轨道交通地下车站上盖钢结构施工方案的优化与应用

' 、堡兰：!圭苎堕塑三兰皇：2轨交车站上盖技术特点／由于徐泾东站已运营，轨交车站上盖项目涉及到邻近轨交的桩基施工、基坑开挖、车站出入口改造、上盖钢结构施工。项目开工前需做轨交设施安全性评估，施工方案设计须经过轨交运营方审查，项目施工须进行全过程第三方检测。轨交运营方要求：轨交区问内施工荷载不得大于轨交车站区间(盾构区问)20kN／m；加强轨交线路沉降监测，施工期间的累计沉降图4刚性支撑高空散装法施工示意值小于10mm。E1商业中心钢结构规模体量大、跨度大，轨交车站换区钢结构的施工；然后利用恒力支撑系统从两边往中间区间、盾构区间对施工荷载非常敏感，故钢结构方案设计节间综合安装转换区2～6楼钢结构；再利用合拢的6层以下时，应重点分析结构施工对轨交车站、盾构区间的影响，转换区结构自下而上安装上部钢结构；最后通过伺服控制在确保轨交在施工期间安全运营的前提下，综合考虑钢结系统分阶段卸载恒力支撑，完成结构自施工状态至设计状构在施工过程中的应力、应变及施工工效、成本等。态的转换。施工示意见图5。非转换区转换区非转换3轨交车站上盖多方案设计针对E1的结构特点和难点，设计了4种钢结构施工方Pc人机交萼季统I／＼／＼／＼案，分别为：悬拼法、刚性支撑高空散装法、恒力支撑施倘P压l￡泵拄压制力柰系统统Ih夕＼／＼／＼／工法、弹性支撑施工法口I。恒力＼渣压恒力’3．1悬拼法伺服控制系统；支撑一千斤顶一_盘撑E1大跨度空间钢结构采用悬拼法施工。首先完成非转辘交车站Ⅸ闽(盾构问)换区钢结构的施工；然后利用已完成的非转换区框架钢结图5恒力支撑施工法施工示意构的自身刚度，从两边往中间悬拼2～6楼转换区钢结构；再利用合拢的6层以下转换区结构自下而上安装上部钢结3．4弹性支撑施工法构。施工示意见图3。弹性支撑是一种利用弹性支座实现支撑轴力控制的支非转换区转换区非转换区撑形式。弹性支座如图6所示。在弹性支座内设置有埘个碟形弹簧，共n组，通过对碟形弹簧进行预压的方法对弹性支座施加预紧力。弹性支座原理如图7所示。以1000kN的预，，，／／，／紧力弹性支座为例，当弹性支撑轴力≤1000kN时，其支座刚度近似无穷大，支座位移值为0Ilqm；当弹性支撑轴力>图3悬拼法施工示意1000kN时，其支座随弹簧变形而发生位移，支撑轴力缓慢增大。3．2刚性支撑高空散装法全刚性支撑高空散装法，通过设置竖向刚性支撑，自下而上散装转换区钢结构。刚性支撑荷载通过大面积路基箱或钢梁予以扩散，控制在设计要求的荷载值之内。首先心濑完成非转换区钢结构的施工；然后利用刚性支撑系统从两边往中间节间综合安装转换区2～6楼钢结构；再利用合拢图6弹性支座示意图7弹性支座原理示意的6层以下转换区结构自下而上安装上部钢结构；最后分阶段卸载刚性支撑，完成结构自施工状态至设计状态的转通过设置竖向弹性支撑，自下而上散装转换区钢结换。施工示意见图4。构，弹性支撑荷载通过路基箱或钢梁予以扩散，控制在设3．3恒力支撑施工法计要求的荷载值之内。首先完成非转换区钢结构的施工；恒力支撑是一种利用液压千斤顶控制支撑轴力的支然后利用弹性支撑系统从两边往中间节问综合安装转换区撑形式。恒力支撑施工法，通过设置竖向恒力支撑，自下2～6楼钢结构；再利用合拢的6层以下转换区结构自下而上而上散装转换区钢结构，恒力支撑荷载通过路基箱或钢梁安装上部钢结构；最后分阶段卸载弹性支撑，完成结构自予以扩散，控制在设计要求的荷载值之内。首先完成非转施工状态至设计状态的转换。施工示意见图8。圜建筑狍工·第37卷·第8明 堡竺塾!圭塑圭苎塑竺塑塑三竺兰皇：非转换区转换区非转换区表3支撑轴力值汇总(结构合拢时，单位：kN)施工方法跨轨交车站区域跨盾构区间区域悬拼法00刚性支撑2584(最大值)1865(最大值】恒力支撑1200(恒力值)800(恒力值)妻弹性支撑1415(1000kN预紧力)1009(800kN预紧力)／／I／／／I／／／／／／I／／／／／／／／／／／／／／／／／轨变车站区间(盾构区间)图8弹性支撑施工法施工示意通过表格数值比较，结构在合拢状态下，采用刚性支撑施工时，支撑轴力最大达2584kN，无法满足轨交区间对4轨交地下站上盖多方案设计优化应用轴力的控制要求；采用恒力支撑施工时，支撑轴力始终控通过Midas有限元分析软件建立E1钢结构整体模型，定制在1200kN、800kN，满足轨交区间对轴力的控制要求；义边界条件及荷载。针对多方案各施工工况进行全过程施采用弹性支撑施工时，支撑最大轴力为l415kN，满足轨交工模拟分析，并进行数据分析比较，最终确定最优施工方区间对轴力的控制要求。在后续的卸载过程中，刚性支撑案。限于篇幅，略过施工模拟分析过程，以数表表述多方轴力局部会急剧递增，对轨交的安全保护极为不利；恒力案结构变形值、应力值、支撑轴力的对比分析。支撑能做到同步卸载，支撑轴力可控；弹性支撑轴力会缓4种施工方法最终状态结构变形汇总比对如表l所示。慢递增，轴力仍在可控范围内。综上所述，恒力支撑施工法、弹性支撑施工法均能满表1不同施工方法下结构变形值(卸载完成后)足E1商业中心大跨度钢结构施工的要求。在现场可操作性竖向挠度／mm水平变形，mm层间相对变形，mm上，弹性支撑施工法更优。施工方法车站盾构车站顶板盾构区间车站盾构顶板区间底层顶层底层顶层顶板区间悬拼法-28190—150．3C28．20-5090780—242O791032005结语刚性支撑一109．6O-56702080-35O0-8．0O147055802270通过有限元分析软件对El大跨度钢结构进行建模分恒力支撑一119．0o-61．3033．0O-36．20—11．2015．9069．2027．1O析，研究了4种不同施工方案在各个施工阶段的结构应力、弹性支撑一126l20-39．4042．00-41．30—13．5012．1083．O025．6O设计状态一115．60-59．8O31-7O-32．10—11．2013．9063．8025．1O应变及对应支撑形式的轴力值。通过方案比对，最终确定了适用于轨交区间上方加盖大跨度钢结构的施工方案。通过表格数值比对，我们不难发现，采用悬拼法施工恒力支撑法、弹性支撑法都不失为一种好的施工方的结构各项变形均远超设计值，结构变形难以控制；采用案，结合现场实际，弹性支撑法具有更强的可实施性。E1刚性支撑、恒力支撑、弹性支撑的施工方法均能有效控制商业中心轨交地下站上盖钢结构主要采用了弹性支撑施工结构变形，变形值均接近于原设计值。法进行安装，弹性支撑实现了转化区4层以下结构合拢前的4种施工方法最终状态结构应力汇总比对如表2所示。结构精度控制和轴力控制，结构施工至8层，支撑轴力值仍满足设计要求。通过结构变形监测及轨交区间变形监测可表2不同旌工方法下结构应力值(卸载完成后)知，弹性支撑在实际施工中取得了良好的效果，结构卸载完成后，最大变形值为一94mm<111000，轨交区间在结构应力位置框架主梁斜向支撑吊柱径向桁架施工方法应力，kN应力比应力／kN应力比应力／kN应力比应力／kN应力比施工阶段累计沉降值小于10mm，满足设计要求。悬拼法28400．7414620．604710．1519480．64刚性支撑19900．5315960．663950．131185O39◇◇参考文献◇◇恒力支撑20900．5416000．703990．1312690．43弹性支撑183004813000533920．1312020．41⋯刘宏才浅析地铁上盖大跨度钢结构施工技术[J]建材发展导向，设计状态19600．5115780．654000．1313860．452O11(6)：167—169．【2】史时喜．地铁车辆基地上盖物业开发设计探讨[J]．铁道标准设计，通过表格数值比对，我们不难发现，采用悬拼法施工2O15(3)：147—150．的结构应力、应力比均远超设计值；采用刚性支撑、恒力[3]李俊生．某地铁停车场上盖超限高层建筑动力弹塑性分析[J】．科技与支撑和弹性支撑的施工方法均能有效控制结构应力、应力创新．2015(7)：2—3．比，各值均接近于原设计值。[4]任思潴，金国栋，王俊佚．既有地铁停车场上盖物业的塔吊基础施工技针对各类支撑在结构合拢时的轴力比较，综合分析各术[J]．建筑施工，2014(12)：1384—1385．类支撑施工方法的优劣。结构合拢时，刚性支撑轴力、恒【5】王玉芬美骄．地铁车辆段上盖物业开发的综合分析[J】l山西建筑，力支撑轴力、弹性支撑轴力如表3所示。2014(25)：5—6．2015．8一-BuildingConstructi。n圜'