城市地铁高架车站型钢混凝土结构施工技术

摘 要：介绍刘家坪车站型钢混凝土结构施工技术，通过技术创新，确保工程施工质量和施工安全。重点介绍在刘家坪车站设置在常年流水河道滩地范围内的不利条件下，通过对刘家坪车站主体结构设计方案比选，选择出较合理的高架车站主体结构形式，不但能够满足既定各项使用功能，而且也能够满足车站周边环境景观要求，为今后类似工程设计、施工提供参考和借鉴。

关键词：轨道交通工程；高架车站；施工技术

1 工程概述

重庆市轨道交通六号线二期工程刘家坪站位于南岸区茶园路右侧，设置在山地坡脚及常年流水河道滩地范围内，呈东西向设置。该站主体结构形式为横向两柱悬挑上托三柱的建桥合一空间框架式高架体系，总建筑面积约1.17万m2，一层为车道及变电所，二层为站厅层，三层为站台层。轨道梁采用简支结构，内轨轨面高出原狀地面约20～40m，如图1所示。

2 刘家坪车站主体结构设计方案比选

2.1 设计方案一：横向两柱悬挑上托三柱的建桥合一空间框架式高架体系

站厅层地面以下为双柱双盖梁结构形式，站厅层地面以上为三柱框架结构形式。此种设计方案下部结构基础为桩基础，沿车站横向设置两排墩柱，设置两层盖梁，利用两层盖梁分别构造出车道层和站厅层，站厅层转换为三柱框架结构形式，如图1所示。此结构形式优点是桩基础工程量较小，永久占地面积较少，且只有36根桩基设置在鸡公嘴河道范围内，底层收进，外观效果较好。缺点是单跨框架，竖向构件不连续，高位转换不规则，结构易发震损，同时上部盖梁为预应力钢筋混凝土结构，施工技术复杂，施工支撑体系受载大，耗用模板多，整体施工周期较长。

2.2 设计方案二： 三柱框架主体结构设计方案

沿车站横向从上到下设置三排墩柱，全车站为三柱框架式主体结构形式，如图2所示。此结构形式优点是建筑结构平面及空间设置合理，结构形式合理，梁柱截面尺寸小，受力性能好，侧向刚度好，车站所有部位均可采普通钢筋混凝土结构，施工技术成熟，难度低，总体施工速度快。缺点是桩基础工程量较大，水中作业面较宽，同时有44根桩基设置在鸡公嘴河道范围内，不利于河道和水库泄洪要求，永久占地面积较多， 建筑外观较为呆板，景观效果不够理想。

2.3 设计方案三： 两柱三盖梁主体结构设计方案

沿车站横向从上到下设置两排墩柱，设置三层盖梁，利用三层盖梁分别构造出车道层、站厅层和站台层，如图3所示。此结构形式优点是桩基础工程量较小，永久占地面积较少，且只有36根桩基设置在鸡公嘴河道范围内。缺点是建筑平面、剖面受结构梁、柱影响大，站厅层平面功能较差，层高受限，建筑空间舒适性降低，楼扶梯洞口及底坑需避开盖梁位置，建筑轴网布置受控，上部盖梁为预应力钢筋混凝土结构，施工技术复杂，施工支撑体系受载大，耗用模板多，整体施工周期较长。

经过对以上设计方案综合对比分析和专家论证，充分考虑到刘家坪车站所处位置周边环境要求，以及车站主体结构安全及抗震性要求，选择方案一作为刘家坪车站主体结构基本设计方案，将方案一进一步优化，确定两层盖梁和墩柱部分长度采用型钢混凝土结构，既保证车站主体结构的安全性和稳定性，又保证车站全部使用功能和景观要求。

3 刘家坪车站主体结构型钢制作施工技术

根据本工程钢结构的特点，对H型的钢构件的下料、拼焊、二次装配焊接、制孔、栓钉焊接采用厂内流水作业方式进行，并按现场安装吊装能力与运输条件对钢构件进行工艺分段，然后在胎模上进行平面内钢柱、钢梁整体预拼装，并采取必要的工艺措施，以保证现场要求对钢构件快捷、精确的组对及质量可靠的焊接的需要。

本工程钢结构制造开工前完成焊接工艺评定。评定试验用的母材应与产品一致，选用焊接材料应使焊缝强度、韧性与母材相匹配。钢材下料，主要采用剪床、锯床、数控＼直条多头切割机、数控相贯线割机、半自动切割机完成，下料后矫正。焊缝内部质量采用超声波探伤检测，控制焊后残余应力，焊接前进行焊接预热，焊接后进行后热处理。

为保证现场安装精度，车间内部预拼装采用片式拼装方式，对每数字轴线钢架进行卧式整体预拼装。拼装结构见图4。即将每数字轴线钢柱（两根四段）、钢梁（两根六段）平面水平放置在定位地模上进行拼配，每榀钢架直接搁置在地模上，垫高600mm，不需要设置操作平台。这种预拼装方式操作方便快捷，精度易保证，易脱模，变形小，结构稳定。

图4 型钢结构拼装示意图

4 刘家坪车站主体结构型钢吊装施工技术

车站主体结构车道层离地面不高部位，钢架采用160T汽车吊将钢梁、钢柱按照设计的分段节点进行散件吊装。车站主体结构车道层离地面较高部位，将钢架分为上下两部分，在地面层（-2.2m标高）以上1.1m的位置进行分段，则分段处下部钢柱和钢柱间连接梁及悬挑梁共同构成一个“艹”型的结构吊装单元，分段处上部的两端钢柱和钢梁构成一个结构吊装单元。分别将分段的上下部结构吊装单元在地面进行拼装完成后然后使用320T履带吊分别进行吊装。钢梁需按照设计的分段位置进行运输，钢柱需在工厂做好牛腿运输到场后进行现场拼装。钢架整体吊装到位以后需拉设临时纵向钢斜撑进行固定，两榀钢架吊装完成以后，再安装纵向支撑，由此完成整个车站钢结构的安装。

5 刘家坪车站主体混凝土施工技术

型钢混凝土根据型钢与混凝土粘接力的不同要求配置特殊性混凝土，并采取试验的方式，观察该混凝土浇筑后在正常养护下产生裂缝，研制出针对型钢结构特殊混凝土配合比。针对本工程的型钢混凝土所处的位置及现场的实际情况，本工程型钢混凝土柱采用天泵进行浇筑，地面层、站厅层的混凝土采用泵管进行浇筑。在混凝土配置过程中充分考虑混凝土在泵送过程中的塌落度损失。因墩柱中箍筋间距密且中间含有型钢，为了保证浇筑过程中混凝土的质量，防止混凝土坍落度过小，浇筑自由高度过高，浇筑后存在蜂窝、麻面等质量缺陷，严格控制混凝土的坍落度和浇筑自由高度，并保证混凝土供应的连续性。

6 结束语

经过近三年时间的施工实践证明，城市轨道交通工程高架车站采用型钢混凝土结构，不但能够满足既定各项使用功能，而且也能够满足车站周边环境景观要求，通过技术创新，确保工程施工质量和施工安全，为今后类似工程设计、施工提供参考和借鉴。

作者简介：周宴成（1972，11-），男，高级工程师，重庆市轨道交通（集团）有限公司。