劉玟君

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北武漢 430072）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，城市軌道交通作為一種重要的交通工具，在緩解城市擁堵、改善環(huán)境等方面有重要作用。在城市軌道交通地下車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)建設(shè)中，為提高施工建設(shè)質(zhì)量，可應(yīng)用PC 預(yù)制拼裝技術(shù)，以優(yōu)化城市軌道交通地下車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)，保證構(gòu)件的安全拼裝。

1 工程概況

以武漢市地鐵二號(hào)線一期工程為例，該地鐵線所有車站呈東西走向，施工場(chǎng)地較為開闊。經(jīng)實(shí)際勘察，該區(qū)域內(nèi)土層結(jié)構(gòu)以人工堆積層與沉積層為主，地下水埋入深度較淺，且含水層水平、垂直向滲透性差異較小，對(duì)城市軌道交通地下車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定影響。車站內(nèi)左右兩端采用現(xiàn)澆施工方式，中間采用裝配式施工方式，裝配段基坑長(zhǎng)度為134m，寬度為120m，深度為20m。在裝配段基坑建設(shè)中，支護(hù)方式以錨索支護(hù)及圍護(hù)樁為主，錨索與圍護(hù)樁之間的距離控制在2m 左右。

2 城市軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)體系類型

2.1 輕鋼結(jié)構(gòu)體系

該結(jié)構(gòu)體系以鋼材料為主，結(jié)構(gòu)體系強(qiáng)度較高，有較好的應(yīng)用價(jià)值，與傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)方式相比，輕鋼結(jié)構(gòu)的安全性有更充分的保障，施工效率更高。目前，輕鋼結(jié)構(gòu)體系在城市軌道交通地下車站工程中得到了廣泛應(yīng)用，能夠進(jìn)一步擴(kuò)大城市軌道交通地下車站內(nèi)的空間，提升工程質(zhì)量，且對(duì)地下環(huán)境的影響更小。此外，輕鋼結(jié)構(gòu)在防火性及耐腐蝕性方面有較大優(yōu)勢(shì)，可大幅提升城市軌道交通地下車站的使用壽命[1]。

2.2 混凝土結(jié)構(gòu)體系

在城市軌道交通地下車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)建設(shè)中，混凝土結(jié)構(gòu)體系是一種常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)體系。隨著我國(guó)地鐵建設(shè)數(shù)量的不斷擴(kuò)大，裝配式地鐵車站的增多，混凝土結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛?；炷两Y(jié)構(gòu)體系通?？煞譃橥ㄓ煤蛯Ｓ脙煞N。通用結(jié)構(gòu)體系以框架和剪力結(jié)構(gòu)為主，有非常明顯的通用效果；專用結(jié)構(gòu)則依據(jù)城市軌道交通地下車站的具體使用功能而定，以滿足其特定的結(jié)構(gòu)要求[2]。

3 城市軌道交通地下車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)PC 預(yù)制拼裝技術(shù)特點(diǎn)分析

3.1 裝配化

通常，在城市軌道交通地下車站的施工建設(shè)過(guò)程中，大量的預(yù)制構(gòu)件會(huì)提前在工廠內(nèi)按照施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)。這些構(gòu)件生產(chǎn)完成后，將被運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，可以省略部分傳統(tǒng)施工工序，從而大幅度提高施工效率、縮短施工工期。此外，采用PC 預(yù)制拼裝技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)更好的模塊化設(shè)計(jì)，同時(shí)采用更先進(jìn)的裝配式施工工藝完成施工，可保證施工質(zhì)量[3]。

3.2 構(gòu)件生產(chǎn)工業(yè)化

構(gòu)件生產(chǎn)工業(yè)化的特點(diǎn)是，嚴(yán)格按照相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)完成城市軌道交通地下車站結(jié)構(gòu)配件的生產(chǎn)，在更加穩(wěn)定的外部環(huán)境下進(jìn)行安裝，以降低施工難度，避免受環(huán)境因素影響導(dǎo)致構(gòu)件質(zhì)量下降。此外，在構(gòu)件生產(chǎn)工業(yè)化模式下，通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件的定制，可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，達(dá)到高效生產(chǎn)和資源節(jié)約的效果[4]。

4 城市軌道交通地下車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)PC 預(yù)制拼裝技術(shù)難點(diǎn)分析

預(yù)制拼裝的工法有多種，如可將預(yù)制構(gòu)件在工廠進(jìn)行預(yù)拼裝，然后運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整體拼裝，不同工法之間存在差異，因此在施工過(guò)程中應(yīng)仔細(xì)分析相應(yīng)工法的技術(shù)難點(diǎn)，并加強(qiáng)難點(diǎn)控制[5]。

城市軌道交通地下車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)PC 預(yù)制拼裝技術(shù)難點(diǎn)主要有以下兩方面：

第一，構(gòu)件運(yùn)輸和安裝要求復(fù)雜。一是預(yù)制構(gòu)件本身通常較大且重量較重，需要采取合適的運(yùn)輸方式確保其安全到達(dá)工地，需要精心組織和協(xié)調(diào)特殊的運(yùn)輸車輛、專業(yè)的起重設(shè)備和穩(wěn)固的承載結(jié)構(gòu)[6]。二是由于地下車站空間有限，施工現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)線狹窄，因此構(gòu)件從運(yùn)輸車輛到實(shí)際安裝位置之間的搬運(yùn)過(guò)程需要高度協(xié)調(diào)和精確操作。同時(shí)，與傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)澆筑相比，預(yù)制構(gòu)件數(shù)量多、種類繁多，整體組裝拼接難度較大。

第二，精確性要求較高。地下車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)的PC構(gòu)件需要具有高度精確的尺寸，以確保各個(gè)構(gòu)件之間的連接緊密，并且與其他系統(tǒng)（如門窗、電氣設(shè)備等）無(wú)縫對(duì)接。由于預(yù)制構(gòu)件在生產(chǎn)過(guò)程中受到各種因素影響，如混凝土收縮和溫度變化等，可能會(huì)導(dǎo)致尺寸偏差。因此，在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)階段需要采取有效措施來(lái)確保每個(gè)構(gòu)件的尺寸精確。同時(shí)，注意施工接縫的處理，預(yù)制構(gòu)件在拼裝時(shí)會(huì)形成接縫，如樓板之間、墻體與樓板連接處等，需要妥善處理這些接縫，以保證結(jié)構(gòu)的密封性和強(qiáng)度。因此，正確選擇和使用適當(dāng)?shù)拿芊獠牧虾图夹g(shù)是必要的。

5 城市軌道交通地下車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)PC 預(yù)制拼裝技術(shù)應(yīng)用分析

5.1 拼裝臺(tái)車搭建

由于城市軌道交通地下車站內(nèi)部空間有限，而構(gòu)件質(zhì)量較大、長(zhǎng)度較長(zhǎng)，為保證拼接效率，需要提前完成裝配式地下車站拼裝臺(tái)車搭接，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 裝配式地下車站拼裝臺(tái)車結(jié)構(gòu)圖

圖1 中1 表示第一層操作平臺(tái)，2 表示第二層操作平臺(tái)，3 表示側(cè)墻操作平臺(tái)，4 表示豎向液壓千斤頂，5表示水平液壓千斤頂，6 表示平臺(tái)行走裝置，7 表示滑輪設(shè)備。

從圖1 可以看出，該平臺(tái)車主要采用鋼架構(gòu)方式，通常在不移動(dòng)拼裝臺(tái)車的前提下，構(gòu)件安裝數(shù)量為4個(gè)。將拼裝臺(tái)車放置到軌道后，為使其處于移動(dòng)狀態(tài)，可通過(guò)輪式行走裝置實(shí)現(xiàn)移動(dòng)。可在第一和第二操作平臺(tái)之間設(shè)置滑板，使操作平臺(tái)實(shí)現(xiàn)橫向與豎向移動(dòng)。拼裝臺(tái)車搭建順序如下。

第一，預(yù)制構(gòu)件拼裝完成7 環(huán)后，在拼裝臺(tái)車周圍安裝走行軌道，實(shí)現(xiàn)臺(tái)車移動(dòng)。

第二，對(duì)組裝臺(tái)車進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試完成后，將其運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢茫⒗闷渌僮髌脚_(tái)完成構(gòu)件拼裝。

第三，應(yīng)用第一層操作平臺(tái)的過(guò)程中，需要同時(shí)啟動(dòng)操作平臺(tái)頂部的豎向液壓千斤頂，同時(shí)將操作平臺(tái)向外移動(dòng)一段距離。后續(xù)啟動(dòng)豎向液壓千斤頂后進(jìn)行升啟。

第四，利用起重機(jī)設(shè)備將預(yù)制構(gòu)件放置到操作平臺(tái)后，對(duì)不同預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行合并。

第五，完成構(gòu)件合并后，進(jìn)行張拉鎖定，將豎向液壓千斤頂移動(dòng)到墻體側(cè)面處，完成對(duì)拼裝臺(tái)車的搭建。

5.2 拼裝形式確定

目前，城市軌道交通地下車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)PC 預(yù)制拼裝形式可分為錯(cuò)縫和通縫兩種[7]。在該工程項(xiàng)目中，PC 預(yù)制拼裝第一階段采用錯(cuò)縫拼裝形式，該拼裝形式雖然效果比較突出，但整體工作量比較大，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象；第二階段采用通縫拼裝形式，以解決構(gòu)件安裝不同步的問(wèn)題，同時(shí)降低拼裝工作量。

5.3 拼裝定位

拼裝定位主要對(duì)分別為底板、側(cè)墻及頂板進(jìn)行定位。在底板定位過(guò)程中，通常使用起重機(jī)設(shè)備及其他輔助定位裝置進(jìn)行定位，根據(jù)構(gòu)件連接縫之間的對(duì)接情況確定安裝位置。在頂板定位中，應(yīng)用起重機(jī)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)頂板運(yùn)輸與安裝，在操作平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)頂板合龍，此舉能保證定位更加準(zhǔn)確。

完成拼裝位置定位后，需要采取相應(yīng)的調(diào)整措施[8]。比如，在線軸控制方面，需要在構(gòu)件表面設(shè)置十字線，利用相關(guān)設(shè)備加強(qiáng)對(duì)線軸的管理，保證對(duì)線軸的控制合理。在垂直度調(diào)整過(guò)程中，需要同時(shí)調(diào)整構(gòu)件的縱向及環(huán)向垂直度，同時(shí)采用激光垂準(zhǔn)儀器，每隔一環(huán)進(jìn)行仔細(xì)復(fù)核與校正。在構(gòu)件端面設(shè)置、調(diào)整過(guò)程中，主要對(duì)產(chǎn)生的縫隙進(jìn)行修補(bǔ)，防止質(zhì)量下降，且接縫寬度設(shè)計(jì)要在合理范圍內(nèi)[9]。

5.4 具體拼裝步驟

該工程項(xiàng)目設(shè)置了反力架，采用自上而下的拼裝工藝，先完成A 塊構(gòu)件拼裝，其次是B 塊，以此類推，形成有序的拼裝流程，最終實(shí)現(xiàn)整體拼裝。

5.4.1 A 塊拼裝

第一，在首環(huán)安裝過(guò)程中，需要特別重視反力架的安裝，反力架安裝合理，有助于構(gòu)件的精準(zhǔn)定位，進(jìn)一步保證拼接效率[10]。完成反力架安裝后，需要利用測(cè)量?jī)x器對(duì)城市軌道交通地下車站方向進(jìn)行測(cè)量。對(duì)A 塊橫軸線進(jìn)行精準(zhǔn)定位后，將其延伸到反力架及墊層處，在調(diào)整方向的過(guò)程中，可利用千斤頂設(shè)備對(duì)橫軸線縱向及環(huán)向位置進(jìn)行調(diào)整，使A 塊安裝更加合理。確定好A 塊安裝位置后，使用千斤頂設(shè)備增加構(gòu)件表面張力，并對(duì)A 塊縱向及橫向位置進(jìn)行反復(fù)確認(rèn)，位置確認(rèn)無(wú)誤后方對(duì)其進(jìn)行固定。

第二，在第二環(huán)A 塊拼接過(guò)程中，需要在A 塊頂面位置安裝導(dǎo)向裝置，從而快速確定具體的安裝位置。在安裝第二環(huán)A 塊的過(guò)程中，要求合理把控A 塊與其他零部件之間的距離，進(jìn)行對(duì)中處理，對(duì)中基本符合要求后，將首環(huán)位置的導(dǎo)向裝置拆卸，完成構(gòu)件安裝。另外，需要在A 塊底部安裝墊片及連接器。根據(jù)連接器調(diào)整方向進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)A 塊的縱橫軸線進(jìn)行精準(zhǔn)確定，最后將螺帽擰緊。完成該項(xiàng)工序后，應(yīng)用測(cè)量?jī)x器對(duì)不同A 塊的縱橫軸線進(jìn)行復(fù)核，完成該階段拼裝。

5.4.2 B 塊拼裝

B 塊拼裝與A 塊拼裝相似，都是分成兩個(gè)部分進(jìn)行。在首環(huán)拼裝過(guò)程中，首環(huán)B 塊通常安裝在A 塊兩側(cè)位置，以起到良好的對(duì)稱效果。安裝時(shí)，必須重視反力架應(yīng)用，通過(guò)安裝定位銷，使B 塊在下降過(guò)程中通過(guò)配合龍門吊完成安裝，保證構(gòu)件連接的穩(wěn)定性及對(duì)稱性。將首環(huán)B 塊運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢煤?，控制好A 環(huán)與B 環(huán)之間的距離，其中B 環(huán)縱向位置必須與反力架緊密結(jié)合在一起，后續(xù)將千斤頂直接推入B 塊的U 型槽中，以此提高B 塊的連接效果。利用螺帽等固定設(shè)備完成固定后，結(jié)合反力架設(shè)備向B 塊添加一定的壓力，注意在施加壓力的過(guò)程中，需要利用測(cè)量?jī)x器度對(duì)A 塊與B 塊之間的距離進(jìn)行檢測(cè)。兩者之間的軸線與墊層軸線完全重疊后，再利用連接設(shè)備在墊塊內(nèi)U 型槽中將首環(huán)B 塊夾緊，最后利用千斤頂設(shè)備將U型槽完全卸載。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，PC 預(yù)制拼裝技術(shù)目前在城市軌道交通中的應(yīng)用已較為成熟，但在地鐵車站施工中的應(yīng)用尚處于探索階段，如預(yù)制拼裝的精度控制、防水措施、結(jié)構(gòu)耐久性等問(wèn)題有待解決。從工程實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，預(yù)制拼裝技術(shù)能夠有效提高工程質(zhì)量，縮短施工工期，降低工程造價(jià)。因此，需要提高對(duì)PC 預(yù)制拼裝技術(shù)的重視，加強(qiáng)技術(shù)控制，不斷完善及經(jīng)驗(yàn)積累，使裝配式預(yù)制拼裝技術(shù)在城市軌道交通中的作用得到更有效的發(fā)揮，這對(duì)提高城市軌道交通建設(shè)水平也有重要意義。