李宏
(蘭州樞紐工程建設(shè)指揮部,甘肅 蘭州 730000)
蘭州西站站房工程關(guān)鍵施工技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用
李宏
(蘭州樞紐工程建設(shè)指揮部,甘肅 蘭州 730000)
隨著鐵路大規(guī)模發(fā)展大型高鐵站房建設(shè)越來越多,不同地區(qū)大型站房的興建,不同地質(zhì)條件下大型站房施工技術(shù)也隨之不斷創(chuàng)新;蘭州西站共創(chuàng)建12個(gè)關(guān)鍵技術(shù)即高大空間、單元式組合弧面吊頂施工技術(shù);不等截面柱仿清水混凝土涂料應(yīng)用施工技術(shù);通透大空間金屬魚紋網(wǎng)板吊頂施工技術(shù);站房幕墻施工技術(shù);高鐵站房落客平臺(tái)施工技術(shù);無站臺(tái)柱、無吊頂雨棚施工技術(shù);地鐵逆作法施工技術(shù);高大空間、大跨度復(fù)雜管桁架屋蓋結(jié)構(gòu)施工;站房廣播點(diǎn)聲源系統(tǒng)施工應(yīng)用;虹吸式雨水收集系統(tǒng)施工應(yīng)用;BIM技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用;精益建造理論在施工技術(shù)中的實(shí)踐及應(yīng)用,解決了蘭州西站整個(gè)工程施工期間一系列技術(shù)難題,超前實(shí)現(xiàn)了“全國一流高鐵示范站”建設(shè)目標(biāo),為此該項(xiàng)目獲得2015甘肅省“飛天金獎(jiǎng)”第一名,為申報(bào)2016“魯班獎(jiǎng)”、“詹天佑獎(jiǎng)”打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),對(duì)今后類似工程施工具有較高的借鑒和推廣使用價(jià)值。
蘭州西站;站房工程;關(guān)鍵施工技術(shù);創(chuàng)新應(yīng)用
蘭州西站即蘭州西客站,等級(jí)為特等站,隸屬蘭州鐵路局管轄。有蘭渝鐵路、京蘭客運(yùn)專線、蘭新高鐵、蘭成鐵路、隴海客運(yùn)專線等6條10個(gè)方向的客運(yùn)專線交匯于此。蘭州西站是西部地區(qū)最大的路網(wǎng)型客運(yùn)樞紐,是國內(nèi)一流的現(xiàn)代化大型綜合交通樞紐,也是原鐵道部規(guī)劃的十大區(qū)域性客運(yùn)中心之一。
蘭州西站總建筑面積26萬m2,總投資31.88億元,是一座“高普結(jié)合”的車站,能同時(shí)開行動(dòng)車組、城際列車和普通列車。主站房面積為99963m2,雨棚覆蓋面積為102000m2,車站平面布置分南北站房、高架候車廳、南北城市通廊和出站層、高架車道、落客平臺(tái)、站臺(tái)雨棚和東西通道,蘭州城市軌道2號(hào)線從出站層下南北穿過,軌道1號(hào)線在北廣場(chǎng)設(shè)西客站站,并與城市公交、出租車、長途客車站形成城市立體交通樞紐。根據(jù)站房的功能和城市既有的規(guī)劃條件,建筑的主要功能分區(qū)大致為三層,局部設(shè)夾層,自上而下分布依次為:高架候車層、站臺(tái)層、出站層。結(jié)構(gòu)體系為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)屋蓋。站場(chǎng)設(shè)計(jì)按照高速場(chǎng)、普速場(chǎng)并場(chǎng)布置,總規(guī)模按13站臺(tái)26線布設(shè),其中規(guī)劃高速場(chǎng)7站臺(tái)13線,正線兩條、規(guī)劃普速場(chǎng)6站臺(tái)13線,其中正線2條。
蘭州西站的建成,有利于逐步形成對(duì)接中外的西北區(qū)域型門戶:加強(qiáng)路網(wǎng)型鐵路樞紐和國家公路運(yùn)輸樞紐建設(shè),打造西部地區(qū)核心樞紐;構(gòu)建輻射周邊、服務(wù)西北地區(qū)的內(nèi)部溝通組織中樞;加強(qiáng)南北向通道建設(shè),形成“承東啟西”與“溝通南北”并重的對(duì)外交通體系。
2.1 高大空間、單元式組合弧面吊頂施工技術(shù)
通過對(duì)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化,將原設(shè)計(jì)普通條板吊頂改為單元式條板吊頂,按照黃金分割比例進(jìn)行排版,單元式吊頂板塊中,收邊條四角采用“L”型角碼固定(如圖1,圖2所示),弧段與直線段采用定制連接板,吊頂施工采用單元式組合反吊頂法,有效解決了立體交叉作業(yè)、吊裝過程中易發(fā)生扭曲變形、弧段與直線段銜接存在縫隙等問題。
圖1 修邊條連接件
圖2 卡齒龍骨與修邊條連接件
2.2 不等截面柱仿清水混凝土涂料應(yīng)用施工技術(shù)
蘭州西站使用不同基底對(duì)截面不同的混凝土柱進(jìn)行外包,使之協(xié)調(diào)統(tǒng)一,對(duì)仿清水混凝土柱的圓角采用硅酸鈣板條進(jìn)行密拼(如圖3所示),使圓角過渡自然美觀;對(duì)仿清水涂料與其他材質(zhì)面層的交界處進(jìn)行凹槽及玻璃膠分割線處理,對(duì)踢腳采用大芯板內(nèi)襯+鋁板包邊,弱化細(xì)部瑕疵且使仿清水柱更有層次。
圖3 出站層包圓柱橫剖圖
2.3 通透大空間金屬魚紋網(wǎng)板吊頂施工技術(shù)
通過分析網(wǎng)板吊頂顏色、網(wǎng)眼尺寸、網(wǎng)板寬度、斜率以及高度的不同,導(dǎo)致不同的視覺效果,最終確定網(wǎng)板顏色為白色,棱寬10mm,菱形孔尺寸為15mm×45mm,板厚2.5mm,拉筋斜度為132°;網(wǎng)板為隱框,背面與20mm×40mm鋁方通點(diǎn)焊連接。如圖4所示。
圖4 網(wǎng)板吊頂
2.4 站房幕墻施工技術(shù)
使用CAD三維建模技術(shù),運(yùn)用全站儀現(xiàn)場(chǎng)定位測(cè)量,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量實(shí)際情況建立模型并分析,防止鋁板因現(xiàn)場(chǎng)誤差無法安裝。通過在不同材料與結(jié)構(gòu)間增加披水板,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)自防水,有效保證站房石材幕墻與雨棚金屬屋面剛性防水連接節(jié)點(diǎn) (如圖5所示)的安裝及防水質(zhì)量。
圖5 剛性防水連接節(jié)點(diǎn)
2.5 高鐵站房落客平臺(tái)施工技術(shù)
由于混凝土中的膠凝材料屬于不透明的非金屬礦物,因此在選擇顯微鏡時(shí)就推薦選擇在物鏡部分帶光源的反光顯微鏡。
通過方案優(yōu)化將現(xiàn)場(chǎng)200V高電壓的電阻絲設(shè)備降低成為36V低電壓設(shè)備,增加電氣回路以加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)電加熱可靠性,使混凝土受熱均勻,成功有效地保證冬季施工的混凝土施工質(zhì)量,提高了現(xiàn)場(chǎng)的施工進(jìn)度。如圖6所示。
圖6 電加熱技術(shù)實(shí)例圖
落客平臺(tái)箱梁與擋塊之間填充緩沖材料,起緩沖作用,延長擋塊與箱梁之間的作用時(shí)間,當(dāng)滑動(dòng)摩擦阻力耗能平衡地震輸入能時(shí),整個(gè)體系處于安全狀態(tài)。
2.6 地鐵逆作法施工技術(shù)
蘭州西站采用全覆蓋無站臺(tái)柱、無吊頂雨棚,它與傳統(tǒng)站臺(tái)雨棚的最大區(qū)別就是無站臺(tái)柱。無站臺(tái)柱雨棚首次采用全新型輕鋼結(jié)構(gòu),采用連續(xù)拱形桁架一次橫跨站臺(tái),跨越距離41m,最大跨度達(dá)到46m,東西兩側(cè)各懸挑12.5m,從而實(shí)現(xiàn)包括基本站臺(tái)在內(nèi)的所有站臺(tái)上無柱。雨棚上弦最高處與軌頂距離15m。雨棚表面保持了原有的混凝土及鋼結(jié)構(gòu)本色,無吊頂,股道上方4m寬透空不封頂,使得站臺(tái)視野寬闊,塑造出輕盈、通透、飄逸的交通建筑新形象,實(shí)現(xiàn)了力與美的結(jié)合。
2.7 地鐵逆作法施工技術(shù)
國鐵及地鐵施工工期都非常緊張,國鐵與地鐵需要同時(shí)開工,站房樁基礎(chǔ)施工與地鐵圍護(hù)樁施工可以同步進(jìn)行;但地鐵后續(xù)施工中土方開挖嚴(yán)重制約國鐵站房基礎(chǔ)底板、地下室結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)工程的施工。為了能有效地解決這一難題,在大面施工前對(duì)施工情況和施工方法進(jìn)行了仔細(xì)模擬,結(jié)合收集大量施工機(jī)械性能的相關(guān)資料,確定最終的地鐵逆作法施工技術(shù)施工方法(如圖7所示),除已經(jīng)完成的圍護(hù)樁、第一道砼支撐外,其它剩余工序均需要在站房出站層狹小空間內(nèi)進(jìn)行。
圖7 國鐵與地鐵位置圖
2.8 高大空間、大跨度復(fù)雜管桁架屋蓋結(jié)構(gòu)施工
運(yùn)用數(shù)控相貫線切割機(jī)對(duì)拼裝構(gòu)件進(jìn)行仿真加工及下料 (如圖8所示),保證了拼裝構(gòu)建合理性、科學(xué)性。根據(jù)拼裝構(gòu)件監(jiān)測(cè)結(jié)果,拼裝構(gòu)件偏差均在允許偏差范圍內(nèi)。通過過程工序的控制及結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè),既保證了質(zhì)量與安全,又印證了數(shù)控相貫線切割機(jī)的準(zhǔn)確性。
圖8 相貫線切割實(shí)例圖
2.9 站房廣播點(diǎn)聲源系統(tǒng)施工應(yīng)用
根據(jù)不同地點(diǎn)、場(chǎng)景,模擬劇院擴(kuò)聲、大型聚會(huì)場(chǎng)所、流動(dòng)和固定AV系統(tǒng),模擬大型系統(tǒng)的中區(qū)和側(cè)區(qū)補(bǔ)聲系統(tǒng)、演奏廳以及主題公園、體育館分布式系統(tǒng),模擬俱樂部,運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)采用廣播點(diǎn)聲源系統(tǒng)JM-1P,克服了點(diǎn)聲源系統(tǒng)的局限。緊湊的設(shè)計(jì),利落的線條,無需角度的局限。每只JM-1P都采用了REM帶狀仿真多岐管技術(shù)和號(hào)角,以達(dá)到緊湊陣列中精準(zhǔn)的200覆蓋角;體積小、功率大,輕松勝任主擴(kuò)系統(tǒng)、延時(shí)系統(tǒng)和補(bǔ)聲系統(tǒng);Quickfiy吊掛系統(tǒng)滿足垂直和水平陣列需的靈活性,可吊掛或地面疊放;穩(wěn)定且可預(yù)見的陣型,保證了精確的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
2.10 虹吸式雨水收集系統(tǒng)施工應(yīng)用
虹吸式雨水收集系統(tǒng)是除重力流外的屋面雨水排水的一種形式,是在設(shè)計(jì)條件下利用雨水斗至排出管之間的有效位差為動(dòng)力,使系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓的雨水排水系統(tǒng),其水力計(jì)算依據(jù)流體力學(xué)的伯努利方程。蘭州西站利用屋頂專用的雨水漏斗進(jìn)行氣水分離,開始時(shí)由于重力作用,使雨水管道產(chǎn)生真空,但管中的水呈壓力流狀態(tài)時(shí)形成虹吸現(xiàn)象,不斷排水,最終雨水管內(nèi)達(dá)到滿流狀態(tài)。在降雨過程中,由于連續(xù)不斷的虹吸作用,整個(gè)系統(tǒng)得以快速排移屋頂上的雨水。
2.11 BIM技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用
BIM-4D施工模擬是在BIM-3D模擬的基礎(chǔ)上附加時(shí)間因素,將3D模型以動(dòng)態(tài)方式表現(xiàn)出來,用于施工單位指導(dǎo)施工,避免工程返工,明確施工進(jìn)度。BIM-4D施工模擬可以動(dòng)態(tài)跟蹤項(xiàng)目進(jìn)展情況,提高模型的準(zhǔn)確性,是動(dòng)態(tài)控制項(xiàng)目施工全過程的有效工具,減少了建模的工作量,進(jìn)一步提高建設(shè)工程的效率和效益(如圖9所示)。
BIM信息在建設(shè)工程全生命周期中為決策提供可靠依據(jù),通過BIM信息平臺(tái)傳遞、共享及反饋建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位之間的工程信息,而且對(duì)于BIM數(shù)據(jù)庫的全部信息,不同參與方具有不同使用權(quán)限。BIM信息平臺(tái)對(duì)錄入的信息及時(shí)更新,并產(chǎn)生自動(dòng)關(guān)聯(lián)更改,確保各參與方能夠準(zhǔn)確、全面清楚的了解項(xiàng)目進(jìn)展。如圖10所示。
圖9 BIM-4D施工模擬圖
圖10 BIM咨詢平臺(tái)
通過BIM技術(shù)的應(yīng)用和實(shí)踐,減少了在施工中出現(xiàn)的返工和窩工情況,并通過碰撞檢測(cè),對(duì)機(jī)電管線綜合起到了提前預(yù)防,減少成本開支與后期運(yùn)維管理,提升了建筑工程生產(chǎn)效率和質(zhì)量。如圖11、圖12、圖13所示。
圖11 管線綜合應(yīng)用
圖12 復(fù)雜節(jié)點(diǎn)模擬
圖13 后期運(yùn)維管理
2.12 精益建造理論在施工技術(shù)中的實(shí)踐及應(yīng)用
在本項(xiàng)目積極應(yīng)用精益建造理論,一是劃區(qū)域控制,按照建筑功能布局、使用對(duì)象等的要求不同進(jìn)行劃區(qū)、片、部位進(jìn)行劃區(qū)域控制;二是實(shí)行網(wǎng)格化管理,成立駐場(chǎng)、過程檢查、試驗(yàn)檢驗(yàn)、成品驗(yàn)收保護(hù)等專業(yè)盯控組,實(shí)行網(wǎng)格化管理,落實(shí)包保制度;三是控制原材料,從材料的開采、加工、運(yùn)輸、驗(yàn)收、樣板制作等每個(gè)環(huán)節(jié)派專人實(shí)時(shí)盯控,從根本上杜絕材料自身質(zhì)量問題;四是堅(jiān)持樣板引路,對(duì)樣板制作過程中的施工工藝、細(xì)部節(jié)點(diǎn)、交接過渡、使用功能、安全美觀性等進(jìn)行重點(diǎn)盯控。五是提前謀劃工藝性試驗(yàn),保證工藝流程控制,保證工藝施工質(zhì)量,為后續(xù)施工提供技術(shù)數(shù)據(jù),保證了結(jié)構(gòu)的可靠性;六是建立考核機(jī)制,以動(dòng)態(tài)管理為手段,進(jìn)行日總結(jié)、周考核,重點(diǎn)面向作業(yè)層,把作業(yè)的成果考核與相應(yīng)的獎(jiǎng)罰對(duì)象緊密結(jié)合。
通過這些施工技術(shù)的應(yīng)用,解決了蘭州西站整個(gè)工程施工期間一系列技術(shù)難題,為保證2014年5月15日轉(zhuǎn)線,蘭新線順利開通提供了有力的技術(shù)保障。在短短的18個(gè)月內(nèi)一座集城市綜合交通體系的大型客站精彩亮相,超前實(shí)現(xiàn)了“全國一流高鐵示范站”建設(shè)目標(biāo),此項(xiàng)目獲得2015甘肅省“飛天金獎(jiǎng)”第一名,現(xiàn)申報(bào)2016“魯班獎(jiǎng)”、“詹天佑獎(jiǎng)”。高大空間反吊頂技術(shù)、高鐵站房落客平臺(tái)混凝土電加熱技術(shù)、地鐵逆作法技術(shù)、BIM技術(shù)以及精益建造理論在施工技術(shù)中的實(shí)踐及應(yīng)用,不僅縮短了工期,更是節(jié)約了工程成本,為今后類似工程施工具有較高的借鑒和推廣使用價(jià)值。
[1] 尹振宇.長沙南站高大空間弧形吊頂單元式安裝技術(shù).施工技術(shù).2011,40(20).
[2] 趙西安.幕墻技術(shù)研究進(jìn)展.居業(yè).2014,(9).
[3] 周觀根、方敏勇.大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究.施工技術(shù).2006,12.
[4] 李良生.深圳地鐵崗廈站某路段蓋挖半逆作法施工技術(shù),西部探礦工程.2004,16(7).
[5] 李云貴邱奎寧王永義.我國BIM技術(shù)研究與應(yīng)用.鐵路技術(shù)創(chuàng)新.2014,02.
U125