。
⑵预压观测：观测位置设在每跨的l/2，l/4处，每组分左、中、右三个点。在点位处固定观测杆，以便于沉降观测。采用水准仪进行沉降观测，布设好观测杆后，加载前测定出其杆顶标高。预压过程中应对支架沉降进行连续观测，同时关注横梁、分配梁、钢管柱的稳定情况。
第一次加载后，每2个小时观测一次，连续两次观测沉降量不超过3mm，且沉降量为零时，进行第二次加载，按此步骤，直至第三次加载完毕。第三次加载沉降稳定后，可进行卸载。
⑶卸载：人工配合吊车吊运砂袋均匀卸载，卸载的同时继续观测。卸载完成后记录好观测值以便计算支架的变形。根据观测记录，整理出预压沉降结果，调整支架顶托的标高来控制梁板底模的预拱高度。
根据受力分析可知在每跨支架每联跨中的弯矩最大，且轨顶风道外缘悬挑处荷载偏压，因此布点选择在梁、板的中间以及两侧轨行区悬挑处。观测点布置参考图11。
观测时：
观测频率和时间按上述规定外，可根据实际情况适当增加。
梁板混凝土浇注前在模板底部位置与预压对应位置设置观测点，观测混凝土施工过程中的支架沉降。每次观测得到的数据认真记录在沉降量观测专用表格内。
5、数据整理分析及预拱度的设置
观测结束对测量数据进行处理，根据总沉降值和卸载后观测值计算弹性变形量。根据试验所测得的数据进行分析，对本工程所设计的预应力现浇箱梁模板支架进砼浇筑时产生的变形进行有效的控制。可依据变形量调整梁板模板底标高，实现砼浇筑完成后能达到设计所要求的标高。
预拱度的设置：
确定预拱度时考虑下列因素：支架在荷载作用下的总变形量，支架在荷载作用下的弹性压缩，支架在荷载作用下的非弹性压缩。
根据梁板的拱度值线形变化，其它各点的预拱度值，应以跨中中点为最高值，以梁柱节点为零，按二次抛物线进行分配。
上述实施例中，钢筋加工严格按照设计图纸和相关技术规范的要求执行，加工钢筋前由现场技术员做钢筋下料单，经技术负责人审核通过后，才能按照下料单下料。主筋在制作前必须调直，调直后钢筋弯曲度应不大于长度的1％，并不得有局部弯折。受力主筋筋接头应互相错开，在接头长度区段内，同一根钢筋不得有两个接头，受拉区配置在接头长度内(35d)的受力钢筋，其接头截面积占总截面积百分率小于50％。主梁纵向主筋沿梁轴线通长布置，纵向接头采用机械连接。
站厅板横向钢筋接头应避开厅板跨中，上下层接头应错开1.3倍lae；梁钢上层钢筋接头设置不小于1/3净跨距；下层接头应避开梁柱节点加密区，且设置于1/3净跨距之内，1.5倍梁高之外。
箍筋设置应严格符合设计及规范要求，箍筋与主筋的交叉点宜采用直径0.7-2mm的铁丝扎牢。绑扎钢筋的扎丝丝头朝结构内弯，不应进入混凝土保护层内。
梁板钢筋需严格按照设计要求设置混凝土垫块，防止出现漏筋现象。
而混凝土材料要求
1)内部结构大体积浇筑的混凝土避免采用高水化热水泥，混凝土优先采用双掺技术，结构后浇带宜采用高性能补偿膨胀混凝土，且强度大于结构一个标号。
2)严格控制胶凝材料最小用量不小于320kg/立方米。
3)混凝土最大氯离子含量为0.06％。
4)宜使用非碱活性骨料，当使用碱活性骨料时，混凝土中最大碱含量为3.0kg/m3，且不超过水泥重的0.6％。
5)限制水胶比最大限值为0.45。
混凝土浇筑原则：
1)浇筑前应先将模板内的杂物及钢筋上的油污清除干净，并将模板润湿，但不留存积水，检查钢筋的钢筋保护层垫块是否垫好，柱子模板的清扫口应在清除杂物及积水后封闭严实。
2)混凝土的自由倾落高度不得超过2m，超过2m时，为防止离析现象，应通过滑槽、串筒等器具,或通过模板上的预留口进行浇注；浇筑混凝土应连续进行，当必须间歇时，其间歇时间宜缩短并应在前层混凝土初凝前，将次层混凝土浇筑完毕；混凝土运输，浇筑及间歇时间不得超过下表中规定，当超过时应按施工缝处理。
3)浇筑混凝土时派专人经常观察模板钢筋、预留孔洞、预埋件等有无位移变形或堵塞情况，发现问题立即处理，并在已浇筑的混凝土初凝前处理完成。表1说明混凝土运输，浇筑及间歇允许时间(min)。
表1
混凝土养护：
混凝土养护在脱模后立即进行。养护采用高压水雾养护方式，派专人负责，保证在14d内保持结构的湿润。隧道内温度较平均，温差小，相对湿度大，养护一般每天一次，养护的原则是确保混凝土表面湿润，防止表面泛白。施工操作时要根据具体情况实时调整。
覆盖浇水养护应符合下列规定：
1)覆盖浇水养护在混凝土浇筑完成后12小时内进行；
2)混凝土的浇水养护时间不得小于14天；
3)浇筑次数应根据能保持混凝土处于湿润的状态来确定；
4)混凝土的养护用水应符合相关规定。
模板及支架体系拆除
混凝土浇筑完成，且强度达到一定要求后，拆除侧模、内模板以及侧模板、内模板支撑架。拆除采用人工拆除，汽车吊、叉车配合吊运模板及支撑架钢管。
拆模注意事项：
1)当混凝土达到要求的强度后，必须经项目质检人员检查验证，确认脚手架不再需要后，报监理单位批准，由项目安全总监下达正式通知，方可拆除。承重结构的混凝土强度应满足下表要求：
2)非承重模板(墙、柱、梁侧模)拆除时，结构混凝土强度宜不低于1.2mpa，以能保证砼表面及棱角不受损坏。
3)拆除脚手架现场应设置安全警戒区域和警告牌，并派专人看管，严禁非施工作业人员进入拆除作业区内。
轨顶风道下方支架，在轨顶风道浇筑完成后予以保留，待站厅梁、板浇筑完成后且强度达到要求时，与中部其他架体一同拆除。
待轨顶风道支架拆除后，按照分配梁→主横梁→钢管柱的顺序拆除tbm轨道上方门架系统，拆除时需利用tbm配套设施通行窗口期进行施工。
支架拆除要求：
拆除作业必须由上而下逐层拆除，严禁上下同时作业；
拆除过程中，凡已松开连接的杆、配件应及时拆除运走，避免误扶、误靠；
拆下的杆件应以安全方式吊走或运出，严禁向下抛掷。表2现浇结构拆模时所需混凝土强度表。
表2
本发明具体施工时，所用的主体结构材料和辅助材料均需满足技术规范要求。进场前，用于永久结构的材料、设备均需有关材料质量保证书。施工中所用的钢筋、钢板、电焊条、直螺纹套筒等进场后均必须按规范要求进行全面复检。表3为主要材料一览表。表4为机具设备用表。
表3
表4
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
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