摘要：地鐵車站承擔著地鐵交通樞紐站點和標志性景觀建筑的雙重作用，大跨度無柱穹頂結構被多座城市的地鐵車站采用，其施工難度較常規(guī)結構顯著增加，總結了車站穹頂結構頂部的施工關鍵技術，大幅度提高地鐵車站穹頂頂板結構的施工工效、施工成本和施工質量。

關鍵詞：穹頂結構； 無柱車站； 地鐵； 施工技術

中圖分類號：U231.3文獻標志碼：B

0引言

地鐵車站作為地鐵交通的樞紐站點，不僅擔任著聯系地面和地下的客運功能，還擔任著不同線路之間乘客換乘的功能。隨著地下工程工技術的日益成熟，安全穩(wěn)定、經濟合理已不是地鐵車站建設的唯一要求，視野開闊、客流通暢、美觀等成為了地鐵車站應具備的性能，地鐵車站往往成為城市的標志性建筑，直接體現周圍的景觀特色。大跨度無柱穹頂結構在地鐵車站景觀設計中占據著重要作用，且施工難度較常規(guī)結構顯著增加，本文總結了大跨度無柱穹頂結構支架設計和施工關鍵技術，為類似工程的施工提供參考借鑒。

1工程概況

某地鐵車站位于國家4A級景區(qū)附近，為地下雙層12 m島式車站，設計里程ZDK25+458.208—ZDK25+617.308為穹頂結構，長度為159.1 m，其中27軸—42軸（134 m）凈跨度為19.7 m，頂板最高點厚度1 200 m，頂板最低點厚度2 820 mm；42軸—45軸（25 m）凈跨度為21.25 m，頂板最高點厚度1 300 m，頂板最底點厚度2 757 mm；穹頂結構與矩形結構交接處，兩側混凝土最大厚度5 883 mm，跨中厚2 550 mm，縱向長度1.4 m。

2支撐體系設計

2.1支架體系

本文支架設計包含穹頂結構、穹頂結構與矩形結構交接部位兩部分，其中穹頂結構采用盤扣式支撐架形成豎向支撐體系，穹頂與矩形結構交接部位兩側和跨中分別采用型鋼支架和重型盤扣支架；主楞采用與穹頂頂板結構弧形匹配的12.6#弧形工字鋼拼接而成，次楞由雙拼鋼管構成，兩者一起形成車站頂板底模的支撐體系；最后通過扇形斜撐對支撐體系進行加固，抵消在混凝土澆筑過程產生的水平不平衡荷載，保證整個支撐體系在橫向的穩(wěn)定滿足要求。穹頂結構、穹頂結構與矩形結構交接部位的支撐體系如圖1、圖2所示。本文的支撐體系有如下特點：盤扣式支撐架節(jié)點穩(wěn)定，承載力強，安全性高，現場施工方便，搭設、拆除速度快，材料損耗率低；主楞由工字鋼拼裝，總體形狀與穹頂頂板結構下側面一致，加工、運輸、安裝、拆卸方便；采用扇形斜撐加固支撐體系，可減少混凝土澆筑過程中支架體系的側向變形。

2.2支撐體系驗算

為保證支撐體系的可靠性和穩(wěn)定性，需對設計的支撐體系進行計算分析，本文采用Midas Civil建立了穹頂結構、穹頂與矩形結構交接部位支撐體系的有限元模型，如圖3所示。通過建立的有限元模型對支撐體系在側向壓力作用下的強度、剛度、穩(wěn)定性進行了校核驗算，驗算結果如圖4所示，計算結果表明：支撐體系的面板、主楞、次楞和立桿的強度和剛度均滿足要求，整體穩(wěn)定性也滿足要求。

3大跨度無柱穹頂頂板結構施工

3.1施工工藝流程

地鐵車站大跨度無柱穹頂頂板結構施工流程如圖5所示。

3.2施工方法

3.2.1測量放樣

在中板和負一層側墻施工完成后，由現場技術員根據設計圖紙和測量控制點放出頂板結構的底部標高，由于頂板為穹頂結構，需要標出每個支架頂部的標高，并作好標記，保證施工完成的穹頂頂板結構標高和弧度與設計一致。

3.2.2搭設頂板支撐架

（1）為保證支架能夠平穩(wěn)有效坐落在中板上，在安裝支架底座前需要將中板上的施工設備和建渣清除。

（2）支架間距縱距900 mm，橫距（300+2@600+3@900+9@1200+3@900+ 2@600+300） mm（27軸—42軸），橫距（2@600+6@900+6@1200+6@900+2@600） mm（42軸—45軸）；步距1500 mm。

（3）為保證整體支架的穩(wěn)定性，穹頂段負一層支架豎向斜桿滿設。負二層豎向斜桿沿縱橫向每間隔2跨設置；支架頂層及底層需設置水平斜桿（剪刀撐），且水平斜桿（剪刀撐）間距不大于6 m，水平斜桿（剪刀撐）寬度3～5 m。

施工技術與測量技術韓旭： 大跨度無柱穹頂結構地鐵車站頂板施工技術探討

（4）每層支架搭設間距相同，盡量使頂板對撐分布于支架上，保證支架豎向軸心傳力。

（5）由于杜甫草堂站穹頂段需要預留孔洞作為盾構出土井，支架如遇中板孔洞處采用在底板支架頂部膠板上設雙拼槽鋼，沿基坑橫向布置，間距為900 mm。

（6）搭設時，先將橫桿、斜桿等接頭插入連接盤，使插銷外表面與水平桿和斜桿桿端扣接接頭內表面吻合。待桿件接頭插入后，將插銷插入連接盤的扣接頭內。插銷連接應保證錘擊自鎖后不拔脫，抗拔力不得小于3 kN。

3.2.3拼裝和安裝弧形主楞工字鋼

（1）主楞采用特制與結構弧度匹配的12.6#工鋼，橫向布置，間距為900 mm。

（2）主楞工字鋼之間連接采用高強螺栓連接，其弧度要與結構弧度匹配

（3）頂托與主楞的空隙采用焊接于主楞下方的鐵楔子填塞，保證接觸面積及位移限制，頂托和主楞連接詳圖可見圖6。

（4）拱腳位置設置鎖腳限制其位移。

3.2.4次楞和面板安裝

（1）兩側弧形范圍次楞采用雙拼48.3×3.6 mm鋼管，間距150 mm，跨中范圍次楞48.3×3.6 mm鋼管，間距150 mm；面板采用15 mm厚的竹膠板，拱頂的拱腳部位采用現場加工的木塊填充。

（2）次楞雙拼鋼管為保證其在主楞12.6#弧形工字鋼架上不發(fā)生位移，在弧形工字鋼上按次楞間距焊接L40×3 mm的等邊角鋼或鋼筋頭，固定鋼管位置，面板拼縫處次楞采用50 mm×100 mm方木（圖7）。

3.2.5扇形斜撐安裝

為保證混凝土澆筑過程中，支架受到水平方向的荷載失穩(wěn)，除頂托與主楞支撐外，另設置48.3×3.6 mm鋼管斜撐，呈扇形分布與主楞連接分散其荷載（圖8）。

3.2.6頂板鋼筋綁扎和混凝土澆筑

（1）穹頂結構與平頂結構頂板相比，若混凝土澆筑過程不對稱，會使支架產生較大的水平荷載，造成支架發(fā)生失穩(wěn)。因此，在混凝土澆筑前，首先采用有限元軟件模擬澆筑過程，保證混凝土澆筑過程中支架體系的位移滿足要求。

（2）混凝土分層分區(qū)對稱澆筑，從拱腳位置開始對稱緩慢均勻澆筑到拱頂位置合攏，混凝土每1 h澆筑高度小于30 cm。

（3）準備足夠的木板（廢模板）鋪墊在綁扎好的鋼筋上，以利行走和平倉振搗作業(yè)，澆筑完第二層混凝土將木板移走。

3.2.7支架頂部位移監(jiān)測

（1）支架頂部沿頂板下沿布設監(jiān)測點，每個截面布點7個，其中拱頂水平段3個，每側弧形段2個；每段頂板選取3個截面布設點位。

（2）監(jiān)測頻次設定為每1 h一次，分別對3個截面21個點位的水平位移和豎向位移進行量測，并實時處理量測數據，若監(jiān)測的數據超過預警指標，必須馬上停止?jié)仓炷?，按應急預案處理。

4支撐體系施工保證措施

（1）支架拼裝之前必須使用水準儀將底座螺栓調至同一水平面上，否則會導致支架拼裝困難。

（2）支撐架（盤扣式鋼管支架）構件質量：嚴把材料關，構件應有出廠合格證及構件強度試驗報告，進場材料進行外觀質量及細部構件檢查，不合格構件禁止使用。

（3）架體與已澆筑的混凝土中柱每隔2.5 m設置抱柱措施，架體兩側采用鋼管腳手架+底托設置連墻件，鋼管腳手架與架體立桿采用扣件連接，頂托頂至已澆筑側墻或中隔墻上。

（4）架體下部設底托，可調底座調節(jié)絲桿外露長度不大于300 mm，最底層水平桿離地高度不大于550 mm；架體上部設頂托，頂托絲桿外露長度不大于400 mm，可調頂托伸出頂層水平桿長度不大于650 mm，且可調頂托插入立桿長度不小于150 mm。

（5）車站標準段為地下二層結構，每層支架搭設步距相同，保證豎向軸心傳力，架體四周外立面向內的第一跨每層設置豎向斜桿，架體整體底層及頂層均設置豎向斜桿，并在架體內部每隔5跨由底至頂，縱橫向均設置豎向斜桿或普管剪刀撐，蓋板位置支架布設負一層只需布設立柱及后澆筑側墻操作架。

5結束語

本文針對地鐵車站大跨度無柱穹頂結構的穹頂部分、穹頂和矩形結構交接部分分別進行支架設計研究，并總結了車站穹頂結構頂部的施工關鍵技術，本文的施工方法，可確保施工安全大幅度提高地鐵車站穹頂頂板結構的施工工效、施工質量，降低施工成本。

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［作者簡介］韓旭（1993—），男，博士，工程師，主要從事施工技術研究和管理工作。