淺談地鐵車站主體維護結構第一道支撐發展趨勢

許天能 宋平

摘 要:地鐵車站維護結構第一道支撐目前主要采用鋼筋砼冠梁聯合鋼筋砼支撐梁；鋼筋砼梁的特點是施工、拆除持續時間長，勞動力成本高，耗費大量的鋼筋水泥和模板，拆除鋼筋砼梁產生大量的建筑垃圾，給環境帶來不同程度的影響。

鋼管支撐越來越少，主要原因是采用鋼管支撐的部分維護結構出現安全事故。

近年在地鐵車站主體維護結構施工中第一道支撐由鋼管變為鋼筋混凝土的節奏加快，主要原因是第一道支撐采用鋼管出現事故的頻率上升。為什么第一道支撐采用鋼管容易發生事故，是鋼管支撐設計上的缺陷還是鋼管自身的原因值得商椎。結合現場鋼管支撐的設計情況，改變鋼管支撐的結構形式即可解決鋼管支撐的安全問題；

地鐵車站主體工程施工面臨的形勢，勞動力缺乏。車站屬于勞動密集型工程，隨著人口老齡化的加快，勞動力資源緊缺，人力資源成本直線上升；地鐵車站工程體量大，質量高，工期短；主體維護結構支撐梁的形式直接關系到主體結構施工的安全和施工進度；第一道支撐梁采用何種材料既能保證施工安全又能加快施工進度，節約成本是值得探討的問題。下面就兩種支撐形式的優缺點談談自己的淺見并提出鋼管支撐改進后的結構形式。

關鍵詞:勞動力成本,工期,建筑垃圾，環境污染

前 言

當前城市人口數量增長較快，交通擁堵頻發，城市公共交通發展瓶頸破解困難；發展城市地下軌道交通成為各大城市的優先選擇。結合城市地位和國際政治的穩定，國家及城市安全的考利，城市軌道交通也作為戰時的安全設施；地下軌道交通便捷，準時，低污染，低耗能，高效率成為城市公共交通發展的必然趨勢。部分城市的軌道交通在城市公共交通中起到了決定性作用。全國大部分省會城市都在進行軌道交通的建設和建設前的準備工作。

軌道交通中的地鐵車站基本都是地下明挖深基坑的方式建設，主體維護結構第一道支撐采用何種材料成為影響工期和降低施工成本和保證施工安全的關鍵。為什么第一道支撐的形式由鋼管改為鋼筋砼的趨勢明顯加快，甚至出現第一道支撐必須采用鋼筋砼的聲音；主要原因是地鐵車站主體維護結構第一道鋼管支撐的基坑安全事故頻發，鋼管支撐就失寵了，鋼管支撐的優勢散失了，本文就這兩種支撐形式的優勢和劣勢進行比較，就鋼管支撐的措施進行改進，也許能使鋼管支撐能在地鐵車站主體維護結構第一道支撐中再次得到使用并加快地鐵施工進度和節約資源，減少環境污染。

一、車站主體維護結構第一道鋼筋砼和鋼管支撐的基本形式及受力特點

1．地鐵車站主體維護結構第一道鋼筋砼支撐的常見形式是米字形，軸間距在9米左右，部分跨徑較大的支撐梁采用格構柱和縱向梁進行三維固定，增強穩定性。支撐梁的配筋基本是上下相同，左右相同，上下鋼筋直徑稍大于兩側鋼筋直徑（見圖1）。

2．鋼筋砼支撐連接形式及受力特點，鋼筋砼支撐梁與冠梁、壓頂梁的連接形式為剛性，支撐梁與壓頂梁、冠梁連接位置能抵抗剪力，拉力，壓力和彎矩，維護結構發生輕微側向移動時支撐梁產生彎矩來抵抗移動，維護結構出現外移時支撐梁產生拉力來控制外移；

3．鋼管支撐的連接形式及受力特點，鋼管與冠梁非剛性連接（圖2）。支撐與冠梁、壓頂梁之間不能產生拉力、剪力和彎矩。一旦維護結構發生內向側移，鋼管支撐即出現不均勻受力，即偏心受力；不能產生彎矩的來控制維護結構側向移動；同時維護結構出現外移情況時，鋼管處于自由狀態，此時鋼管支撐失去了作用。

4．通過以上比較鋼管和鋼筋砼梁支撐的最大差異是：支撐與冠梁的連接形式和受力狀態；剛性連接和非剛性連接，剛性連接在連接位置產生彎矩，非剛性連接在連接位置不產生彎矩，剛性連接能抵抗拉力，非剛性連接不能抵抗拉力；剛性連接對限制支撐梁的三維有利，非剛性連接則只能通過摩擦力來限制鋼管支撐的三維空間；剛性連接通過彎矩和軸力來發揮作用，非剛性連接則只能通過軸力來抵抗變形；通過以上分析結果可知，只要采用適當的連接方式，鋼管支撐的受力狀態和鋼筋砼支撐的受力狀態是相同的。

二、鋼管支撐與鋼筋砼支撐的優劣勢對比

1、鋼管支撐可以在場外進行制作，占用現場空小，實現專業化生產。

2、現場安裝，鋼管制作與冠梁施工同步進行，鋼管支撐安裝完成即可受力，節約時間，縮短工期；

3、鋼管支撐安裝和拆除均不產生噪聲，或者噪聲較??；

4、鋼管可以重復使用，多次循環后成本相對較低；

5、鋼管支撐不產生建筑垃圾；

6、鋼管支撐安裝和拆除時間較短，有利于縮短基坑施工持續時間，加快施工進度，早日為社會服務；

7、鋼筋砼支撐的工藝相對復雜，流程如下：澆注墊層→綁扎鋼筋→安裝模板→澆注砼→養護；

8、鋼筋砼支撐耗費勞動力和輔助材料較多，施工持續時間長，技術間隙時間長；

9、拆除鋼筋砼支撐的時間長，同時產生建筑垃圾和噪聲，環境污染嚴重；

10、鋼筋砼支撐是一次性工程，成本高，耗費資源多；

11、鋼管和鋼筋砼在重量上的優勢也是非常明顯的，比重是1：4.7左右，有利于減輕維護結構的承載能力；

12、鋼管變形吸收能量的效果較鋼筋砼變形吸收能量的效果好；

三、鋼管與冠梁的連接形式

1、根據鋼筋砼支撐的受力特點，只要采用合適的連接形式，鋼管支撐即達到鋼筋砼支撐的受力效果；

2、支撐鋼管和冠梁、壓頂梁的連接形式為剛接；

3、冠梁側設置支座和法蘭盤，通過法蘭盤把鋼管和支座連接成整體，共同形成支撐。

四、地鐵車站第一道鋼管支撐設計示意圖

通過以下設計示意圖表達冠梁-支撐牛腿和鋼管支撐的連接形式；

1、冠梁、支座、法蘭盤、支撐鋼管平面布置圖3

2、冠梁與地下連續墻、灌注樁示意圖（3-3）

3、支撐鋼管與法蘭盤連接示意圖（2-2）

4、支座預埋鋼筋與法蘭盤鋼板連接示意圖（1-1）

結束語

通過以上設計后，采用鋼筋砼冠梁與鋼管聯合支撐達到鋼筋砼冠梁與鋼筋砼支撐的效果，從而可以看出，只要采取相應的連接措施，地鐵車站第一道支撐采用鋼管進行是可行的。