預(yù)制裝配式地鐵車站施工難點(diǎn)及應(yīng)對措施

曹仲良

（中電建南方建設(shè)投資有限公司，廣東深圳 518000）

1 工程概況

深圳地鐵12 號線二期工程市中醫(yī)院站為地下2 層島式車站，車站全長260 m，車站兩端采用現(xiàn)澆混凝土施工，中間部位采用預(yù)制裝配式施工，采用站廳無柱站臺有柱拱頂式結(jié)構(gòu)，裝配段長度為194 m，結(jié)構(gòu)總寬度為22.3 m，結(jié)構(gòu)總高度為：17.35 m，由4 塊預(yù)制塊（A、B1、B2、C）構(gòu)成，每環(huán)質(zhì)量分別為：底板A 塊116.1 t、側(cè)墻B1/B2 塊41.9 t、頂板C 塊128.8 t，環(huán)寬1.994 m，縱向布置共97 環(huán)，結(jié)構(gòu)內(nèi)部中板、中立柱、中縱梁、軌頂風(fēng)道及出入口環(huán)框梁均采用預(yù)制結(jié)構(gòu)拼裝。該裝配式車站結(jié)構(gòu)斷面如圖1 所示。

圖1 裝配式車站結(jié)構(gòu)斷面

2 預(yù)制裝配式地鐵車站施工難點(diǎn)

2.1 基礎(chǔ)平面處理

在預(yù)制構(gòu)件吊裝過程中，預(yù)制構(gòu)件底板與車站基礎(chǔ)平面是連接共同體，因此，車站基礎(chǔ)平面的處理極為關(guān)鍵。影響預(yù)制構(gòu)件與車站基礎(chǔ)平面連接效果的主要因素有兩方面：（1）預(yù)制構(gòu)件底板的平整度。由于預(yù)制構(gòu)件為工廠統(tǒng)一生產(chǎn)，同時(shí)，預(yù)制構(gòu)件在進(jìn)場前還需進(jìn)行抽檢，因此，其質(zhì)量有保障[1]。（2）車站基礎(chǔ)平面處理。車站基礎(chǔ)平面的平整度必須滿足安裝精度，平整度施工誤差應(yīng)在允許范圍內(nèi)。

2.2 預(yù)制構(gòu)件吊裝

預(yù)制構(gòu)件吊裝是預(yù)制裝配式施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要多種機(jī)械設(shè)備配合，核心設(shè)備就是吊裝設(shè)備。地鐵車站處于地下，空間相對狹小，施工作業(yè)區(qū)域極為有限。一方面吊裝設(shè)備的操作限制性較大，會受到一定影響；一方面對于吊裝設(shè)備的精度及性能要求也較高，需要在狹小的空間內(nèi)完成預(yù)制構(gòu)件吊裝作業(yè)，對吊裝設(shè)備和操作人員要求比較高。

2.3 安裝定位

預(yù)制裝配式地鐵車站施工的優(yōu)勢在于施工過程機(jī)械化程度高、施工作業(yè)進(jìn)度較快，但要保證施工質(zhì)量，必須精準(zhǔn)定位預(yù)制構(gòu)件安裝位置，嚴(yán)格控制安裝誤差，否則，不僅會影響地鐵車站結(jié)構(gòu)力學(xué)性能，還可能釀成安全事故[2]。

3 預(yù)制裝配式地鐵車站施工難點(diǎn)的應(yīng)對措施

3.1 吊裝設(shè)備及拼裝配套設(shè)備

3.1.1 吊裝設(shè)備

本工程吊裝設(shè)備采用雙小車90 t+90 t 智能門式起重機(jī)，龍門吊軌道沿基坑冠梁頂部布設(shè)，龍門吊設(shè)計(jì)為180 t 雙鉤臺吊，360°自平衡旋轉(zhuǎn)吊具，平衡梁內(nèi)設(shè)均衡油缸可實(shí)現(xiàn)吊點(diǎn)均勻受力，龍門吊整機(jī)級別為A8。門吊雙小車可實(shí)現(xiàn)同步或分別控制，門吊整機(jī)行走位置自動校穩(wěn)，防搖擺實(shí)時(shí)檢測智能化技術(shù)，行走精度±1 cm,慢速電機(jī)微調(diào)定位點(diǎn)動精度≤3 mm，吊鉤升降微調(diào)精度≤3 mm；在雙小車上下層機(jī)架間設(shè)滑移卡軌，用頂推油缸實(shí)現(xiàn)吊點(diǎn)的精準(zhǔn)定位，微調(diào)點(diǎn)動精度≤1 mm，實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件的安全精準(zhǔn)吊裝就位。

吊點(diǎn)采用DEHA 圓錐頭吊裝錨具，可以滿足不同荷載等級、不同長度的預(yù)制構(gòu)件吊裝作業(yè)，吊裝構(gòu)件經(jīng)設(shè)計(jì)受力驗(yàn)算在預(yù)制階段將吊點(diǎn)裝錨具安裝在預(yù)制構(gòu)件凹槽內(nèi)，不會凸出預(yù)制構(gòu)件平面，通過鉤入萬向吊頭即可與預(yù)制構(gòu)件形成吊裝連接。索具一般主要是根據(jù)預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、吊點(diǎn)位置等進(jìn)行選擇，在本項(xiàng)目中采用的是應(yīng)用比較廣泛的鋼絲繩索具[3]。

3.1.2 拼裝配套設(shè)備

拼裝配套設(shè)備主要為位于結(jié)構(gòu)上層及下層分體式多功能拼裝臺車，主要包括臺車行走系統(tǒng)、分體式臺架、頂板、側(cè)墻、中立柱及中縱梁拼裝及輔助液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、張拉施工安全作業(yè)平臺、臺車防傾覆系統(tǒng)等。

3.2 拼裝作業(yè)

3.2.1 拼裝方式

裝配預(yù)制構(gòu)件采用通縫拼裝，環(huán)向的各預(yù)制構(gòu)件之間、縱向環(huán)與環(huán)之間均采用注漿式榫槽接頭連接，環(huán)向各預(yù)制構(gòu)件之間的接縫均設(shè)置了環(huán)向定位銷棒，方便快速拼裝定位及限制構(gòu)件接頭錯(cuò)位變形，預(yù)制構(gòu)件環(huán)與環(huán)之間采用縱向施加預(yù)應(yīng)力方式壓緊。

3.2.2 基礎(chǔ)精平處理

底板基底墊層施工精度直接影響預(yù)制構(gòu)件拼裝精度，本工程采用精平條帶法處理基礎(chǔ)平面，底板橫向設(shè)3 道精平條帶，兩側(cè)2 條帶寬均為1.5 m，中間1 條帶寬為1.2 m，作業(yè)流程為：（1）利用挖掘機(jī)進(jìn)行找平，人工完成清底；（2）預(yù)埋精平條帶定位角鋼；（3）精確設(shè)置精平條帶基面控制角鋼；（4）施工精平條帶混凝土；（5）施工條帶間剩余墊層混凝土。精平條帶精度控制在±1 mm，若局部精度不符合要求，可進(jìn)行人工打磨，中間精平條帶按照設(shè)計(jì)給定的厚度偏差比設(shè)計(jì)高程低5 mm 進(jìn)行控制。精平條帶間墊層混凝土基面低于精平條帶15 mm，預(yù)留基底注漿管凹槽并埋設(shè)30 mm 鐵質(zhì)注漿管，構(gòu)件拼裝滑移時(shí)在條帶基面涂滑石粉降低摩擦系數(shù)。

3.2.3 拼裝工藝

1）反力架安裝。裝配段拼裝反力架安裝在現(xiàn)澆段結(jié)構(gòu)端部后澆帶位置，反力架采用工廠定制，由40b 工字鋼及20 mm厚鋼板焊接而成的18 個(gè)鋼支墩與基礎(chǔ)預(yù)埋件焊接成一體。反力架與預(yù)制襯砌環(huán)接觸面的整體平整度控制在0～2 mm,與預(yù)緊裝置連接節(jié)點(diǎn)的孔位偏差控制在±5 mm。

2）底板A 塊拼裝。龍門吊吊裝構(gòu)件至預(yù)定位置，前后A塊縱向凈距控制在120 mm，通過龍門吊點(diǎn)動微調(diào)至測量縱橫定位軸線，通過張拉精軋螺紋鋼方式與反力架張拉復(fù)測無誤后鎖定，每孔鎖定值為300 kN，使構(gòu)件精確定位。底板塊依次向前拼裝并張拉鎖緊，局部底板塊受支撐影響無法直接吊裝到位，采取接長精軋螺紋鋼張拉的方式入位，每拼裝6～8 環(huán)底板，A 塊進(jìn)行1 次兩側(cè)肥槽回填和基底注漿，第一次肥槽回填高度要滿足不小于1.0 m 的后續(xù)側(cè)墻塊與底板塊連接螺栓操作空間。

3）拼裝臺車安裝。肥槽回填完成且滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除已拼裝底板對應(yīng)范圍中板以下鋼支撐，在底板上安裝行走臺車。

4）中立柱、中縱梁拼裝。將定位縱、橫軸線標(biāo)記在柱腳杯口構(gòu)件上，龍門吊吊裝中立柱插入柱腳杯口，人工輔助構(gòu)件初步對中，再通過臺車的液壓桿調(diào)整構(gòu)件垂直度并精確定位，復(fù)測無誤后安裝柱腳杯口四向連接螺栓，完成中立柱拼裝。吊裝中縱梁并精確對位榫槽使其就位，鎖緊中縱梁與立柱連接螺栓。

5）側(cè)墻B 塊（即B1 和B2）拼裝。分別吊裝側(cè)墻B1 和B2塊與A 塊對正，前后側(cè)墻塊縱向凈距控制在20 mm，直到距離底板與側(cè)墻底部205 mm 處，檢查底板定位銷，通過龍門吊點(diǎn)動微調(diào)使榫頭與榫槽就位，利用臺車側(cè)向上下部輔助水平油缸調(diào)整側(cè)墻垂直度，微調(diào)下落龍門吊使B 塊就位A 塊之上。通過B 塊縱向預(yù)緊裝置同時(shí)張拉，按單個(gè)預(yù)緊裝置300 kN 的設(shè)計(jì)鎖定值將前后B 塊鎖緊，通過力矩扳手鎖緊B 塊與A 塊牛腿處連接螺栓，同時(shí)施作B 塊背后板傳力塊。

6）中板塊拼裝。在地面將預(yù)制軌頂風(fēng)道與中板組裝，吊裝中將板塊與兩端側(cè)墻塊牛腿鎖緊，進(jìn)行中板拼裝縫隙注漿，施工側(cè)墻中板位置傳力塊，使中樓板、側(cè)墻塊、傳力塊與圍護(hù)結(jié)構(gòu)有效傳力。

7）頂板C 塊拼裝。完成4～6 塊中板塊拼裝，在中板上安裝自行式頂板拼裝臺車，吊裝頂板預(yù)制塊，通過龍門吊點(diǎn)動微調(diào)及拼裝臺車配合將頂板C 塊與B 塊就位，通過縱向預(yù)緊裝置同時(shí)張拉，按單個(gè)預(yù)緊裝置300 kN 的設(shè)計(jì)鎖定值將前后頂板塊鎖緊，通過力矩扳手鎖緊B 塊與頂板塊牛腿處連接螺栓，同時(shí)施作頂板塊兩側(cè)傳力塊。

8）肥槽回填。依次拼裝完成5～10 環(huán)，分層澆筑側(cè)墻塊與圍護(hù)結(jié)構(gòu)間肥槽混凝土，分層高度不宜超過1.0 m，及時(shí)施工抗浮壓梁，拼縫注漿，回填頂部覆土并拆除首道混凝土支撐。

3.2.4 支撐體系轉(zhuǎn)換

按上述施工方法依次向前拼裝，當(dāng)部分側(cè)墻B 塊、頂板C塊及中板塊遇到支撐影響拼裝時(shí)，需進(jìn)行支撐體系轉(zhuǎn)換。先完成支撐前一環(huán)預(yù)制構(gòu)件拼裝，臺車退回已拼裝成環(huán)預(yù)制構(gòu)件內(nèi)，在C 塊上方冠梁位置架設(shè)倒換鋼支撐，拆除待拼段臨近的第一道混凝土支撐及第二道鋼支撐，拼裝換撐段預(yù)制構(gòu)件及傳力塊，完成支撐受力體系轉(zhuǎn)換。

3.3 安裝定位及糾偏控制

3.3.1 安裝定位

環(huán)向各預(yù)制構(gòu)件之間的接縫均設(shè)置了環(huán)向定位銷棒，方便快速定位及限制構(gòu)件接頭錯(cuò)位變形，定位銷棒為紡錘形定型產(chǎn)品，拼裝時(shí)插入預(yù)先在構(gòu)件內(nèi)預(yù)留的孔洞內(nèi)，定位銷棒預(yù)留孔洞均設(shè)置在接縫的凹凸榫槽內(nèi)。裝配構(gòu)件在預(yù)制時(shí)做了施工對位標(biāo)記，通過在現(xiàn)場放樣定位軸線及檢查軸線，利用吊裝設(shè)備以及輔助定位裝置配合完成安裝定位，底板拼裝過程中，重點(diǎn)關(guān)注A 塊與A 塊間縱向榫槽的對接；B 塊進(jìn)行對稱拼裝，不僅需要關(guān)注B 塊與B 塊間縱向榫槽的對接，還需關(guān)注B 塊與A 塊間環(huán)向榫槽的對接。頂板拼裝過程中，利用龍門吊及頂部拼裝平臺與千斤頂相配合完成合龍、下落、推進(jìn)等動作，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。

3.3.2 糾偏控制措施

糾偏控制的重點(diǎn)主要集中在4 個(gè)方面：（1）預(yù)制構(gòu)件端面同步控制，在作業(yè)過程中需要采用拐尺進(jìn)行檢測，確保縫寬控制在5 mm 以下，注意消除累積的誤差，每完成3 環(huán)拼裝需要復(fù)核1 次縫寬；（2）軸線控制，在預(yù)制構(gòu)件上標(biāo)注十字線定位標(biāo)識，作業(yè)過程中采用全站儀檢測，每完成3 環(huán)拼裝需要復(fù)核1 次縫寬；（3）張拉力與接縫寬度控制，縫寬以防水控制要求為標(biāo)準(zhǔn)，控制在合理范圍內(nèi)；調(diào)整張拉力的大小對預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行糾偏；（4）垂直度控制，控制重點(diǎn)是側(cè)墻環(huán)向、縱向垂直度，在作業(yè)過程中采用激光垂直儀進(jìn)行測量，利用千斤頂進(jìn)行調(diào)校，每完成1 環(huán)拼裝需要復(fù)核1 次縫寬。

3.4 注漿作業(yè)方面

3.4.1 基地注漿

基地注漿施工基本流程為：

1）完成底板側(cè)壁的混凝土回填工作。

2）對首環(huán)基底的接縫部位進(jìn)行封堵處理。

3）利用基底預(yù)埋注漿管進(jìn)行注漿作業(yè)。本工程每6～8 環(huán)進(jìn)行1 次基底注漿作業(yè)，注漿材料選用微膨脹流動性好強(qiáng)度高無收縮的水泥砂漿。

3.4.2 榫槽注漿

裝配式構(gòu)件間的接頭均采用注漿式榫槽連接，環(huán)向和縱向所有接縫間均需要在結(jié)構(gòu)拼裝完成后進(jìn)行注漿，接縫注漿通過設(shè)置于構(gòu)件內(nèi)部的預(yù)留孔道進(jìn)行，注漿按照分區(qū)分段、環(huán)和縱獨(dú)立、緩速擴(kuò)展、有注有排、由下至上的原則，注漿材料采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行填充，注漿設(shè)備采用空氣壓力注漿機(jī)。

4 結(jié)語

地鐵是城市公共交通體系的核心構(gòu)成，未來城市地區(qū)修建的地鐵必然增多，預(yù)制裝配式地鐵車站施工雖然存在難點(diǎn)，但就整體效果而言，施工質(zhì)量可靠，施工效率高，施工進(jìn)度快，可以滿足地鐵車站修建需求。