1制约因素分析
1.1水平交叉作业的安全要求
盾构电瓶车过站期间施工轨顶风道时，同时存在两项重大危险源，安全风险如下：①因工作面交叉，相互干扰，存在人、车、物碰撞的安全风险。②施工人员在轨行区活动时，可能发生盾构电瓶车与人员的碰撞事故。③施工物料在轨行区堆放时，可能发生盾构电瓶车与物料的碰撞事故。
1.2模板支架本身的安全要要求
轨顶风道模板支架属于危险性较大的分项工程，必须采用有效措施防止出现安全事故。风险如下：①风道底板距车站结构底板平均高度5.11m，模板支架高大，容易坍塌。②风道宽度3.4m，距地5.11m，模板支架宽高比为0.7，容易横向失稳。③模板支架为异形，支架形式、节点连接方式、立杆数量及排布方式与一般支架迥异。
1.3质量要求
为防止影响地铁列车通行，轨顶风道施工完成后，必须对侧挂板的直线度和底板的标高(混凝土浇捣前为通过底板模板标高控制来保证)进行限界测量。具体要求为：①轨顶风道底板标高到线路轨顶的距离严格控制在4.55m，允许偏差（+5，-0）；②轨顶风道侧挂板在120m范围内直线度偏差小于20mm；
2模板支架方案设计
2.1方案说明
经分析时间、场地、安全风险、经济性、可行性等各类因素，决定设计一套满足特殊工况条件下的移动式钢管门架方案。模板支架构造如下：(1)门架两侧采用Ф48×3.5碗扣式钢管作承重立柱，纵距0.9m，横距0.3m。斜杆、顶部拉结杆采用普通钢管。(2)工字钢作转换梁，上部搭普通钢管架。每4.5m一套，共制作8套，风道分五段施工。(3)风道底模板采用方木及塑料模板，侧挂板采用对拉螺栓加固。(4)底部行走机构采用槽钢、钢制滚轮制作。(5)底部升降系统采用建筑丝杆及配套螺母。
2.2方案特点
(1)结合了常规脚手架与可移动整体提升、滑动支架的优点。(2)杆件自重轻，可现场拼装。(3)可实现流水施工，需要劳动力较少。(4)一次拼装成型后，工人在轨行区活动较少。现场地面无设施材料堆放，避免了交叉作业的风险。
2.3方案关键参数
(1)将门型架体的内部净空设计高度3.0m，顶横杆与电瓶车的最小安全距离为0.4m。(2)两侧立杆横向间距0.6m,纵向间距0.9m，纵横水平杆0.6m，纵向剪刀撑连续设置，顶部设八字形斜杆加强节点。(3)转换工字钢梁间距0.9m，采用套管承插在立杆顶部。纵向用6m长钢管连接为整体。(4)上部普通钢管架纵横立杆间距0.9m。上下各设置一道水平杆。(5)底部行走机构及垂直升降系统如图4所示。①行走轨道采用10号槽钢和Ф14钢筋，固定于底板，做滑架定向移动使用。②行走部件采用双拼10#槽钢和Ф200铸钢实心轮。实心轮每榀2个，间距2.4m。③承重构件采用10号槽钢和钢套管。10号槽钢长0.4m，间距900，其上焊接钢套管，作为钢管架体的底座。④升降构件采用M36丝杆和配套螺母。每榀设丝杠3个；建筑模板用U托4个，作为调节架体高度的承重构件。1—10号槽钢轨道；2—双拼10号槽钢底梁；3—0.4m长10号槽钢横托梁；4—Ф40钢套管L=120；5—Ф14圆钢(焊接于10号槽钢)；6—丝杠着地点钢板垫片；7—M36国标建筑丝杠；8—钢轮轴承。
3安全性验算
本滑架体系为组合结构，主要由碗扣式架体、钢管扣件式架体、工字钢组成。在计算时，将架体分为上部、中部、下部三个部分来考虑，上部主要为钢管扣件式架体，中部为工字钢主梁，下部主要为碗扣式架体。采用SAP2000V14.1版通用有限元软件对其进行分析，变形情况见图5：计算说明：①根据现行《建筑施工模板安全技术规范》中有关规定进行荷载取值及组合，工字钢横梁上部加载为5×10kN+1×20kN。自重荷载软件自动添加。②杆件之间连接方式为铰接，杆件与型钢之间为插销式连接。③荷载组合模式为：1.2恒载+1.4活载。④计算显示工字钢梁跨中最大挠度为3.9mm，≤L/400=6.75mm，满足容许挠度要求。⑤计算显示内立杆最大轴力为34kN，外立杆最大轴力为23kN，最大应力比为0.49，安全储备51%。长细比满足要求。⑥计算显示架体顶部的横向倾斜变形最大值为工字钢梁末梢，向外倾斜量为3.3mm。
4架体搭设及顶升滑动工艺
轨道定位放线→铺设、固定槽钢轨道→焊接Ф14钢筋定向钢轮→放置行走机构(提前加工成型)→搭设辅助架体(便于临时固定架体及方便人员操作)→搭设下部门架→架设工字钢主梁→加固下部架体→搭设加固上部架体→顶升架体→支模、绑钢筋、浇筑混凝土、养护至龄期→脱模、下落架体→水平滑移架体至下段→再次平移、循环4次完成车站右线轨行区轨顶风道→解体脚手架，在左线轨行区重新组装，施工方法同左线。
5结论
城市地铁建设中轨顶风道的设计具有通用性，使用滑动式模板支架具有节省用工、减少设施材料投入、安全省力的优点，特别适合于车站内部结构与相邻盾构区间同步施工的情况，其缺点主要是分段流水作业，工期较长。在保证架体强度和刚度的前提下，采用常用的钢轮和建筑丝杠就可以满足升降和水平滑动要求，简单易行，施工方便，这对于类似工况下的车站轨顶风道施工具有一定的推广价值。
作者：张西京 单位：陕西建工集团第五建筑工程有限公司地铁公司
