城市地鐵高架車(chē)站型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

摘 要：介紹劉家坪車(chē)站型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，確保工程施工質(zhì)量和施工安全。重點(diǎn)介紹在劉家坪車(chē)站設(shè)置在常年流水河道灘地范圍內(nèi)的不利條件下，通過(guò)對(duì)劉家坪車(chē)站主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案比選，選擇出較合理的高架車(chē)站主體結(jié)構(gòu)形式，不但能夠滿足既定各項(xiàng)使用功能，而且也能夠滿足車(chē)站周邊環(huán)境景觀要求，為今后類(lèi)似工程設(shè)計(jì)、施工提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：軌道交通工程；高架車(chē)站；施工技術(shù)

1 工程概述

重慶市軌道交通六號(hào)線二期工程劉家坪站位于南岸區(qū)茶園路右側(cè)，設(shè)置在山地坡腳及常年流水河道灘地范圍內(nèi)，呈東西向設(shè)置。該站主體結(jié)構(gòu)形式為橫向兩柱懸挑上托三柱的建橋合一空間框架式高架體系，總建筑面積約1.17萬(wàn)m2，一層為車(chē)道及變電所，二層為站廳層，三層為站臺(tái)層。軌道梁采用簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，內(nèi)軌軌面高出原狀地面約20～40m，如圖1所示。

2 劉家坪車(chē)站主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案比選

2.1 設(shè)計(jì)方案一：橫向兩柱懸挑上托三柱的建橋合一空間框架式高架體系

站廳層地面以下為雙柱雙蓋梁結(jié)構(gòu)形式，站廳層地面以上為三柱框架結(jié)構(gòu)形式。此種設(shè)計(jì)方案下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)，沿車(chē)站橫向設(shè)置兩排墩柱，設(shè)置兩層蓋梁，利用兩層蓋梁分別構(gòu)造出車(chē)道層和站廳層，站廳層轉(zhuǎn)換為三柱框架結(jié)構(gòu)形式，如圖1所示。此結(jié)構(gòu)形式優(yōu)點(diǎn)是樁基礎(chǔ)工程量較小，永久占地面積較少，且只有36根樁基設(shè)置在雞公嘴河道范圍內(nèi)，底層收進(jìn)，外觀效果較好。缺點(diǎn)是單跨框架，豎向構(gòu)件不連續(xù)，高位轉(zhuǎn)換不規(guī)則，結(jié)構(gòu)易發(fā)震損，同時(shí)上部蓋梁為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，施工技術(shù)復(fù)雜，施工支撐體系受載大，耗用模板多，整體施工周期較長(zhǎng)。

2.2 設(shè)計(jì)方案二： 三柱框架主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

沿車(chē)站橫向從上到下設(shè)置三排墩柱，全車(chē)站為三柱框架式主體結(jié)構(gòu)形式，如圖2所示。此結(jié)構(gòu)形式優(yōu)點(diǎn)是建筑結(jié)構(gòu)平面及空間設(shè)置合理，結(jié)構(gòu)形式合理，梁柱截面尺寸小，受力性能好，側(cè)向剛度好，車(chē)站所有部位均可采普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，施工技術(shù)成熟，難度低，總體施工速度快。缺點(diǎn)是樁基礎(chǔ)工程量較大，水中作業(yè)面較寬，同時(shí)有44根樁基設(shè)置在雞公嘴河道范圍內(nèi)，不利于河道和水庫(kù)泄洪要求，永久占地面積較多， 建筑外觀較為呆板，景觀效果不夠理想。

2.3 設(shè)計(jì)方案三： 兩柱三蓋梁主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

沿車(chē)站橫向從上到下設(shè)置兩排墩柱，設(shè)置三層蓋梁，利用三層蓋梁分別構(gòu)造出車(chē)道層、站廳層和站臺(tái)層，如圖3所示。此結(jié)構(gòu)形式優(yōu)點(diǎn)是樁基礎(chǔ)工程量較小，永久占地面積較少，且只有36根樁基設(shè)置在雞公嘴河道范圍內(nèi)。缺點(diǎn)是建筑平面、剖面受結(jié)構(gòu)梁、柱影響大，站廳層平面功能較差，層高受限，建筑空間舒適性降低，樓扶梯洞口及底坑需避開(kāi)蓋梁位置，建筑軸網(wǎng)布置受控，上部蓋梁為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，施工技術(shù)復(fù)雜，施工支撐體系受載大，耗用模板多，整體施工周期較長(zhǎng)。

經(jīng)過(guò)對(duì)以上設(shè)計(jì)方案綜合對(duì)比分析和專家論證，充分考慮到劉家坪車(chē)站所處位置周邊環(huán)境要求，以及車(chē)站主體結(jié)構(gòu)安全及抗震性要求，選擇方案一作為劉家坪車(chē)站主體結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)方案，將方案一進(jìn)一步優(yōu)化，確定兩層蓋梁和墩柱部分長(zhǎng)度采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，既保證車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，又保證車(chē)站全部使用功能和景觀要求。

3 劉家坪車(chē)站主體結(jié)構(gòu)型鋼制作施工技術(shù)

根據(jù)本工程鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，對(duì)H型的鋼構(gòu)件的下料、拼焊、二次裝配焊接、制孔、栓釘焊接采用廠內(nèi)流水作業(yè)方式進(jìn)行，并按現(xiàn)場(chǎng)安裝吊裝能力與運(yùn)輸條件對(duì)鋼構(gòu)件進(jìn)行工藝分段，然后在胎模上進(jìn)行平面內(nèi)鋼柱、鋼梁整體預(yù)拼裝，并采取必要的工藝措施，以保證現(xiàn)場(chǎng)要求對(duì)鋼構(gòu)件快捷、精確的組對(duì)及質(zhì)量可靠的焊接的需要。

本工程鋼結(jié)構(gòu)制造開(kāi)工前完成焊接工藝評(píng)定。評(píng)定試驗(yàn)用的母材應(yīng)與產(chǎn)品一致，選用焊接材料應(yīng)使焊縫強(qiáng)度、韌性與母材相匹配。鋼材下料，主要采用剪床、鋸床、數(shù)控＼直條多頭切割機(jī)、數(shù)控相貫線割機(jī)、半自動(dòng)切割機(jī)完成，下料后矯正。焊縫內(nèi)部質(zhì)量采用超聲波探傷檢測(cè)，控制焊后殘余應(yīng)力，焊接前進(jìn)行焊接預(yù)熱，焊接后進(jìn)行后熱處理。

為保證現(xiàn)場(chǎng)安裝精度，車(chē)間內(nèi)部預(yù)拼裝采用片式拼裝方式，對(duì)每數(shù)字軸線鋼架進(jìn)行臥式整體預(yù)拼裝。拼裝結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。即將每數(shù)字軸線鋼柱（兩根四段）、鋼梁（兩根六段）平面水平放置在定位地模上進(jìn)行拼配，每榀鋼架直接擱置在地模上，墊高600mm，不需要設(shè)置操作平臺(tái)。這種預(yù)拼裝方式操作方便快捷，精度易保證，易脫模，變形小，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

圖4 型鋼結(jié)構(gòu)拼裝示意圖

4 劉家坪車(chē)站主體結(jié)構(gòu)型鋼吊裝施工技術(shù)

車(chē)站主體結(jié)構(gòu)車(chē)道層離地面不高部位，鋼架采用160T汽車(chē)吊將鋼梁、鋼柱按照設(shè)計(jì)的分段節(jié)點(diǎn)進(jìn)行散件吊裝。車(chē)站主體結(jié)構(gòu)車(chē)道層離地面較高部位，將鋼架分為上下兩部分，在地面層（-2.2m標(biāo)高）以上1.1m的位置進(jìn)行分段，則分段處下部鋼柱和鋼柱間連接梁及懸挑梁共同構(gòu)成一個(gè)“艸”型的結(jié)構(gòu)吊裝單元，分段處上部的兩端鋼柱和鋼梁構(gòu)成一個(gè)結(jié)構(gòu)吊裝單元。分別將分段的上下部結(jié)構(gòu)吊裝單元在地面進(jìn)行拼裝完成后然后使用320T履帶吊分別進(jìn)行吊裝。鋼梁需按照設(shè)計(jì)的分段位置進(jìn)行運(yùn)輸，鋼柱需在工廠做好牛腿運(yùn)輸?shù)綀?chǎng)后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拼裝。鋼架整體吊裝到位以后需拉設(shè)臨時(shí)縱向鋼斜撐進(jìn)行固定，兩榀鋼架吊裝完成以后，再安裝縱向支撐，由此完成整個(gè)車(chē)站鋼結(jié)構(gòu)的安裝。

5 劉家坪車(chē)站主體混凝土施工技術(shù)

型鋼混凝土根據(jù)型鋼與混凝土粘接力的不同要求配置特殊性混凝土，并采取試驗(yàn)的方式，觀察該混凝土澆筑后在正常養(yǎng)護(hù)下產(chǎn)生裂縫，研制出針對(duì)型鋼結(jié)構(gòu)特殊混凝土配合比。針對(duì)本工程的型鋼混凝土所處的位置及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，本工程型鋼混凝土柱采用天泵進(jìn)行澆筑，地面層、站廳層的混凝土采用泵管進(jìn)行澆筑。在混凝土配置過(guò)程中充分考慮混凝土在泵送過(guò)程中的塌落度損失。因墩柱中箍筋間距密且中間含有型鋼，為了保證澆筑過(guò)程中混凝土的質(zhì)量，防止混凝土坍落度過(guò)小，澆筑自由高度過(guò)高，澆筑后存在蜂窩、麻面等質(zhì)量缺陷，嚴(yán)格控制混凝土的坍落度和澆筑自由高度，并保證混凝土供應(yīng)的連續(xù)性。

6 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)近三年時(shí)間的施工實(shí)踐證明，城市軌道交通工程高架車(chē)站采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，不但能夠滿足既定各項(xiàng)使用功能，而且也能夠滿足車(chē)站周邊環(huán)境景觀要求，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，確保工程施工質(zhì)量和施工安全，為今后類(lèi)似工程設(shè)計(jì)、施工提供參考和借鑒。

作者簡(jiǎn)介：周宴成（1972，11-），男，高級(jí)工程師，重慶市軌道交通（集團(tuán)）有限公司。