新工藝新技術在地鐵車輛段施工中的有效應用分析

陳斌

（北京鐵城建設監(jiān)理有限責任公司，北京 100000）

0 引言

當前城市居民對于交通出行的需求正逐年增高，公共交通面臨著更大的壓力，如不進行妥善處理，不僅會影響到人們出行的便捷性，且會在一定程度上降低居民的幸福指數(shù)。因此，要想對車輛段施工成效進行有效掌控，需進一步加強新工藝、新技術在施工建設中的應用，不斷提高工程建設的整體水平，為車輛段施工項目的順利進行提供幫助，從而使交通壓力能夠得到有效緩解。

1 地鐵車輛段工程施工概述

1.1 工程內(nèi)容

本文地鐵車輛段工程施工中，綜合樓和調(diào)試間等工程是整個施工項目的關鍵部分，其包含的施工技術較為廣泛，包括土建施工、機電施工、排水施工、機械施工等方面，特性較為復雜。某市地鐵車輛段為三層結(jié)構(gòu)，南北長96.2m，東西寬76.6m，其中地下一層為八邊形，地下二、三層為“十”字形，地下最大面積為5300m，最大開挖深度25.8m，在工程建設中存在大量的交叉作業(yè)，因此該工程建設過程中要求各部門相互協(xié)調(diào)共同施工完成，對地基基礎與主體結(jié)構(gòu)等方面進行組合建設，通過協(xié)調(diào)全過程工作提高整體水平。

1.2 工程特點

地鐵車輛段包括聯(lián)合檢修庫、調(diào)機車庫、綜合維修樓等綜合性建筑，且包括了公寓、食堂等生活建筑，整體為組合建設形勢，基礎和主體需要共同完成。上述地鐵車輛段工程涉及多種專業(yè)技術，施工中交叉作業(yè)十分常見，且由于工程占地面積大、工程量大，如不有效處理則可能埋下安全隱患。因為建設單位數(shù)量較多，因此施工組織協(xié)調(diào)難度也相對較大，如不進行嚴格把控，則可能出現(xiàn)子項目“獨立”的情況。

1.3 工程優(yōu)勢

地鐵憑借客量大、能耗低、占地少、高安全等優(yōu)點得到了迅速發(fā)展，為了實現(xiàn)市政軌道交通的安全運營，給人們帶來舒適的出行環(huán)境，地鐵車輛段施工已逐漸實現(xiàn)信息化，建設中結(jié)合了通信技術、信息集成技術、互聯(lián)網(wǎng)技術等手段，保證施工風險問題能夠在第一時間被發(fā)現(xiàn)，從而減少施工過程中的事故，進一步滿足時代發(fā)展的要求。同時，地鐵車輛段在技術應用中，使工程進度符合相關標準，結(jié)合實際，積極進行施工管理，保證全部環(huán)節(jié)的緊密性和一致性。

2 新工藝新技術在地鐵車輛段施工中的規(guī)劃建設思考

2.1 現(xiàn)實情況分析

中國大城市人口密集、交通需求巨大，而地鐵車輛段施工則是城市高速發(fā)展的重要保障，截至2020年末我國共有83個城市的施工規(guī)劃獲批，正在建設車輛段的城市共計74個，開通運營的城市共計52個，中國共完成建設投資3983.9億元。上述地鐵車輛段從投入角度來看，施工建設投資及后期運營維護成本更大，運營中維護5年內(nèi)所耗資金基本為初始投入資金的2～4倍，為了能夠確保投資效益最大化，在建設中應用地質(zhì)勘查技術進行施工規(guī)劃，隨后選取最佳施工方案，不僅在一定程度上避免了在建設中發(fā)生風險問題，且減少了資金投入。

2.2 交通效益評價

地鐵車輛段項目涉及面廣、技術復雜、審批事項多，從長遠角度和外部效益角度進行綜合評價，交通經(jīng)濟效益和社會效益巨大，為了能夠進一步提高經(jīng)濟效益和社會效益，需要進行深度優(yōu)化。下面以上述軌道交通的實際數(shù)據(jù)為例進行效益評價，依據(jù)2020年軌道交通運營數(shù)據(jù)、道路交通運行指數(shù)、社會平均工資等官方統(tǒng)計數(shù)據(jù)，交通早晚高峰通勤客運量約170萬人次·d、平均通勤距離約14km、人均小時工資率約56元·h，通勤客流全部依靠公共汽車通勤出行，通勤時間節(jié)省約90萬h·d、時間價值約133億元·a，考慮平均工資增長減少通勤時間，時間價值可以達到466～532億元，可見交通效益巨大。

3 新工藝新技術在地鐵車輛段施工中的運用要點分析

政府和相關部門需要從施工材料、施工工藝等角度入手，加大對于此類先進技術的支持力度，提高建設的整體效果，避免施工與時代出現(xiàn)脫節(jié)的情況。

3.1 規(guī)范施工行為

在實際施工過程中，要求規(guī)范相關行為，如鋼管直撐分節(jié)吊裝，現(xiàn)場拼接支撐兩頭中心線的偏心度控制在2cm之內(nèi)，斜撐與圍護結(jié)構(gòu)有夾角，在安裝之前布置好端頭鋼圍檁，從而防范施工人員不按規(guī)范施工。同時，貝雷梁支撐點在原結(jié)構(gòu)蓋板的框架梁上，跨度為0.6m，長度L=0.5m+B（貝雷梁組裝寬度）+0.5m（兩側(cè)各超出梁寬0.5m），對現(xiàn)有蓋板的面層、發(fā)泡層進行剔除。

3.2 控制盾構(gòu)糾偏

若想做好施工前期的風險預測工作，需要對盾構(gòu)糾偏量風險進行預估，從而確保整個工程的施工質(zhì)量，折角變化以及隧道軸線的范圍要根據(jù)施工要求進行嚴格控制，一般要在0.4%以內(nèi)，完成土倉門的各項施工后由盾構(gòu)隊土建工程師對刀盤前方土體的穩(wěn)定性及地下水情況進行確認，部分區(qū)域的條件不符合，因此用大錘將長1m，厚30mm的木板向前上方打入刀盤和土倉的縫隙，刀盤進土口每隔10cm打入木支撐，施工過程時刻處于勻速狀態(tài)，防止發(fā)生過大的偏移。

3.3 優(yōu)化施工方案

地鐵車輛段施工建設是我國重要的基礎設施，需要通過有效的策略指導，在結(jié)構(gòu)蓋板的主體結(jié)構(gòu)梁的施工中，需要遵循相應的施工要求搭建貝雷梁，然后選取高質(zhì)量的非加強型貝雷梁，進行地鐵車輛段施工結(jié)構(gòu)的搭設，為了提升整個項目的施工質(zhì)量，在各個施工階段，應當采用符合規(guī)定的橫梁進行不同類型貝雷梁區(qū)域間的連接。在此基礎上，制定相應的發(fā)展策略，鋼支撐采用材質(zhì)為Q235螺旋管，將兩根需對接的鋼管吊上水平作業(yè)平臺。采用鋼架支撐是提升基坑開挖施工質(zhì)量的重要保障，能夠有效控制基坑的位移并有效防止基坑的收斂，同時也是整個工程進行安全施工的重要前提。

4 新工藝新技術在地鐵車輛段施工中的有效運用

新工藝與新技術的選擇必須以綠色可持續(xù)發(fā)展為核心，結(jié)合現(xiàn)代化手段改善當前現(xiàn)狀，提高施工技術的科技含量來增加產(chǎn)能，地鐵車輛段在技術應用中，要保證全部環(huán)節(jié)的緊密性和一致性。

4.1 施工前測量放樣

地鐵車輛段必須要明確的將測量數(shù)據(jù)當作基本條件，嚴格遵守相關施工規(guī)范，科學管理各個施工環(huán)節(jié)，并高要求開展車輛段施工平面的控制測量、放樣工作，以此提升整個項目的施工質(zhì)量，隨后對所得數(shù)據(jù)進行記錄與統(tǒng)計，方便后續(xù)使用。同時，需要對地鐵車輛段工程施工所涉及的坐標數(shù)據(jù)進行準確計算，根據(jù)不同GIS平臺的需求完成施工放樣，以流動站所在的坐標為基準，結(jié)合現(xiàn)場地形的實際情況實時測量，高效完成施工放樣工作，在采集地形圖過程中選擇相關模型，具體如表1所示。

表1 施工測量放樣

4.2 車輛段施工規(guī)劃

地鐵的建設環(huán)境愈發(fā)復雜，項目設計也更具新穎性、多樣性、復雜性，傳統(tǒng)的施工方法、施工技術難以契合實際需求，不僅會延誤建設工期，且會在一定程度上增加人力資源與施工材料的成本支出。因此，工程建設需要合理借助新工藝與新技術優(yōu)化施工規(guī)劃，如借助BIM技術將建設中的所有子項、分項統(tǒng)一管理，對計劃方案進行整體把控，從而避免風險問題的發(fā)生。施工建設中利用建立好的BIM模型，可以直觀的反映施工現(xiàn)場情況，并結(jié)合實際對重要施工方案進行模擬，革新現(xiàn)有的工程進度管理模式，清楚表達施工步驟、過程，使管理人員能夠?qū)Ω麟A段的施工進行科學化、細致化的管理，以此來提升項目施工的管理質(zhì)量。

4.3 超大蓋體施工

4.3.1 施工前的準備

三層結(jié)構(gòu)是地鐵車輛段工程的特點，蓋板的單塊面積相對較大，在蓋板結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)換層板厚大約為2.5m，厚板內(nèi)部通常情況下設有2m的大型鋼暗梁，施工支架的高度設為9.5m，能夠承擔超過82kN/m的荷載，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層尺寸達到25m×56m×2.5m，容易產(chǎn)生大量水化熱，為此要求合理開展準備工作。就地鐵車輛段上方的超大蓋體設計而言，其具有集約化、緊湊性以及高效化等多項特征，屬于特殊性較為明顯的一項城市設計，而且車輛段區(qū)域?qū)儆诘罔F線路設計與規(guī)劃中的關鍵空間節(jié)點，結(jié)合具體的施工要求對多個計算、設計方案進行科學對比，然后選擇最佳的施工方案，開展各項施工工作。在支撐體系的建設中，應當選用優(yōu)質(zhì)的重型盤扣式滿堂支架，2m高型鋼暗梁為廠內(nèi)分節(jié)段加工，在施工中適量摻入聚丙烯防裂纖維，在實施澆筑作業(yè)時根據(jù)施工要求，利用斜面分層的方式進行結(jié)構(gòu)澆筑，并將無線溫度傳感器按照相應的施工流程，埋設進厚板內(nèi)部，通過冷卻系統(tǒng)機保溫措施對混凝土內(nèi)外部溫度進行調(diào)控，厚度控制在250mm的范圍內(nèi)。

4.3.2 支撐體系選擇

基于地鐵車輛段上方超大蓋體組織與落實澆筑工作時，要有適宜科學的支撐與架構(gòu)體系，對施工現(xiàn)場中的盤扣腳手架以及碗扣腳手架展開剖析，盤扣腳手架同碗扣腳手架相比更具優(yōu)勢，支架斜桿由四個大孔來組成，四個小孔可當作橫孔使用，將橫桿同斜桿綜合起來，可以保證立桿鋼管與立桿緊密連接起來。某地鐵車輛段工程在支撐架搭設時逐排通層搭設，確?？v向、橫向掃地桿與地面的距離高度應＜20cm，且要求腳手架立桿垂直度的偏差＜50mm，保證支撐架的安全性和穩(wěn)定性。工程要求偏差相對值＜H/600，相鄰的2根水平桿接頭不能設置在同步或同跨中，為安全施工做好鋪墊。

4.3.3 混凝土結(jié)構(gòu)

超大蓋體對結(jié)構(gòu)混凝土的精度要求很高，需要選用適合地鐵車輛段工程施工的水泥，并參考施工要求，嚴格控制混凝土各項原材料的配比，以此來提升項目的使用壽命和穩(wěn)定性，重點控制好結(jié)構(gòu)混凝土水灰比、砂率等方面的情況，并做好施工現(xiàn)場各項原材料的檢查工作，減少結(jié)構(gòu)混凝土出現(xiàn)收縮，避免出現(xiàn)混凝土開裂。在地鐵車輛段施工中，需要設置標準為350×350mm（柱中心距900mm左右）的軌道支撐柱，偏差需要控制在±2mm以內(nèi)，柱體定位采用全站儀逐個測量、放樣，然后在單柱模板施工完成后，利用雙向方木進行主體結(jié)構(gòu)的加固，以此提升施工項目的穩(wěn)定性。涂料的沖擊以及各個泵管之間的碰撞，都會在一定程度上造成模板的位移，要做好變形監(jiān)測控制，把握好工程施工的每個環(huán)節(jié)。

4.3.4 型鋼梁安裝

型鋼暗梁為特制的H型鋼，通過匹配件調(diào)整定位中心軸線，沿蓋板長邊方向通長設置，按順序依次及時安裝橫向次梁，可以采用連接夾板節(jié)段間對位通過高強螺栓進行連接，在放置工字鋼墊板支撐后及時夾好連接板，單節(jié)鋼梁最大重量約11t，為了能夠防止鋼梁傾覆，采用L50×4間距4m布置1道斜撐，依照縱、橫立桿的實際放線位置，選擇高度可調(diào)節(jié)的底托進行施工，在此過程中需要注意的是底托伸出長度要嚴格控制在300mm以內(nèi)，鋼梁左右幅各個梁段節(jié)段分別依次安裝調(diào)整，降軸線和高程定位偏差均控制在10mm以內(nèi)，所有墊板放好后統(tǒng)一調(diào)整標高。

4.3.5 支架拆除工作

蓋體的施工完成后，需要按照相關規(guī)定，進行后期的拆除工作，為此施工人員應當首先明確蓋體的拆除時間，為整個拆除工作的順利進行做好充足的準備。梁板達到規(guī)定高度、混凝土強度較高是蓋體拆除工作穩(wěn)步進行的前提條件。依照相關規(guī)定設置警示牌，是提升蓋體拆除工作安全性的重要保障。拆除工作完成之后配件、輔料的安全運輸，也是整個施工中需要考慮的重點環(huán)節(jié)。管理人員應當采用符合標準的車輛，將支架、模板等運輸?shù)街付ㄎ恢?，然后進行有序擺放，在拆除完成后對各類廢料進行整理歸類，并且在完成拆除作業(yè)后對工程進行全面檢查，確保工程能夠順利完工。

4.4 施工注意事項

地鐵施工中需要確定碗扣、底座等的強度，焊縫高度至少為3.6mm，每根腳手架鋼管的質(zhì)量≤25.8kg，禁止有瑕疵的構(gòu)件用于施工。同時，需要在梁底部均勻增加縱向立桿，數(shù)量按照0.25m/根的標準，橫木應當與梁截面保持平行，間距控制在20cm。支撐系統(tǒng)的穩(wěn)固與安全是保障施工順利進行的基礎，施工人員應注意將方木擺放在下部支撐的縱向管道中，將橫、縱間距均控制在0.9m，安設腳手架橫桿步距應控制在1.5m以內(nèi)，在具體的施工中還需根據(jù)實際施工要求，科學開展支護的加固工作。為了提升整個支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要在縱梁支架的下方設置相應的剪力桿，以此來提升項目的施工質(zhì)量。

5 結(jié)語

若想提高地鐵車輛段施工的整體質(zhì)量，必須合理應用新工藝和新技術進行優(yōu)化，要求相關企業(yè)對此加大關注力度，結(jié)合現(xiàn)代化手段完成交叉作業(yè)，以此提高項目的整體建設效果。在此基礎上，需要結(jié)合BIM技術實行全過程精準規(guī)劃，明確各類風險的形成原因，結(jié)合工程施工的實際情況制訂風險管理措施，建設前詳細分析施工現(xiàn)場的具體情況，而施工管理中則需要將識別風險融入體系中，明確當前區(qū)域的地質(zhì)條件特點后選定新工藝與新技術，全面提高地鐵車輛段的施工效益，減少施工失誤情況的出現(xiàn)，最終使工程能夠順利完工。