武汉光谷地下空间项目位于武汉东湖新技术开发区, 总建筑面积约51.65万m², 共10个标段。项目融合地铁、磁悬浮、管廊、商业及市政道路于一体, 建成后将成为全球规模最大的单个地下空间项目。武汉光谷地下空间1标段长约640m, 宽约66m, 最大埋深达26m。地下3层结构, 最底层为地铁及管廊, 其中地铁结构为地铁区间结构。上面2层为商业结构, 顶板结构上覆土用作修建市政道路。基坑支撑体系为桩顶卸土+2道混凝土内支撑, 横断面如图1所示。

根据工程特点, 在地铁区间施工完成后, 需移交地铁区间给其他施工单位铺轨施工。此时地铁区间左侧管廊及上侧商业结构处于施工状态, 内支撑尚未拆除。对于在轨道线上的内支撑格构柱需采取一定的处理措施, 以满足轨道施工要求。

本工程两侧紧邻站房部位的区间结构为双侧双车道, 其中1道为地铁临时停放点, 另一道为地铁正线。格构柱与轨道位置关系如图2所示。

该方案针对图2b所示的位置关系, 格构柱在轨道线外侧, 对铺轨不产生影响, 可不做处理。

针对图2a所示的位置关系, 格构柱在轨道内部, 阻碍轨道施工。方案采取换托体系如图3所示。该方法为:在地铁中板结构施工完成且达到一定强度后, 在格构柱两侧安置工字钢, 将此区域内格构柱受力传至地铁区间的侧墙及顶板大梁上, 以达到提前拆除地铁区间格构柱的目的。

针对图2c所示的位置关系, 格构柱与轨道部分相交, 也阻碍轨道的施工。如果全部采取换托方式, 务必造成工期、成本等浪费。方案确定措施如下:轨道枕木与格构柱相交部分超过格构柱截面尺寸1/2, 采取如图3所示的换托施工工艺;轨道枕木与格构柱相交部分不超过格构柱截面尺寸1/2, 采取格构柱加固施工工艺, 如图4所示。

该方案针对地铁区域所有的格构柱, 均采取换托处理, 达到提前拆除的目的。换托施工方法为:在中板钢筋绑扎过程中, 在有格构柱的地方增设横向暗梁纵筋和箍筋, 暗梁不改变结构传力, 仅为抗剪加强。同时, 对格构柱围焊└200×16, 如图5, 6所示。

格构柱加固处理施工速度快, 操作方便;换托型钢可以回收利用。

换托需完成第2道支撑破除, 对工期进度有一定要求;换托工序复杂, 用钢量大;格构柱加固不利于地铁区域铺轨快速施工;换托工字钢突出楼面, 不利于上部结构施工。

施工操作简便;地铁区域格构柱全部提前拆除, 便于地铁区域铺轨施工。

需投入一定量的角钢及钢筋。

结合自身施工特点综合考虑后, 采用方案2作为最终实施方案。

1) 支撑体系模型建立

采用PKPM建模, 模型选取结构最不利位置, 截取2跨内支撑作为计算单元, 如图7所示。

内支撑结构荷载条件:恒荷载为内支撑自重;活荷载考虑内支撑梁作为施工走道, 选取3kN/m。

2) 格构柱柱底内力计算 (见图8)

由图8可知, 格构柱在竖向荷载作用下, 柱底内力最大位置为中柱处, 柱底最大轴力为971.1kN, 位置为右侧第2根中柱处。本工程需换撑位置格构柱为中间2根格构柱, 柱底最大轴力为949.3kN。

3) 地铁中板强度计算

考虑地铁区域格构柱提前切除, 将格构柱等效为集中荷载, 荷载F=949kN, 位置为格构柱和中板相交处。计算所得中板配筋与图纸配筋如表1所示。

经计算, 计算配筋面积均小于图纸实际配筋, 中板强度满足要求。模型计算出的中板挠度为6.366 4mm, 中板跨度为5.4m, 6.366 4/5 400=1/848<1/300, 满足挠度要求。

1) 暗梁钢筋遇格构柱位置不得切断, 需通过调整位置, 合理避让。

2) 暗梁箍筋在格构柱柱脚1.5m范围内加固。

3) 柱脚角钢通过焊接固定于地铁中板钢筋上, 格构柱四边角钢需在同一标高处。

4) 待地铁区间中板结构强度达到100%设计强度后, 方可切除地铁区间格构柱, 并及时运出。

通过方案2的换托施工, 光谷地下空间1标段顺利提前移交地铁区域, 且支撑体系及上部结构施工过程中未出现异常。

本文针对多功能地下空间结构施工过程中某些局部区域需提前移交的问题, 通过不同处理方案比较, 选取最优施工措施, 为地铁顺利移交提供了条件。所介绍的2种方案均具有施工操作简单、工程安全性高、施工成本低等特点, 具有较强的推广意义。