轨道交通装配式车站施工技术研究

张广鹏

（中铁十六局集团有限公司，北京 101116）

目前地铁车站施工主要采用现浇为主的传统方式，工厂化程度不高，施工过程粗放、浇筑质量、人力需求量大、材料损耗和建筑垃圾量大、资源和能源消耗较大，在国家倡导碳中和的背景下不能满足节能、环保的可持续发展建设要求，预制装配式车站结构的优势日益彰显[1-4]。

施工中面对预制构件体量庞大、结构形式复杂、装配精度高、拼缝防水要求高、构件吊装稳定性及安全性要求高等情况，采取科学合理的施工工序以及选用合理的吊装工艺极为关键。

国内学者针对预制装配式地铁车站施工技术开展了部分研究[5-12]，但是研究侧重于结构设计、理论计算、力学分析等，对装配式地铁车站的施工作业、拼装步序优化、索具选型、施工控制要点等深入不多。本文以长春地铁建设街站为背景，优化施工工序后采用“不成环拼装”技术方案并得到成功应用，对施工中的控制要点逐项进行了分析，实现了快速高效施工的目的。

1 工程概况

长春地铁建设街站位于解放大路与建设街交口，偏路口东侧，沿解放大路东西设置，车站全长179m，地下两层，现浇段位于两端，采用明挖法施工。预制装配段位于中部，长118m，宽20m，高17m，环宽2m，共59 环（含51 环标准环，8 环出入口环）。每环装配段结构由7 块（5种，分别为A、B、C、D、E）预制块组成，重量分别为A 块37.6t、B 块39.5t、C 块31t、D块48.3t、E块54.3t。每环结构间接缝采用榫接头，接头设定位抗剪销，各构件间采用螺栓连接或螺纹钢张拉连接，完成后注浆填充内部间隙，结构断面采用两道防水密封垫。

2 施工难点

1）构件落位精度要求高 装配式车站预制构件体积重量较大，各装配构件设计结构、设计形式复杂，吊点位置因构件而异，保证构件安全准确落位施工难度大。

2）结构拼缝防水要求高 单块预制构件重量大、结构复杂，导致构件拼缝多，拼缝防水施工工序复杂，施工难度大。

3）拼装台车定位精度高，纠偏难度大 拼装台车的定位精度很大程度上决定着预制构件的拼装精度，台车通过轴线、里程、高程进行精确定位，监测难度及纠偏难度大。

3 施工工序

车站装配段由大里程向小里程进行拼装作业，采用“不成环拼装”的方式进行拼装。

如图1 所示，首先施工基底垫层，进行反力架的安装；再进行首环A 块拼装，拼装3 环后进行首环B 块拼装，为防止B 块环向顶进过程对A块造成影响，利用已拼完的结构自重及A 块反力架进行限位。拼装8 环后开始拼装台车的组装，进而连续拼装底板，每4 环进行肥槽回填。

图1 施工工序流程图

基坑向前开挖后，底板随后连续拼装，随后进行侧墙拼装、顶板拼装，但顶板和侧墙必须拉开3 环的拼装距离。3 种构件在各自区域拼装，并在空间上实现台阶式流水作业（图2）。

图2 拼装方式示意图

4 标准环施工

1）铺设素混凝土垫层，垫层采用C15 砼，厚200mm，分段施工；垫层上设置纵向精平条带5 道，每道宽1.2m，内设70mm×70mm 角钢，角钢竖向用∅20 钢筋固定，入土200mm，纵向间距1m；横向用∅20 钢筋固定，间距2m。预留基底注浆管凹槽4 处，埋设∅3cm的铁质注浆管，底板块拼装完成后，注浆填充拼装块与垫层间缝隙，并安装反力架，如图3（a）所示。

2）安装A 块，进行预应力张拉、固定，（首环A 块3 个预紧装置A-1/2/3 先进行自身锁紧并与反力架通过预紧装置锁紧）。如图3（b)所示，导向装置安装在A 块顶面，控制前后A 块纵向净距120mm，张拉锁紧，单点锁紧力300kN。

3）标准环B 块拼装。待4 环A 块安装完成后，安装B 块，进行张拉、固定。B-1/2/3 共3 个预紧装置同时进行预应力张拉，单点锁紧力250kN；并将A、B 块之间通过斜直螺栓锁紧（单个螺栓锁紧力为100kN），而后将B 块背后丝杠千斤顶卸载移走，将预紧装置锁紧（单点锁紧力250kN），如图3（c)所示。

4）预埋管注浆及B 块背后回填。在底板A、B 块连续拼装8 环完成后，对基底进行预埋管注浆回填，并对B 块背后回填素混凝土，每次0.5m，共2.5m，回填时两侧对称回填。在B 块预留平台上铺设台车行走轨道、架设并调试模板台车，如图3（d)所示。

5）标准环C 块拼装。安装C 块，C1、C2 块从竖向与B 块对正就位，控制前后C 块纵向净距20mm。定位完成后进行张拉。C-1/2/3 共3 个纵向预紧装置同时张拉，按单个预紧装置300kN的设计锁定值将前后C 块锁紧；B、C 块环向预紧装置按30kN 设计锁定值将其锁紧，然后对C块底部回填1.5m 高素混凝土；首环C 块3 个预紧装置自身锁紧，并与反力架通过预紧装置锁紧并准确就位，如图3（e)所示。

6）标准环D、E 块拼装。4 环C 块安装完成后，调整台车，开始安装D、E 块。先将构件吊至拼装平台顶部；调整D 块、E 块位置，对位连接，D 块、E 块拼接后，张拉二者间的螺纹钢筋；张拉后，通过卸落顶部平台，将D 块E 块的结合体落位到两侧拼装好的C 块上，并选择合适时间进行张拉，如图3（f)所示。

7）拼装完成后，需要对榫槽接缝进行注浆作业，注浆作业采用模板台车为平台，跟随预制构件的拼装工序后，逐环推进，与拼装作业面至少间隔4 环。采取先底部、后上部，先环缝、后纵缝、逐环向前推进的原则进行注浆作业（预制块A、B 之间榫头榫槽缝隙4 环进行一次封堵，此处采取先环向后纵向的原则注浆原则），只要接触面缝隙在海绵密封条的封堵下形成闭合空腔即可按设计要求进行注浆作业；然后侧墙背后进行分级回填素混凝土，完成拼装、注浆等作业，待侧墙背后素混凝土达到设计强度后拆除模板台车，如图3（g)所示。

8）回填拱顶覆土并回复至地面设计标高，继续施作中板、中柱及站台板等内部结构，如图3（h)所示。

图3 标准环施工

9）出入口环异型块施工。待4 环C（C3C4）块拼装完成后，拼装F（F1F2）块，F 块对准C 块定位销，并落实在预制块C 上，控制F、C块之间净距为20mm；F 环2 个纵向预紧装置同时张拉，按单个预紧装置250kN 的设计锁定值将F、C 块锁紧，同时施作F 块顶部背后限位装置及内侧模板台车限位丝杠；将C 块与F 块环向预紧装置锁紧，如图4 所示。

图4 异型F块拼装

10）装配现浇连接施工。装配段与现浇段间设置1m后浇环梁，第一环与最后一环装配构件、与后浇环梁相接一侧现浇结构均预留套筒接驳口，后浇环梁施工时现浇侧、装配侧均采用套筒接长钢筋锚入后浇环梁，形成整体。

5 控制要点

5.1 结构防水控制

1）待两侧肥槽第一层素混凝土回填后实施基底注浆，填充材料选择流动性好高强无收缩水泥砂浆，为保证后期受力均匀，基底注浆须缓慢进行，确保密实均匀。

2）榫槽注浆作业采用模板台车为平台，选用环氧树脂为注浆材料，跟随预制构件的拼装工序后，逐环推进，与拼装作业面至少间隔4 环。

3）基底超挖部位采用原状土进行回填并压实，若基底被水浸泡，采用原状土换填并压实。

5.2 吊装索具选型

A、B 块采用单钩法吊装；C 块卸车采用双钩法吊装，拼装时单钩法起吊；D、E 块采用双钩法吊装。A、B、D、E 块起吊及卸车过程中均为4 个吊点；C 块安装期间采用2 个吊点；出入口环框梁F 块也采用单钩法吊装。

5.2.1 单钩四吊点索具选型

以A 块为例，A 块39.1t，为吊装平稳，采用4 个吊点，起吊钢丝与水平角度约为60°，4 根长度为4 500mm，如图5 所示。

图5 A块吊装示意图

单根钢丝绳受力为

式中K1——动载系数，取1.1；

K2——不均匀系数，取1.1。

钢丝绳额定工作载荷

约93%的受访学生表示能够接受。随机抽样访谈中，较多的受访学生建议用视频、音乐等多媒体方式在课外进行内容补充，再在课内进行讨论或释疑。

根据GB8918-2006《重要用途钢丝绳》相关资料，∅43-6×37-1870 的钢丝绳最小破断拉力 为1 020kN ＞892kN，A块索具选用∅43-6×37-1870 的钢丝绳足以满足安全使用要求，钢丝绳长度为4.5m，数量4 条。

5.2.2 单钩双吊点索具选型

以C 块为例，C 块31t，为吊装平稳，采用2个吊点，起吊钢丝与水平角度约为70°，2 根长度为3 000mm，如图6 所示。

图6 C块吊装示意图

单根钢丝绳受力为

钢丝绳额定工作载荷

根据GB8918-2006《重要用途钢丝绳》相关资料，∅52.5-6×37-1870 的钢丝绳最少破断拉力为1 490kN ＞1 303.5kN，选用∅52.5-6×37-1870 的钢丝绳足以满足安全使用要求，钢丝绳长度为3m，数量2 条。

5.2.3 双钩四吊点索具选型

图7 D块吊装示意图

单根钢丝绳受力为

钢丝绳额定工作载荷

根据GB8918-2006《重要用途钢丝绳》相关资料，∅52.5-6×37-1870 的钢丝绳最少破断拉力为1 490kN ＞1 033.2kN，D块索具选用∅52.5-6×37-1870 的钢丝绳足以满足安全使用要求，钢丝绳长度为4.5m，数量4 条。

6 结论与建议

1）侧墙比顶板超前3 环拼装，预制块C、D和E 沿车站纵向以4 环为一个循环进行拼装，C、D、E 逐环向前推进，形成3 个相对独立流水作业区域。

2）精准施工纵向精平带，采用纵向角钢和竖向钢筋立杆标高定位，首环落位通过实时监测，后续每环安装导向装置确保施工精度。

3）通过及时进行基底注浆、榫槽注浆回填，确保了装配式结构的防水性能及稳定性。

4）为方便C 块防水施工并结合长春地区相似工程施工经验，实际回填至C 块以下1m，剩余回填在防水施工完毕后进行。O