高铁站台工业化建造综合技术研究

郭新贺，张 雷

(1.中铁建工集团有限公司建筑工程研究院，北京 100160；2.中铁建工集团有限公司设计院，北京 100160)

1 工程概况

京雄城际铁路雄安站位于雄安新区昝岗镇，工程总投资约79.74亿元，总建筑面积47.52万m2，其中京雄站房9.92万m2，津雄站房5.08万m2，桥下南北侧市政配套及连通东西广场城市通廊17.66万m2，预留轨道交通6.05万m2，地下空间及K1线等市政交通设施8.81万m2(见图1a)。站场总规模13台23线，其中京港台场规模为7台12线，津雄场规模为4台7线，轨道交通R1和R1机场支线2台4线(见图1b)。9～11站台采用装配式站台(见表1)。本文以津雄场9站台为例介绍高铁站台工业化建造综合技术。

图1 雄安站建筑效果及站场分区

表1 9～11站台概况

站台下部空腔设计为机电综合管廊，内部有消火栓系统、洒水栓系统、通风系统、垃圾自动清运系统及强弱电综合管线等。同时为满足检修要求，站台下净空不小于1.8m，要求人员能够在管廊内通行。此外按照客站减振降噪要求，站台墙采用吸声墙板。

站台位于承轨层(标高13.850m)上，站台层原设计为现浇钢筋混凝土框架结构(柱距3～5m)，抗震设防烈度8度(0.3g)，抗震等级二级，混凝土强度等级为C40。站台层框架柱生根于承轨层框架梁，截面尺寸为350mm×350mm，配筋均为12φ18/φ8@100；框架梁主要截面尺寸为250mm×450mm，顶板厚度130mm，帽檐长380,330mm(11站台外侧)。站台设计活荷载3.5kN/m2。

2 装配式站台方案选型

研究钢筋混凝土承轨层上装配式站台适宜采用结构体系及预制构件形式，通过合理选型、建模分析、数据计算、现场实践，最终确定装配式混凝土站台的结构形式和构件类型。

2.1 全预制简支结构/装配整体式框架结构

本方案框架布置同原设计，构件之间采用干式/湿式连接，将现浇结构的梁、板、柱拆分成单体预制构件。

本方案涉及的主要构件： ①干连接 伞形柱、预制梁、预制板、预制吸声复合墙板等； ②湿连接 牛腿柱、叠合梁、叠合板、预制吸声复合墙板等。

主要优点为框架布置同原设计，对设计改动较小，单构件规格小、质量轻，方便安装。缺点为框架抗震能力不足，在高烈度区不适宜采用；框架跨度小，构件数量多，现场安装工期长。

2.2 装配式钢筋混凝土墙+预应力双T板/SPD预应力空心叠合板

参照18G432-1《预应力混凝土双T板》、05SG408《SP预应力空心板》进行深化设计，用预制预应力双T板/预制SPD板代替现浇方案中的梁、板现浇结构，用预制承重站台墙代替现浇柱和站台墙。涉及的主要构件为预制三明治式钢筋混凝土墙、预应力双T板/SPD预应力空心叠合板、预制帽檐板、预制柱、叠合梁、叠合板等。

方案优点： ①外墙采用三明治混凝土墙，具备承重、围护、吸声3种功能； ②预应力双T板/ SPD预应力空心叠合板可实现大跨度无梁楼盖。

方案缺点： ①预应力双T板/ SPD预应力空心叠合板上无法开检修井等洞口，开洞部位需采用钢筋桁架叠合板； ②结构体系不明确，不适宜雄安站站台面标高16.400m、抗震设防烈度8度(0.3g)的要求。

2.3 装配整体式框架结构+SPD预应力空心叠合板

参照05SG408《SP预应力空心板》进行深化设计，依据等同现浇设计原则，采用装配整体式框架结构，用预制SPD板/钢筋桁架叠合板+叠合梁代替现浇方案中的梁、板现浇结构，同时优化框架布置，将梁、板、柱拆分成单体预制构件，进行工厂加工预制，现场拼装完成，最后进行接缝处理，如图2所示。主要构件有预制柱、叠合梁、SPD预应力空心叠合板、钢筋桁架叠合板、预制帽檐板、预制吸声复合墙板等。

图2 装配整体式框架结构+SPD预应力空心叠合板

方案优点：采用装配整体式框架结构，站台长度方向柱网保持不变，优化站台宽度方向柱网；无洞口部位采用SPD空心叠合板，去掉中间柱子；有洞口部位采用钢筋桁架叠合板，适当减少柱子。

方案缺点：针对不同跨度，采用了SPD预应力空心叠合板和钢筋桁架叠合板两种楼板，使结构形式更复杂，设计优化工作量大，现场施工组织难度加大。

经综合比较，并经专家论证，最终选定装配整体式框架结构+SPD预应力空心叠合板方案进行进一步深化研究、细化。

3 设计计算

3.1 计算假定

结构计算时,分别按站台层与主体结构共同建模进行整体计算和站台层独立建模计算2种方案，取不利结果进行包络设计。结构的抗震设防烈度均为8度(0.3g)，地震影响系数为0.24(小震)。

3.2 计算模型

选择典型的9站台进行设计，采用YJK结构计算软件分别建立站台层与轨道层整体模型和站台层独立模型。整体模型根据轨道层和站台层分段的不同建了11个模型，其中典型的4个模型如图3所示。

图3 典型计算模型

3.3 计算结果

计算得到各分区地震剪力如表2所示。

表2 各分区地震剪力

从表2看出，按站台层与主体结构共同建模进行整体计算比站台层独立建模计算的地震剪力大，取不利结果进行包络设计，满足结构整体抗震要求。

3.4 构件配筋

按整体模型与独立模型2种假定的计算结果进行包络设计，柱、梁配筋如图4所示。

图4 典型构件配筋

4 装配式站台节点设计

4.1 预制柱连接

预制柱钢筋连接方式一般有套筒灌浆连接、浆锚搭接、波纹管浆锚(柱预留全高波纹管洞，插入钢筋后浆锚，适用于短柱)，鉴于本工程柱主筋直径≥20mm，且柱顶钢筋直锚长度不足，不满足JGJ 1—2014《装配式混凝土结构技术规程》第7.3.8条要求，柱钢筋采用套筒灌浆连接。

由于站台柱位于承轨层框架梁上，承轨层框架梁为钢骨混凝土梁，钢筋非常密，难以保证预制构件预留筋位置准确，再加上14.800m以下站台墙兼挡砟墙，有挡砟和防水要求，因此14.800m以下站台墙柱采用现浇，满足挡砟和防水要求，并可通过这段微调柱筋，保证预留筋位置准确。

4.2 典型连接构造节点

因边柱较短(预制柱高为1.515，1.485m)，梁跨度较小(2.4～4.3m)，可将顺轨方向梁柱拆分为梁柱一体化构件，较小跨度拆分为Π形梁柱一体化构件，较大跨度拆分为T形梁柱一体化构件，梁间留后浇段。站台中间柱采用单独预制，梁柱节点后浇。梁柱节点构造如图5所示。

图5 梁柱节点构造

站台复合吸声墙板作为围护、装饰、吸声一体化构件，与结构柔性连接，采用左右企口插接方式，插接节点构造如图6所示。

图6 站台墙板连接构造

SPD预应力空心叠合板连接构造参考05SG408《SP预应力空心板》。由于市场上SPD板的标称宽度只有1 200mm和600mm(1 200mm板中间切开)两种，板布置时宜根据实际情况拉开50～200mm板缝，缝内增加配筋(见图7)，并与叠合层钢筋拉结，增加整体受力，防止叠合层由于振动与SP板脱层。

图7 SPD板接缝构造

4.3 预制构件洞口留置、帽檐、变形缝等细部构造

4.3.1洞口构造

进一步对电梯口、楼梯口、进出通道口等部位节点形式进行深化设计，板跨小于4.5m及开较大洞口部位采用钢筋桁架叠合板，洞口截断桁架筋时，应参照原设计进行钢筋补强。开洞部位优化框架布置，保证站台整体稳定性。

4.3.2站台帽檐设计

对预制站台的站台帽部分进行进一步细化，尤其是混凝土站台帽与装修面层帽石轨道侧接缝的表观处理，使其完工后，缝隙整体划一、协调美观。同时，对站台侧混凝土帽石阳角部位做小圆角，阴角部位做45o斜角，使其协调、美观、实用。

4.3.3变形缝构造

站台墙采用插接式建筑结构装饰一体化变形缝(见图8)，柱预制时直接留出，现场直接拼装即可。

图8 站台墙变形缝示意

5 装配式站台使用功能研究

装配式站台的功能包括防水、吸声降噪、综合管廊等多种功能，涉及到建筑的安全性、适用性和耐久性。

5.1 站台防水性能研究

站台面依照原设计采用4mm厚SBS防水层+200g/m2聚酯无纺土工布隔离层，将原30，60mm厚C20细石混凝土找0.5%坡优化为板叠合层结构找坡，减小装修层荷载，降低成本并加快施工进度。

5.2 站台吸声降噪研究

按照业主方对客站减振降噪的要求，站台墙采用复合吸声墙板，经过详细调研，站台墙吸声多采用预制膨胀聚苯板块，水泥砂浆粘接，膨胀螺栓固定，但这种做法存在耐冻融差、易脱落等缺陷，铁路上已经不再使用，需研究设计一种新型的结构复合吸声墙板。

借鉴铁路声屏障吸声板，设计采用40mm厚细石钢筋混凝土+80mm厚LC7.5陶粒混凝土+40mm厚细石钢筋混凝土板，板宽1 340mm,板长根据柱间距调整，最长3 960mm，面板开45mm×45mm方孔，间距55mm，开孔率约25%(见图9)，满足TB/T 3122—2019《铁路声屏障声学构件》及有关要求。

图9 复合吸声站台墙板

5.3 站台综合管廊系统研究

站台下部空腔设计为机电综合管廊，多系统的综合管线布置在站台下空腔内，还要保证人能行走检修，在楼扶梯洞口两侧排布异常困难。首先需保证结构位置及尺寸与原设计尽量保持一致，然后运用BIM技术进行优化排布和碰撞检查，确定管线排布并确定支吊架位置及预埋件，优先采用综合支架，支撑在承轨层楼板或预制柱上，确需在SPD板上设置吊架时，应在构配件预制时预留，禁止在底部打孔，以免损伤预应力筋，可提前预埋或在浇筑叠合层前在板缝内设置丁字形吊筋、孔内设置悬挂螺栓(见图10)。

图10 SPD板下吊点设置

5.4 健康监测

由于SPD预应力空心板装配式站台首次在铁路客站应用，需开展实用安全性研究，保证站台帽石部位不侵限，站台墙牢固、美观、耐久，SPD预应力空心板站台在列车振动荷载作用下使用舒适、耐久，拟采用健康监测技术对各种构件在振动荷载下的受力、变形、竖向自振频率和竖向振动加速度进行实时监测，确保使用安全舒适，并通过监测数据对装配式站台进行优化。

6 装配式站台施工方案

装配式站台安装应在钢结构雨棚吊装完成，整体道床施工前进行。主要预制构件拆分如表3所示。站台至雨棚柱间净宽约4.2m，雨棚底至承轨层净高约14.8m，高架层底至承轨层净高约9m，预制构件最大质量为4.2t，满足汽车式起重机吊装及汽车运输要求。每个站台可采用4台16t汽车式起重机从中间往两端同步吊装，在站台两端平交路口设预制构件的运输通道。

表3 主要构件

7 结语

由于雄安站站台下采用机电综合管廊，站台面开洞较多，对站台下净高、预制构件位置和尺寸限制较多，同时抗震设防烈度高，达到8度(0.3g)，造成装配式站台设计限制条件很多。本次研究设计的装配式站台，构配件种类较多，不利于标准化的开展，以后在装配式站台设计时应开展正向一体化设计，努力实现标准化设计、工厂化生产、装配化施工、信息化管理，体现装配式建筑的优势，并提出以下思考和建议。

1)竖向构件也可根据现场实际情况采取现浇方式施工。

2)若柱顶钢筋直锚长度能满足JGJ 1—2014《装配式混凝土结构技术规程》第7.3.8条要求，宜将边梁柱拆分成莲藕梁，方便施工并节约成本。

3)对于曲线段站台，边柱不能做成梁柱一体化，只能拆分为柱、梁，节点区现浇。

4)对于位于地基上的架空装配式站台(站台下无回填土)，可采用装配式钢筋混凝土墙+ SPD预应力空心叠合板方案，今后尚需进一步研究。

5)构件预制应优化模板方案，严格控制构件质量，确保规格尺寸，达到清水混凝土要求。

6)梁及帽檐板的安装可采用可拆卸式钢牛腿等措施，减少措施费。