中铁第六勘察设计院集团有限公司，辽宁沈阳100073
摘要：沈阳地铁9号线奥体中心站下穿城市主干道，车站主体暗挖段采用管幕法结合洞桩法施工，顶板覆土约3.5m。边桩冠梁前期需传递拱顶及侧向荷载，受力较为复杂；且由于抗浮水位较高，需围护结构后期参与抗浮，在满足抗浮措施的前提下，车站全包防水也是重难点。文章介绍和分析了工程所处周边环境、地质水文条件、工程自身特点及难点，针对车站所采用的工法特点、抗浮要求及防水设计，在对围护结构与主体连接的形式进行多方比选论证后确定了冠梁的设计方案，现车站已顺利完工。
关键词管幕法；C型冠梁；抗浮；全包防水
1工程概况
奥体中心站是沈阳地铁9号线工程的一个换乘站，与地铁2号线采用通道+换乘厅形式换乘。车站部分位于青年南大街下，采用暗挖法施工；东西两端均位于绿化用地范围内，采用明挖法施工，大致呈东西向布置。青年南大街为城市重要的交通干道、景观大街，现状交通顺畅，青年南大街道路红线宽六十米，双向十二车道。
车站建设场地抗浮水位较高，根据地勘资料，抗浮水位为地表下2m。
2工程特点及难点分析
车站暗挖段采用管幕法结合洞桩法施工，覆土约3.5m。暗挖段施工时，初期支护体系的安全可靠是设计的重点；同时根据计算，暗挖段主体需采用抗浮措施，考虑到后期车站运营维护，因此车站的结构防水设计也是重难点。车站暗挖段结构剖面详见图1。
3设计方案的比选和确定
车站抗浮一般考虑到围护结构的作用，多采用压顶梁或压底梁连接围护结构和主体结构。压顶梁可选用三种方式，第一种是冠梁宽于围护结构，做于主体顶板上方，后期可在冠梁与顶板间隙内做垫块，从而实现围护结构参与抗浮；第二种是后期在顶板上方做压顶梁，压顶梁与围护结构连接；第三种是顶板外扩，将顶板与压顶梁通过钢筋连接。前两种方法均可实现全包防水，最后一种方法不能实现全包防水。压底梁一般多采用底板外扩，与围护结构采用钢筋连接，不能实现全包防水。
在满足全包防水的前提下，由于本站采用新工法设计，所以上述方式不适用与本次设计，最终设计采用C型冠梁，并在暗挖主体侧墙上做凸起，冠梁与主体采用卯榫式连接，从而既满足抗浮要求，又满足全包防水。
车站设计采用管幕法结合洞桩法施工，逆做车站暗挖主体结构，施工过程中，冠梁需全程参与受力，较为复杂。结合以往成功工程实例，设计拟定冠梁尺寸，并做相应验算。
4结构设计参数
C型冠梁前期需要参与初支与二衬之间的受力转换，后期需要参与结构整体抗浮，通过理论计算及借鉴参考常规做法，设计确定冠梁结构尺寸，参数详见图2。冠梁采用C35P6混凝土。本文针对其前期参与支护体系受力及后期参与抗浮分别进行叙述。
根据施工工序，侧向土荷载首先由首层边导洞的侧向钢管承担，然后在边导洞内施工边桩及C型冠梁，边桩及C型冠梁施工完毕后，可横向贯通首层导洞，这时，侧向荷载部分传递至C型冠梁。
冠梁底部覆土约7.7m，管幕顶部覆土约3m，计算时，偏保守考虑，假设该范围内侧向压力均传递至冠梁上。冠梁按压弯构件（悬臂梁）考虑。计算跨度取围护桩桩间距1.5m，冠梁构件最小截面厚度为0.7m，最不利位置大致在梁高1/3处，计算后，该位置产生的弯矩很小（基本组合），采用构造配筋可满足规范要求。
冠梁在后续主体逆做时，起到牛腿的作用，负二层结构封闭成环，施工负三层侧墙时为竖向荷载最大工况，以每延米为例，根据sap2000软件计算，冠梁顶部轴力998kN（基本组合），冠梁与主体作用处受压面积A为0.8m2，轴力998kN＜0.9ψ（fcA）=12024kN；冠梁与围护桩作用处受压面积A1为0.785m2，轴力998kN＜0.9ψ（fcA1）=11799kN。C型冠梁受压及侧向受弯满足规范要求。
按照规范要求（沿结构方向取1m长度），采用围护结构参与抗浮后，抗浮系数为1.15；车站主体结构自身的抗浮系数为0.8，两者之间差值为0.35，结构所受浮力为4920kN，C型冠梁最终承担剪力近似值为4920kN×0.35=1722kN，扭矩1722kN×0.4m=688.8kN·m。
T=688.8kN·m≤0.35ftWt=2061kN·m（满足规范要求）
V=1722kN≤0.25βcfcbh0=4697kN（满足规范要求）
上述计算均依据《混凝土结构设计规范》内公式计算。
5工程实施效果
因C型冠梁作用较多，受力较为复杂，因此几何尺寸相对较大，需分上下两部分浇筑，模板搭设较为复杂；施工时冠梁先于主体施做，后期需在凹槽内铺设防水板，并在折角处做倒角处理，还需架设主体侧墙外挂构件的钢筋，对施工工艺及管理水平要求较高。经业主、设计、施工及监理等各方的密切配合，车站暗挖段主体已顺利完工。
6结论与建议
（1）C型冠梁在管幕法结合洞桩法施工浅埋暗挖车站中的应用是成功的，同时满足初支体系结构稳定安全、车站抗浮及全包防水的要求，为车站运营及维护提供了较好的保障。
（2）C型冠梁施做时，工序较为复杂，对施工工艺要求较高，期望今后可在钢筋绑扎、模板等施工工艺上有所突破。
参考文献：
（1）《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015版)
（2）李志业.《地下结构设计原理与方法》.西南交通大学出版社.2003年9月