城市地鐵高架車站型鋼混凝土結構施工技術

摘 要：介紹劉家坪車站型鋼混凝土結構施工技術，通過技術創新，確保工程施工質量和施工安全。重點介紹在劉家坪車站設置在常年流水河道灘地范圍內的不利條件下，通過對劉家坪車站主體結構設計方案比選，選擇出較合理的高架車站主體結構形式，不但能夠滿足既定各項使用功能，而且也能夠滿足車站周邊環境景觀要求，為今后類似工程設計、施工提供參考和借鑒。

關鍵詞：軌道交通工程；高架車站；施工技術

1 工程概述

重慶市軌道交通六號線二期工程劉家坪站位于南岸區茶園路右側，設置在山地坡腳及常年流水河道灘地范圍內，呈東西向設置。該站主體結構形式為橫向兩柱懸挑上托三柱的建橋合一空間框架式高架體系，總建筑面積約1.17萬m2，一層為車道及變電所，二層為站廳層，三層為站臺層。軌道梁采用簡支結構，內軌軌面高出原狀地面約20～40m，如圖1所示。

2 劉家坪車站主體結構設計方案比選

2.1 設計方案一：橫向兩柱懸挑上托三柱的建橋合一空間框架式高架體系

站廳層地面以下為雙柱雙蓋梁結構形式，站廳層地面以上為三柱框架結構形式。此種設計方案下部結構基礎為樁基礎，沿車站橫向設置兩排墩柱，設置兩層蓋梁，利用兩層蓋梁分別構造出車道層和站廳層，站廳層轉換為三柱框架結構形式，如圖1所示。此結構形式優點是樁基礎工程量較小，永久占地面積較少，且只有36根樁基設置在雞公嘴河道范圍內，底層收進，外觀效果較好。缺點是單跨框架，豎向構件不連續，高位轉換不規則，結構易發震損，同時上部蓋梁為預應力鋼筋混凝土結構，施工技術復雜，施工支撐體系受載大，耗用模板多，整體施工周期較長。

2.2 設計方案二： 三柱框架主體結構設計方案

沿車站橫向從上到下設置三排墩柱，全車站為三柱框架式主體結構形式，如圖2所示。此結構形式優點是建筑結構平面及空間設置合理，結構形式合理，梁柱截面尺寸小，受力性能好，側向剛度好，車站所有部位均可采普通鋼筋混凝土結構，施工技術成熟，難度低，總體施工速度快。缺點是樁基礎工程量較大，水中作業面較寬，同時有44根樁基設置在雞公嘴河道范圍內，不利于河道和水庫泄洪要求，永久占地面積較多， 建筑外觀較為呆板，景觀效果不夠理想。

2.3 設計方案三： 兩柱三蓋梁主體結構設計方案

沿車站橫向從上到下設置兩排墩柱，設置三層蓋梁，利用三層蓋梁分別構造出車道層、站廳層和站臺層，如圖3所示。此結構形式優點是樁基礎工程量較小，永久占地面積較少，且只有36根樁基設置在雞公嘴河道范圍內。缺點是建筑平面、剖面受結構梁、柱影響大，站廳層平面功能較差，層高受限，建筑空間舒適性降低，樓扶梯洞口及底坑需避開蓋梁位置，建筑軸網布置受控，上部蓋梁為預應力鋼筋混凝土結構，施工技術復雜，施工支撐體系受載大，耗用模板多，整體施工周期較長。

經過對以上設計方案綜合對比分析和專家論證，充分考慮到劉家坪車站所處位置周邊環境要求，以及車站主體結構安全及抗震性要求，選擇方案一作為劉家坪車站主體結構基本設計方案，將方案一進一步優化，確定兩層蓋梁和墩柱部分長度采用型鋼混凝土結構，既保證車站主體結構的安全性和穩定性，又保證車站全部使用功能和景觀要求。

3 劉家坪車站主體結構型鋼制作施工技術

根據本工程鋼結構的特點，對H型的鋼構件的下料、拼焊、二次裝配焊接、制孔、栓釘焊接采用廠內流水作業方式進行，并按現場安裝吊裝能力與運輸條件對鋼構件進行工藝分段，然后在胎模上進行平面內鋼柱、鋼梁整體預拼裝，并采取必要的工藝措施，以保證現場要求對鋼構件快捷、精確的組對及質量可靠的焊接的需要。

本工程鋼結構制造開工前完成焊接工藝評定。評定試驗用的母材應與產品一致，選用焊接材料應使焊縫強度、韌性與母材相匹配。鋼材下料，主要采用剪床、鋸床、數控＼直條多頭切割機、數控相貫線割機、半自動切割機完成，下料后矯正。焊縫內部質量采用超聲波探傷檢測，控制焊后殘余應力，焊接前進行焊接預熱，焊接后進行后熱處理。

為保證現場安裝精度，車間內部預拼裝采用片式拼裝方式，對每數字軸線鋼架進行臥式整體預拼裝。拼裝結構見圖4。即將每數字軸線鋼柱（兩根四段）、鋼梁（兩根六段）平面水平放置在定位地模上進行拼配，每榀鋼架直接擱置在地模上，墊高600mm，不需要設置操作平臺。這種預拼裝方式操作方便快捷，精度易保證，易脫模，變形小，結構穩定。

圖4 型鋼結構拼裝示意圖

4 劉家坪車站主體結構型鋼吊裝施工技術

車站主體結構車道層離地面不高部位，鋼架采用160T汽車吊將鋼梁、鋼柱按照設計的分段節點進行散件吊裝。車站主體結構車道層離地面較高部位，將鋼架分為上下兩部分，在地面層（-2.2m標高）以上1.1m的位置進行分段，則分段處下部鋼柱和鋼柱間連接梁及懸挑梁共同構成一個“艸”型的結構吊裝單元，分段處上部的兩端鋼柱和鋼梁構成一個結構吊裝單元。分別將分段的上下部結構吊裝單元在地面進行拼裝完成后然后使用320T履帶吊分別進行吊裝。鋼梁需按照設計的分段位置進行運輸，鋼柱需在工廠做好牛腿運輸到場后進行現場拼裝。鋼架整體吊裝到位以后需拉設臨時縱向鋼斜撐進行固定，兩榀鋼架吊裝完成以后，再安裝縱向支撐，由此完成整個車站鋼結構的安裝。

5 劉家坪車站主體混凝土施工技術

型鋼混凝土根據型鋼與混凝土粘接力的不同要求配置特殊性混凝土，并采取試驗的方式，觀察該混凝土澆筑后在正常養護下產生裂縫，研制出針對型鋼結構特殊混凝土配合比。針對本工程的型鋼混凝土所處的位置及現場的實際情況，本工程型鋼混凝土柱采用天泵進行澆筑，地面層、站廳層的混凝土采用泵管進行澆筑。在混凝土配置過程中充分考慮混凝土在泵送過程中的塌落度損失。因墩柱中箍筋間距密且中間含有型鋼，為了保證澆筑過程中混凝土的質量，防止混凝土坍落度過小，澆筑自由高度過高，澆筑后存在蜂窩、麻面等質量缺陷，嚴格控制混凝土的坍落度和澆筑自由高度，并保證混凝土供應的連續性。

6 結束語

經過近三年時間的施工實踐證明，城市軌道交通工程高架車站采用型鋼混凝土結構，不但能夠滿足既定各項使用功能，而且也能夠滿足車站周邊環境景觀要求，通過技術創新，確保工程施工質量和施工安全，為今后類似工程設計、施工提供參考和借鑒。

作者簡介：周宴成（1972，11-），男，高級工程師，重慶市軌道交通（集團）有限公司。