裝配式地鐵車站建造技術應用現狀分析及展望

林悅，楊成，李罡燁

（中國建筑第四工程局有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

近些年，我國大力發展裝配式建筑。國家部委及各個省市相繼發布了裝配式建筑指導文件，但目前建造方式大多仍以現場澆筑為主，裝配率較低，與發展綠色建筑的有關要求以及先進建造方式相比還有很大差距[1]。對于地下結構的修筑，由于其地質環境條件復雜等因素，裝配式結構施工還并未得到廣泛應用，僅僅只是在盾構隧道管片拼裝和地下管廊領域有所應用。目前我國地鐵車站施工主要采用現場施工為主的傳統生產方式。隨著裝配式建筑的大力發展，裝配法也逐漸在地鐵車站項目中應用開來，根據地鐵車站結構構件相關參數，在預制構件廠制作模具并生產構件，通過相關交通工具運送至工地現場，通過拼裝的方式來完成整座車站的施工，有利于資源節約、減少污染、提升勞動生產率和質量安全水平。

1 裝配式地鐵車站的研究與應用現狀

1.1 裝配式車站結構

目前在歐美、日本等發達國家，地下裝配式應用的發展比較早，如在地鐵線路中的明挖區間、地鐵車站及其它地下結構等都有著廣泛的應用，俄羅斯在裝配式地鐵車站結構的研究和應用方面有較大成就，如在圣彼得堡修建了地鐵裝配式層間樓板單拱結構換乘樞紐及單拱式裝配車站；白俄羅斯在明斯克修建了大型預制混凝土構件的單拱裝配式車站；另外國外有些裝配式車站則采用了矩形框架結構形式[2-3]。

我國的地鐵車站裝配式技術研究相對較晚，目前仍處于一個初始發展階段，但自我國首座地鐵裝配式車站在長春地鐵2號線雙豐站（原名袁家店站）應用以來，國內有不少城市陸續的進行了裝配式地鐵車站的應用，如青島地鐵6號線富春江路站、黃海學院站，北京地鐵6號線金安橋站等，為此有不少專家學者在裝配式地鐵站領域開展相關研究。

圖1 裝配式單拱大胯結構型式

1.2 連接節點

裝配式結構應重視構件連接節點的選型和設計，裝配式結構的節點和連接應同時滿足使用和施工階段的承載力、穩定性和變形的要求。根據施工方法的不同，現階段裝配式節點連接方法主要分為濕連接、干連接兩種[4]。

目前國內學者針對裝配式地鐵車站接頭進行了抗彎、抗剪、抗震等一系列研究工作。鐘春玲［5］等通過對比和分析全預制裝配式地鐵車站新型節點與國內已有的裝配式節點的連接，研究這種新型節點的現實實用性，為探索出能夠適合地下裝配式車站節點連接的方法和對其抗震性能提供了新的方法和思路。楊秀仁［6-8］等通過接頭關鍵受力方向1:1原型加載試驗，對不同工況下的注漿式單榫長、短接頭承載性能和破壞模式進行研究，得出各階段承載能力占比規律，并明確兩種接頭的破壞形態。蘇立勇［9］等以北京地鐵19號線新發地站裝配式隔墻為工程背景，對蒸壓加氣混凝土墻板受彎性能結合已完成的試驗，建立有限元模型，研究不同節點類型及構造、混凝土強度、板高厚比及配筋率等因數對隔墻受彎性能的影響。

裝配式結構中最薄弱的位置為構件連接的節點，它對結構整體的承載能力、抗震能力及防水能力十分重要。由于地下結構在地震作用下的響應較為復雜，涉及土體、結構、滲流等多個方面相互作用[10]，因此，需將節點及裝配式構件作為一個整體對象，以多種手段研究裝配式地鐵車站的整體性能。

1.3 裝配式鋪蓋體系

我國城市地鐵車站工程施工中，大多采用明挖法（含蓋挖法）、礦山法等施工工法，對裝配式鋪蓋法的研究還比較少。明挖法對周邊環境和現況交通影響較大，管線遷改等前期工作增加了工程造價，鋪蓋法可以在較短的時間內恢復交通，但施工需要大量的臨時非標準支撐材料，造成浪費且給施工帶來不便，裝配式鋪蓋法因具有構件標準化、拆裝快速、配件可重復利用、工程造價低等優勢，具有較大的應用價值。

徐加民［11］針對城市地鐵車站建設過程中對道路交通影響的問題，介紹了一種對路面交通影響較小的施工方法——裝配式鋪蓋法，并對其五大特點作了分析。結合北京地鐵9號線工程實施該項技術的實例，提出了推廣裝配式鋪蓋法的建議和設想。王文正［12］等人介紹了裝配式鋪蓋法修建地鐵車站施工關鍵技術及質量、安全控制要點。

圖2 裝配式鋪蓋體系示意圖

鋪蓋體系的核心是中間樁，中間樁必須能夠承擔路面荷載、鋪蓋板及其支撐梁以及懸吊梁和被懸吊埋設的荷載。中間樁宜采用斜撐加強縱向剛度。縱向連接構件、斜撐、橫撐、橫向樁間支撐等構件增強了中間樁的穩定性，使鋪蓋體系成為一個有效整體；中間樁和鋼支撐通過翼板焊接連接，鋪板梁和冠梁錨栓連接，增強了整個體系的剛度和穩定性。

圖3 鋪蓋法車站施工流程

1.4 防水技術研究

根據以往施工明挖車站，施工縫是車站結構防水主要滲漏點，裝配式結構施工縫多，如果滲漏，可能會導致地鐵運營安全。

林白山［13］以復合式防水施工技術作為切入點，多維度探討城市地鐵裝配式車站防水技術方案，旨在提升防水施工質效，滿足日常地鐵車站運營管理需求，張旭［14］等人通過對長春市地鐵二號線西興站裝配式側墻的防水研究，從側墻混凝土防水，側墻結構接縫防水不密實，卷材防水的失效，噴膜防水效果失效及排水板防水效果失效5方面的側墻滲水機理進行了理論分析。周松［15］等人通過理論分析和現場試驗，結合長春市地鐵二號線一期工程的第4座車站現場實際情況進行研究，運用多種防水措施組合而成的方法進行施工。

總體說來，裝配式地鐵車站施工防水較多的采用復合式防水措施，且能達到理想的效果，但其長期應用效果的研究幾乎未見。

1.5 裝配式地鐵車站信息化施工與管理

韓萬權［16］采用理論分析的方法，分析研究精平墊層工法的原理和特點，研究精平墊層的施工工藝，做到墊層施工過程中的精度控制，為以后解決地鐵工程中的基礎墊層澆筑整平問題提供技術參考。董嘉蓮［17］等通過理論分析和現場試驗，研究裝配式車站的拼裝平臺，通過分析裝配式車站的拼裝要求，研究拼裝設備、拼裝步序、拼裝定位及糾偏控制技術，以為類似工程提供借鑒；劉思佳［18］以青島地鐵某裝配式車站工程為背景，對BIM技術進行了包含施工方案設計、三維建模、結構性能模擬、施工模擬等方面的應用，為今后BIM技術在地鐵工程中的應用提供了經驗。由于裝配式建筑本身具有模塊化、標準化等特點，采用BIM技術可以較好的實現標準化設計、信息化管理，并且可以運用BIM技術進行施工模擬和方案優化等，兩者的深入融合有利于地鐵建設朝著信息化、工業化、智能化等方向發展。

2 結語

（1）與地上裝配式結構相比，裝配式地鐵車站結構在理論、設計、管理和施工規范尚處于發展階段，在許多方面還沒形成一系列的標準體系和行業規范。

（2）裝配式結構的節點是地下結構中最薄弱的部分，需將節點及裝配式構件作為一個整體對象，以多種手段研究裝配式地鐵車站的試驗研究。

（3）總體說來，裝配式地鐵車站施工防水應較多的采用復合式防水措施，但其長期應用效果待考證。

（4）裝配式車站結構本身具有現澆結構無法比擬的模塊化、標準化優勢，運用信息化、智能化等施工手段優勢明顯。