長見識，亞洲最大“無柱車站”如何施工
時間：2024-09-28 來源：中鐵六局呼和浩特鐵建公司、成都地鐵 分享：
走進(jìn)成都軌道交通13號線幸福梅林站工程，著實(shí)讓人眼前一亮：超大跨度、無一立柱！該車站是目前全國軌道交通在建項(xiàng)目最大也是亞洲最大規(guī)模的大跨度中庭無柱弧形拱頂車站，工藝要求極高。
走進(jìn)成都軌道交通13號線幸福梅林站工程，著實(shí)讓人眼前一亮：超大跨度、無一立柱！該車站是目前全國軌道交通在建項(xiàng)目最大也是亞洲最大規(guī)模的大跨度中庭無柱弧形拱頂車站，工藝要求極高。
幸福梅林站弧形拱頂結(jié)構(gòu)內(nèi)景幸福梅林站，一座地下兩層車站，基坑平均深度約30米，相當(dāng)于10層樓的高度。據(jù)施工人員介紹，車站為12米島式車站，主體總建筑面積為47833.4平方米，相當(dāng)于6.5個大型足球場的大小。
幸福梅林站弧形拱頂結(jié)構(gòu)內(nèi)景之所以采用“無柱設(shè)計”，一方面，是因?yàn)槭艿匦蜗拗?，車站軌面埋深較大，若按傳統(tǒng)平板車站設(shè)計需增設(shè)一層車站結(jié)構(gòu)，而采用無柱設(shè)計可有效節(jié)省工程造價投資；另一方面，因?yàn)榛⌒喂绊斕赜械墓靶涡?yīng)，能減少無柱大跨結(jié)構(gòu)對車站頂板厚度的影響，能夠進(jìn)一步增大車站空間。
幸福梅林站弧形拱頂結(jié)構(gòu)內(nèi)景
“隨著時代發(fā)展，地鐵車站施工工藝日趨成熟，簡約、美觀、新穎成為了大部分車站選擇的風(fēng)格。目前大部分車站均采用框架結(jié)構(gòu)，與之相比，弧形拱頂結(jié)構(gòu)新穎而富有韻律，更有特色，且受力安全，還能實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保?！表?xiàng)目負(fù)責(zé)人表示。
“無柱設(shè)計”雖然獨(dú)特，但也向施工作業(yè)提出了巨大挑戰(zhàn)。在沒有立柱支撐的情況下，保證拱形頂?shù)姆€(wěn)定性是項(xiàng)目施工的關(guān)鍵。
“項(xiàng)目建設(shè)沒有先例可以學(xué)習(xí)借鑒，一切都要從頭開始。”該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人說，“面對‘零基礎(chǔ)’，就從頭開始探索前進(jìn)，摸著石頭過河；沒有任何經(jīng)驗(yàn)，就在正式施工前留足時間，組織專家科學(xué)論證，反復(fù)琢磨方案。最終，經(jīng)過三個月時間，最佳施工方案出爐；在施工過程中，軌道建設(shè)者們通過反復(fù)探討和多方嘗試，進(jìn)一步確保工程的安全和穩(wěn)定?！?/span>
幸福梅林站于2020年10月22日打下首鉆開始施工，因項(xiàng)目地屬膨脹土層地帶，分布著素有工程“攔路虎”之稱的黏性土，土質(zhì)遇水易膨脹變形，失水會收縮開裂，性質(zhì)極不穩(wěn)定，加之基坑較深，無疑給基坑開挖造成了很大困難。
幸福梅林站施工場景：側(cè)墻模板支設(shè)加固
為了保持基坑土體的穩(wěn)定性，建設(shè)者通過在基坑側(cè)邊注漿架設(shè)鋼支撐，增加鋼支撐數(shù)量，對基坑內(nèi)部進(jìn)行加固處理，并聘請第三方監(jiān)測機(jī)構(gòu)24小時全天候監(jiān)測土體變形情況，有效確保了基坑開挖安全。
幸福梅林站采用明挖拱型建造技術(shù)：基坑開挖后，從下往上施工車站結(jié)構(gòu)。拱形頂?shù)氖芰?，一般都集中在兩?cè)的拱肩上，兩側(cè)的墻體相當(dāng)于兩個支座，起到支撐拱肩的作用。普通地鐵兩側(cè)墻體的厚度僅0.8米，為了增強(qiáng)墻體的承重力，建設(shè)者將墻體厚度增加到了1.6米，其承重力提升了兩倍。
在弧形拱頂施工過程中，建設(shè)者也加大力度運(yùn)用多種科研技術(shù)成果，加強(qiáng)技術(shù)質(zhì)量管理。充分運(yùn)用“一種重物舉升用升降裝置”等多項(xiàng)國家新型專利、省部級工法，助力質(zhì)量控制提升，提高裝配式綜合支吊架安裝效率；運(yùn)用BIM技術(shù)搭建模型，精準(zhǔn)計算出各部件數(shù)量及受力程度，確保了整個支架體系的穩(wěn)定性，達(dá)到了臨時支撐的作用；通過建立分級質(zhì)量管理體系，實(shí)施樣板引路，制定各工序工藝的施工標(biāo)準(zhǔn)，確保將項(xiàng)目建設(shè)成為工藝精細(xì)、安全可靠的品質(zhì)工程。
作者丨成都地鐵車站項(xiàng)目部工程部部長李寧作者執(zhí)筆編制了《地鐵車站大跨度中庭無柱弧形拱頂支架體系施工工法》、《地鐵車站大體積側(cè)墻高大模板及其支撐體系分層施工工法》獲得內(nèi)蒙古自治區(qū)省部級工法；獲得《一種裝配式地鐵車站橫撐拆除設(shè)備》實(shí)用新型專利。隨著時代發(fā)展，地鐵車站施工工藝日趨成熟。多元化的地鐵空間美學(xué)設(shè)計和內(nèi)部造型追求簡約、美觀、新穎的腳步從未停歇。目前大部分車站均采用框架結(jié)構(gòu)，與之相比弧形拱頂結(jié)構(gòu)美觀大方，新穎而富有韻律，外觀突出視覺效果，且受力安全、節(jié)省材料，成為地鐵車站施工趨勢。北京地鐵六道口站、上海地鐵衡山路站、深圳地鐵田頭站等均為弧形拱頂車站，受到廣大人民的喜愛。成都地鐵13號線幸福梅林站為亞洲最大規(guī)模的大跨度中庭無柱弧形拱頂車站，弧形段長221m，跨度25.2m，層高10.8m，頂板厚1.3m，拱頂凈高10.75m?？缍却?、層厚大、施工工藝復(fù)雜。該項(xiàng)目支架體系要求較高，對將來地鐵車站大跨度無柱弧形拱頂施工具有借鑒意義。
2.1 由于地鐵車站的特殊性，基坑內(nèi)有鋼支撐和格構(gòu)柱作為支撐體系，支架體系在施工時要避開鋼支撐、格構(gòu)柱以及籠梯等，傳統(tǒng)施工工藝采用鋼架或者桁架，組拼以及排布不靈活，滿足不了施工要求，本工法施工靈活，人員容易操作。2.2 本工法施工材料不受工況影響能夠循環(huán)利用，傳統(tǒng)施工所需定制鋼架，受工況影響，為一次投入，不能循環(huán)應(yīng)用。本工法使用的盤扣、普通鋼管、I12工鋼、竹膠板等全部能夠周轉(zhuǎn)利用。本工法適用于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)弧形拱頂?shù)氖┕ぁ?/span>
地鐵車站大跨度中庭無柱弧形拱頂支架體系施工工法是一種創(chuàng)新、高效的施工方法，有效解決了架體施工靈活度與整體性的矛盾，即便于地鐵車站的施工，又滿足弧形拱頂復(fù)雜受力要求。由立桿、水平桿、斜拉桿、對頂桿、拋撐、工字鋼、鋼管、竹膠板、鐵楔子、U型卡組成支架體系，起拱以上部位通過加工鐵楔子U型卡等小工具，克服弧形有角度的難題，使頂托與主楞、主楞與次楞有效連接，增大了抗滑移系數(shù)。在起拱5m高度范圍內(nèi)按照500mm步距采用Ф50鋼管增加對頂；按照1200mm間距采用Ф50鋼管扇形布置拋撐，抵消拱形結(jié)構(gòu)水平力。
（1）模板及支撐體系工程編制了專項(xiàng)施工方案并已經(jīng)過專家評審，并已報監(jiān)理審批完成。（2）委托局設(shè)計院對架體進(jìn)行驗(yàn)算：架體的穩(wěn)定性強(qiáng)度、材料的強(qiáng)度以及剛度也滿足要求。（3）對特種操作人員進(jìn)行安全教育培訓(xùn)及安全技術(shù)交底，考核合格后持證上崗。工字鋼按照弧度加工，工字鋼上口尺寸為半徑11.87米，內(nèi)口半徑為11.75米，采用12工字鋼。整個弧長長度為23.0米，具體長度尺寸見下圖，工字鋼彎曲延伸長度根據(jù)實(shí)際自控扣除，每兩塊工字鋼之間連接采取打八孔，40cm長2cm厚弧形鋼夾板固定，8顆M22螺栓鎖緊。每塊工字鋼兩頭切頭，兩頭鉆孔，且必須加工成標(biāo)準(zhǔn)件，保證任意兩塊都能連接。連接片要求：首先連接片應(yīng)略帶弧度，寬度與工字鋼凈內(nèi)空契合，然后螺栓使用加長絲桿，連接片做成標(biāo)準(zhǔn)件與工字鋼鉆孔位置匹配。選用60盤扣支架，橫向布距1200mm，縱向布距1200mm，豎向布距1500mm，立桿采用直徑60.3mm，壁厚3.2mm，水平桿直徑48.3mm，壁厚3.2mm。架體搭設(shè)到設(shè)計標(biāo)高后。檢查斜拉桿是否滿掛，插銷抗拔力不得小于3KN。起拱高度內(nèi)按500mm間距對頂，并設(shè)置拋撐，注意拋撐一定要落地，并在拋撐落地處植筋防止拋撐位移。一定要保證斜拉桿、對頂、拋撐三者共存。待架體檢查合格后，主楞采用特制與結(jié)構(gòu)弧度匹配的12工鋼，主楞工鋼之間連接采用高強(qiáng)螺栓連接，頂托與主楞的空隙采用鐵楔子填塞，鐵楔子與頂托焊接在一起，保證接觸面積及位移限制。次楞采用雙拼Φ50mm鋼管，面板拼縫處次楞采用50*100mm方木，面板采用15mm厚的竹膠板，次楞雙拼鋼管為保證其在主楞弧形工鋼架上不發(fā)生位移，用鋼筋制作U型卡，固定鋼管位置。（1）監(jiān)測項(xiàng)目：支撐架沉降、位移和變形。（2）監(jiān)測點(diǎn)材料及規(guī)格：監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)采用反射片，規(guī)格為15mm×15mm。（3）監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)：每層、每段支撐架在橫斷面設(shè)置5個斷面20個測點(diǎn)，每個監(jiān)測斷面間距5m。（4）監(jiān)測方法：使用經(jīng)緯儀、水平儀等監(jiān)測儀器進(jìn)行監(jiān)測，不得目測，監(jiān)測儀器精度應(yīng)滿足現(xiàn)場監(jiān)測要求，并設(shè)變形監(jiān)測報警值。為保證能夠觀測到所有點(diǎn)位，我單位將從地面將測量點(diǎn)位引至結(jié)構(gòu)底板并妥善保護(hù)。（5）監(jiān)測頻率：在澆筑砼過程中應(yīng)實(shí)施實(shí)時監(jiān)測，一般監(jiān)測頻率不宜超過 20～30分鐘一次。在砼初凝前后及砼終凝前后也應(yīng)實(shí)施實(shí)時監(jiān)測，監(jiān)測時間可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。監(jiān)測時間應(yīng)控制在高支模使用時間至砼終凝后。（6）監(jiān)測數(shù)據(jù)變化過大時需對支撐體系采取加固措施；當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超過預(yù)警值時必須立即停止?jié)仓拧⑹枭⑷藛T。（1）支撐架搭設(shè)完成，必須進(jìn)行驗(yàn)收后，方可進(jìn)行使用。（2）基礎(chǔ)：查看基礎(chǔ)表面是否堅(jiān)實(shí)平整，表面是否積水，墊板是否晃動，檢查方法：觀察。（3）支撐架搭設(shè)的垂直度與水平度允許偏差支撐架搭設(shè)的垂直度與水平度允許偏差見下表。（4）間距檢查：支撐架步距誤差不得大于±20mm、縱距誤差不得大于±50mm、橫距誤差不得大于±20mm，用鋼卷尺測量。成都軌道交通13號線一期工程土建7工區(qū)幸福梅林站是成都軌道交通13號線一期工程的中間站，車站位于成龍大道與錦江大道交叉口東北側(cè)綠化帶內(nèi)，沿成龍大道東西向敷設(shè)，是成都軌道交通13號線一期工程第18座車站。車站主體總建筑面積為47845.66㎡，車站主體長度729m，有效站臺長186m，結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)段寬22.1m?；由疃葹?5.3-29.4m，平均覆土厚度為3.43m。共設(shè)5個出入口、2組風(fēng)亭、7個安全出口。本工法已在成都地鐵13號線幸福梅林站主體結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行了使用，取得了良好的效果。
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