预制装配式地铁车站施工技术研究

齐振宇

摘要：近年来，我国地铁建设发展非常迅速，使我国交通运输行业有了很大的改善和提高。随着中国城市化进程的加快，城市交通面临越来越大的压力。轨道交通作为一种快捷、准时、运量大及不产生污染的绿色交通运输方式，符合可持续发展的原则。国内地铁建设正处于蓬勃发展的新时期，规模不断扩大。但是，目前我国地铁车站施工主要采用现场施工为主的传统生产方式，这种生产方式工业化程度不高、设计建造较粗放、产品质量不稳定、建设效率低、劳动力需求量大、材料损耗和建筑垃圾量大、资源和能源消耗较大，不能满足节能、环保的可持续发展建设要求。

关键词：预制装配式地铁车站;施工技术

我国经济建设的快速发展带动我国各行业发展迅速，其中道路交通行业的发展尤为迅速。当前，大部分装配式结构预制构件的连接形式都是榫槽，以减少组合预制构件所用时间，更快完成工程。注浆作业主要为填充预制构件组合后的榫头和榫槽之间的间隙，使预制构件形成一体，且能够防水。

1装配式车站整体结构

俄罗斯、日本、荷兰、乌克兰等国都先后将装配式技术应用于地铁明挖回填隧道中。俄罗斯在装配式车站结构的研究和应用方面有较大成就，在圣彼得堡采用暗挖法修建了地铁装配式层间楼板单拱结构换乘枢纽及单拱式装配车站。白俄罗斯在明斯克采用明挖法修建了大型预制混凝土构件的单拱装配式车站。在国外还有一些采用矩形框架结构形式的装配式车站。我国的车站装配式技术研究起步较晚，但也取得了一定进展。某地铁2号线双丰站，为单拱双层结构，装配段长188m，采用大型预制混凝土构件分块，榫槽连接。结构断面采用拱形断面，每环由7块预制闭腔式空心构件组成，其中底板3块、边墙2块、顶板2块，单块最大重量55t，需要研发制造专门的吊装设备。站厅层无柱，站台层设计一排中柱与中板采用现浇结构。口部采用预制洞口环梁的结构形式。两端盾构始发及接收井采用现浇结构。某2号线还有四个车站也采用装配式技术施工，分别为西湖站、兴隆堡站、西环城路站、建设广场站。北京某站装配式車站试验段，为双层三跨矩形断面，长约27m，采用底板现浇+侧墙预制+钢管柱+叠合梁+叠合板的分块模式，节点采用灌浆套筒连接和现浇混凝土连接方式。内衬侧墙采用整块预制，通过灌浆套筒竖向连接，但是钢筋套筒数量多难对准，需要专门的侧墙安装设备。

2拼装方式和合理步序

1.拼装方式，预制装配式地铁站的拼装形式主要有2种，即通缝式和错缝式。该车站在施工时主要使用的拼装形式为通缝式，在开展通缝式拼装施工时，应及时处理底板构件不同步的问题，因此实现对测量工作的科学管理，从而合理地回避错台问题。对预制构件的错峰情况和通缝情况进行科学模拟，使其全部符合设计要求。2.拼装施工，预制装配式地铁站施工时，拼装预制构件的顺序主要有2种，分别是成环拼装和梯次拼装。施工时，使用成环拼装对顶板和侧墙进行施工会导致互相干扰，梯次拼装很好地解决了这一问题，使顶板、侧墙和底板实现了有效的独立拼装，而不会出现任何互相干扰，使台阶式流水作业得到有效实现，使拼装的速度不断提高。经过科学对比，使用梯次式拼装是预制构件拼装的最佳形式。

3榫槽注浆工具

以改性环氧树脂作为榫槽和榫头缝隙的注浆原料，使构件形成一体，此种原料具有流动性，与注浆作业所需的凝结时间和高度相吻合。但在施工时由于缺乏密封性，需等待80min才能凝结。此外，原料在榫槽的流动阻力难以计算，因此若施工出现失误，则难以挽救。结合以上原因，地铁工程与专业的机电公司合作研制出适合本工程使用的注浆工具，此工具更加智能化，拥有电器控制系统且能自动加料与搅拌，还有高压泵出的功能，能在一定程度上改善环氧树脂原料凝结过快而导致的不良问题。

4预制和叠合构件

在装配式结构中，建筑结构的基本构件可分为水平布置的构件与竖向布置的构件，水平布置的构件包括梁、板等，竖向布置的构件包括柱、剪力墙、支撑、筒体等。由不同的基本构件可以形成各类建筑结构体系，如框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构等。调研了全国各地的装配式结构体系，如深圳市实施的预制装配式混凝土结构体系主要由竖向现浇构件、预制叠合梁板、预制外挂墙板构成;上海市首先对住宅采用了装配整体式混凝土体系结构体系包括装配整体式混凝土框架结构、预制叠合混凝土剪力墙结构两种;北京市准备采用的是装配式剪力墙结构体系，结构体系有装配式钢筋混凝土剪力墙结构、圆孔板剪力墙结构、装配式型钢剪力墙结构三种。对预制和叠合构件而言，拼缝的连接设计方案是重点关注的问题，研究了预制板构件的板缝节点在拉剪复合作用下的受力性能，对板缝节点的承载能力、裂缝模式、破坏形态、位移延性和应变规律等进行了较为系统的研究。

5装配式结构抗震性能

国内外鲜有关于装配式地铁车站在地震作用下的反应分析研究，大部分的抗震分析研究都是针对地上结构。有学者对采用灌浆套筒连接的装配式结构抗震性能进行了研究，获取灌浆套筒连接节点的抗震破坏模式。以北京金安桥站为背景，研究套筒连接的装配式地铁车站的三维抗震性能，认为地下结构的水平向抗震能力主要由侧墙承担，竖直向抗震能力主要由柱和楼板承担。金安桥站装配式结构与现浇结构相比，抗震性能有一定程度降低。在水平方向，装配式结构较现浇结构加速度峰值时刻的层间位移角增加约为10%～15%;在竖直方向，破坏比在峰值时刻装配式结构较现浇结构大，上层增大约为5%～10%，下层增大约为20%～30%。

6存在问题与展望

（1）目前已实现的装配式车站存在构件重量大，吊装需要专门的机械设备，车站基坑围护结构采用锚索体系，但城市地下空间开发会限制锚索使用。因此，需要探索更多装配式车站结构形式，其中整体结构划分、节点构造、拼装施工工艺、抗震与防水是研究的重点。（2）地铁车站由于结构尺寸较大，钢筋数量也较多，相对于地面装配式建筑，构件制作、运输与安装困难较大，需对构件划分与重量进行优化研究。同时应研究专门吊装设备及辅助定位设备，实现自动化施工。（3）常用预制构件的连接方式中，套筒灌浆密实度不易检测、质量难保证，且地铁结构钢筋数量较多，钢筋与套筒对准困难。（4）装配式车站结构抗震计算时，由于连接节点与现浇节点力学性能并不完全一致，部分节点存在刚度与强度的削弱。

7结语

目前装配式地铁车站仍处于发展阶段，应充分借鉴已有的装配式建筑研究成果，并结合地下结构的特点，开展系统的研究与试验，为实现轨道交通的装配化、标准化和产业化提供技术支持。

参考文献：

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[2]王明年，李志业，关宝树.地下铁道明挖区间隧道结构预制技术的研究[J].铁道学报，2004（03）：88-92.

[3]陈久恒.预制装配式地铁车站施工技术研究[J].铁道建筑技术.2015（11）.

（作者单位：中铁四局集团有限公司）