張廣鵬

（中鐵十六局集團(tuán)有限公司，北京 101116）

目前地鐵車站施工主要采用現(xiàn)澆為主的傳統(tǒng)方式，工廠化程度不高，施工過程粗放、澆筑質(zhì)量、人力需求量大、材料損耗和建筑垃圾量大、資源和能源消耗較大，在國(guó)家倡導(dǎo)碳中和的背景下不能滿足節(jié)能、環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展建設(shè)要求，預(yù)制裝配式車站結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)日益彰顯[1-4]。

施工中面對(duì)預(yù)制構(gòu)件體量龐大、結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜、裝配精度高、拼縫防水要求高、構(gòu)件吊裝穩(wěn)定性及安全性要求高等情況，采取科學(xué)合理的施工工序以及選用合理的吊裝工藝極為關(guān)鍵。

國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)預(yù)制裝配式地鐵車站施工技術(shù)開展了部分研究[5-12]，但是研究側(cè)重于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、理論計(jì)算、力學(xué)分析等，對(duì)裝配式地鐵車站的施工作業(yè)、拼裝步序優(yōu)化、索具選型、施工控制要點(diǎn)等深入不多。本文以長(zhǎng)春地鐵建設(shè)街站為背景，優(yōu)化施工工序后采用“不成環(huán)拼裝”技術(shù)方案并得到成功應(yīng)用，對(duì)施工中的控制要點(diǎn)逐項(xiàng)進(jìn)行了分析，實(shí)現(xiàn)了快速高效施工的目的。

1 工程概況

長(zhǎng)春地鐵建設(shè)街站位于解放大路與建設(shè)街交口，偏路口東側(cè)，沿解放大路東西設(shè)置，車站全長(zhǎng)179m，地下兩層，現(xiàn)澆段位于兩端，采用明挖法施工。預(yù)制裝配段位于中部，長(zhǎng)118m，寬20m，高17m，環(huán)寬2m，共59 環(huán)（含51 環(huán)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)，8 環(huán)出入口環(huán)）。每環(huán)裝配段結(jié)構(gòu)由7 塊（5種，分別為A、B、C、D、E）預(yù)制塊組成，重量分別為A 塊37.6t、B 塊39.5t、C 塊31t、D塊48.3t、E塊54.3t。每環(huán)結(jié)構(gòu)間接縫采用榫接頭，接頭設(shè)定位抗剪銷，各構(gòu)件間采用螺栓連接或螺紋鋼張拉連接，完成后注漿填充內(nèi)部間隙，結(jié)構(gòu)斷面采用兩道防水密封墊。

2 施工難點(diǎn)

1）構(gòu)件落位精度要求高 裝配式車站預(yù)制構(gòu)件體積重量較大，各裝配構(gòu)件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)形式復(fù)雜，吊點(diǎn)位置因構(gòu)件而異，保證構(gòu)件安全準(zhǔn)確落位施工難度大。

2）結(jié)構(gòu)拼縫防水要求高 單塊預(yù)制構(gòu)件重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致構(gòu)件拼縫多，拼縫防水施工工序復(fù)雜，施工難度大。

3）拼裝臺(tái)車定位精度高，糾偏難度大 拼裝臺(tái)車的定位精度很大程度上決定著預(yù)制構(gòu)件的拼裝精度，臺(tái)車通過軸線、里程、高程進(jìn)行精確定位，監(jiān)測(cè)難度及糾偏難度大。

3 施工工序

車站裝配段由大里程向小里程進(jìn)行拼裝作業(yè)，采用“不成環(huán)拼裝”的方式進(jìn)行拼裝。

如圖1 所示，首先施工基底墊層，進(jìn)行反力架的安裝；再進(jìn)行首環(huán)A 塊拼裝，拼裝3 環(huán)后進(jìn)行首環(huán)B 塊拼裝，為防止B 塊環(huán)向頂進(jìn)過程對(duì)A塊造成影響，利用已拼完的結(jié)構(gòu)自重及A 塊反力架進(jìn)行限位。拼裝8 環(huán)后開始拼裝臺(tái)車的組裝，進(jìn)而連續(xù)拼裝底板，每4 環(huán)進(jìn)行肥槽回填。

圖1 施工工序流程圖

基坑向前開挖后，底板隨后連續(xù)拼裝，隨后進(jìn)行側(cè)墻拼裝、頂板拼裝，但頂板和側(cè)墻必須拉開3 環(huán)的拼裝距離。3 種構(gòu)件在各自區(qū)域拼裝，并在空間上實(shí)現(xiàn)臺(tái)階式流水作業(yè)（圖2）。

圖2 拼裝方式示意圖

4 標(biāo)準(zhǔn)環(huán)施工

1）鋪設(shè)素混凝土墊層，墊層采用C15 砼，厚200mm，分段施工；墊層上設(shè)置縱向精平條帶5 道，每道寬1.2m，內(nèi)設(shè)70mm×70mm 角鋼，角鋼豎向用?20 鋼筋固定，入土200mm，縱向間距1m；橫向用?20 鋼筋固定，間距2m。預(yù)留基底注漿管凹槽4 處，埋設(shè)?3cm的鐵質(zhì)注漿管，底板塊拼裝完成后，注漿填充拼裝塊與墊層間縫隙，并安裝反力架，如圖3（a）所示。

2）安裝A 塊，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉、固定，（首環(huán)A 塊3 個(gè)預(yù)緊裝置A-1/2/3 先進(jìn)行自身鎖緊并與反力架通過預(yù)緊裝置鎖緊）。如圖3（b)所示，導(dǎo)向裝置安裝在A 塊頂面，控制前后A 塊縱向凈距120mm，張拉鎖緊，單點(diǎn)鎖緊力300kN。

3）標(biāo)準(zhǔn)環(huán)B 塊拼裝。待4 環(huán)A 塊安裝完成后，安裝B 塊，進(jìn)行張拉、固定。B-1/2/3 共3 個(gè)預(yù)緊裝置同時(shí)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，單點(diǎn)鎖緊力250kN；并將A、B 塊之間通過斜直螺栓鎖緊（單個(gè)螺栓鎖緊力為100kN），而后將B 塊背后絲杠千斤頂卸載移走，將預(yù)緊裝置鎖緊（單點(diǎn)鎖緊力250kN），如圖3（c)所示。

4）預(yù)埋管注漿及B 塊背后回填。在底板A、B 塊連續(xù)拼裝8 環(huán)完成后，對(duì)基底進(jìn)行預(yù)埋管注漿回填，并對(duì)B 塊背后回填素混凝土，每次0.5m，共2.5m，回填時(shí)兩側(cè)對(duì)稱回填。在B 塊預(yù)留平臺(tái)上鋪設(shè)臺(tái)車行走軌道、架設(shè)并調(diào)試模板臺(tái)車，如圖3（d)所示。

5）標(biāo)準(zhǔn)環(huán)C 塊拼裝。安裝C 塊，C1、C2 塊從豎向與B 塊對(duì)正就位，控制前后C 塊縱向凈距20mm。定位完成后進(jìn)行張拉。C-1/2/3 共3 個(gè)縱向預(yù)緊裝置同時(shí)張拉，按單個(gè)預(yù)緊裝置300kN的設(shè)計(jì)鎖定值將前后C 塊鎖緊；B、C 塊環(huán)向預(yù)緊裝置按30kN 設(shè)計(jì)鎖定值將其鎖緊，然后對(duì)C塊底部回填1.5m 高素混凝土；首環(huán)C 塊3 個(gè)預(yù)緊裝置自身鎖緊，并與反力架通過預(yù)緊裝置鎖緊并準(zhǔn)確就位，如圖3（e)所示。

6）標(biāo)準(zhǔn)環(huán)D、E 塊拼裝。4 環(huán)C 塊安裝完成后，調(diào)整臺(tái)車，開始安裝D、E 塊。先將構(gòu)件吊至拼裝平臺(tái)頂部；調(diào)整D 塊、E 塊位置，對(duì)位連接，D 塊、E 塊拼接后，張拉二者間的螺紋鋼筋；張拉后，通過卸落頂部平臺(tái)，將D 塊E 塊的結(jié)合體落位到兩側(cè)拼裝好的C 塊上，并選擇合適時(shí)間進(jìn)行張拉，如圖3（f)所示。

7）拼裝完成后，需要對(duì)榫槽接縫進(jìn)行注漿作業(yè)，注漿作業(yè)采用模板臺(tái)車為平臺(tái)，跟隨預(yù)制構(gòu)件的拼裝工序后，逐環(huán)推進(jìn)，與拼裝作業(yè)面至少間隔4 環(huán)。采取先底部、后上部，先環(huán)縫、后縱縫、逐環(huán)向前推進(jìn)的原則進(jìn)行注漿作業(yè)（預(yù)制塊A、B 之間榫頭榫槽縫隙4 環(huán)進(jìn)行一次封堵，此處采取先環(huán)向后縱向的原則注漿原則），只要接觸面縫隙在海綿密封條的封堵下形成閉合空腔即可按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行注漿作業(yè)；然后側(cè)墻背后進(jìn)行分級(jí)回填素混凝土，完成拼裝、注漿等作業(yè)，待側(cè)墻背后素混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆除模板臺(tái)車，如圖3（g)所示。

8）回填拱頂覆土并回復(fù)至地面設(shè)計(jì)標(biāo)高，繼續(xù)施作中板、中柱及站臺(tái)板等內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如圖3（h)所示。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)環(huán)施工

9）出入口環(huán)異型塊施工。待4 環(huán)C（C3C4）塊拼裝完成后，拼裝F（F1F2）塊，F(xiàn) 塊對(duì)準(zhǔn)C 塊定位銷，并落實(shí)在預(yù)制塊C 上，控制F、C塊之間凈距為20mm；F 環(huán)2 個(gè)縱向預(yù)緊裝置同時(shí)張拉，按單個(gè)預(yù)緊裝置250kN 的設(shè)計(jì)鎖定值將F、C 塊鎖緊，同時(shí)施作F 塊頂部背后限位裝置及內(nèi)側(cè)模板臺(tái)車限位絲杠；將C 塊與F 塊環(huán)向預(yù)緊裝置鎖緊，如圖4 所示。

圖4 異型F塊拼裝

10）裝配現(xiàn)澆連接施工。裝配段與現(xiàn)澆段間設(shè)置1m后澆環(huán)梁，第一環(huán)與最后一環(huán)裝配構(gòu)件、與后澆環(huán)梁相接一側(cè)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)均預(yù)留套筒接駁口，后澆環(huán)梁施工時(shí)現(xiàn)澆側(cè)、裝配側(cè)均采用套筒接長(zhǎng)鋼筋錨入后澆環(huán)梁，形成整體。

5 控制要點(diǎn)

5.1 結(jié)構(gòu)防水控制

1）待兩側(cè)肥槽第一層素混凝土回填后實(shí)施基底注漿，填充材料選擇流動(dòng)性好高強(qiáng)無收縮水泥砂漿，為保證后期受力均勻，基底注漿須緩慢進(jìn)行，確保密實(shí)均勻。

2）榫槽注漿作業(yè)采用模板臺(tái)車為平臺(tái)，選用環(huán)氧樹脂為注漿材料，跟隨預(yù)制構(gòu)件的拼裝工序后，逐環(huán)推進(jìn)，與拼裝作業(yè)面至少間隔4 環(huán)。

3）基底超挖部位采用原狀土進(jìn)行回填并壓實(shí)，若基底被水浸泡，采用原狀土換填并壓實(shí)。

5.2 吊裝索具選型

A、B 塊采用單鉤法吊裝；C 塊卸車采用雙鉤法吊裝，拼裝時(shí)單鉤法起吊；D、E 塊采用雙鉤法吊裝。A、B、D、E 塊起吊及卸車過程中均為4 個(gè)吊點(diǎn)；C 塊安裝期間采用2 個(gè)吊點(diǎn)；出入口環(huán)框梁F 塊也采用單鉤法吊裝。

5.2.1 單鉤四吊點(diǎn)索具選型

以A 塊為例，A 塊39.1t，為吊裝平穩(wěn)，采用4 個(gè)吊點(diǎn)，起吊鋼絲與水平角度約為60°，4 根長(zhǎng)度為4 500mm，如圖5 所示。

圖5 A塊吊裝示意圖

單根鋼絲繩受力為

式中K1——?jiǎng)虞d系數(shù)，取1.1；

K2——不均勻系數(shù)，取1.1。

鋼絲繩額定工作載荷

約93%的受訪學(xué)生表示能夠接受。隨機(jī)抽樣訪談中，較多的受訪學(xué)生建議用視頻、音樂等多媒體方式在課外進(jìn)行內(nèi)容補(bǔ)充，再在課內(nèi)進(jìn)行討論或釋疑。

根據(jù)GB8918-2006《重要用途鋼絲繩》相關(guān)資料，?43-6×37-1870 的鋼絲繩最小破斷拉力 為1 020kN ＞892kN，A塊索具選用?43-6×37-1870 的鋼絲繩足以滿足安全使用要求，鋼絲繩長(zhǎng)度為4.5m，數(shù)量4 條。

5.2.2 單鉤雙吊點(diǎn)索具選型

以C 塊為例，C 塊31t，為吊裝平穩(wěn)，采用2個(gè)吊點(diǎn)，起吊鋼絲與水平角度約為70°，2 根長(zhǎng)度為3 000mm，如圖6 所示。

圖6 C塊吊裝示意圖

單根鋼絲繩受力為

鋼絲繩額定工作載荷

根據(jù)GB8918-2006《重要用途鋼絲繩》相關(guān)資料，?52.5-6×37-1870 的鋼絲繩最少破斷拉力為1 490kN ＞1 303.5kN，選用?52.5-6×37-1870 的鋼絲繩足以滿足安全使用要求，鋼絲繩長(zhǎng)度為3m，數(shù)量2 條。

5.2.3 雙鉤四吊點(diǎn)索具選型

圖7 D塊吊裝示意圖

單根鋼絲繩受力為

鋼絲繩額定工作載荷

根據(jù)GB8918-2006《重要用途鋼絲繩》相關(guān)資料，?52.5-6×37-1870 的鋼絲繩最少破斷拉力為1 490kN ＞1 033.2kN，D塊索具選用?52.5-6×37-1870 的鋼絲繩足以滿足安全使用要求，鋼絲繩長(zhǎng)度為4.5m，數(shù)量4 條。

6 結(jié)論與建議

1）側(cè)墻比頂板超前3 環(huán)拼裝，預(yù)制塊C、D和E 沿車站縱向以4 環(huán)為一個(gè)循環(huán)進(jìn)行拼裝，C、D、E 逐環(huán)向前推進(jìn)，形成3 個(gè)相對(duì)獨(dú)立流水作業(yè)區(qū)域。

2）精準(zhǔn)施工縱向精平帶，采用縱向角鋼和豎向鋼筋立桿標(biāo)高定位，首環(huán)落位通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，后續(xù)每環(huán)安裝導(dǎo)向裝置確保施工精度。

3）通過及時(shí)進(jìn)行基底注漿、榫槽注漿回填，確保了裝配式結(jié)構(gòu)的防水性能及穩(wěn)定性。

4）為方便C 塊防水施工并結(jié)合長(zhǎng)春地區(qū)相似工程施工經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際回填至C 塊以下1m，剩余回填在防水施工完畢后進(jìn)行。O