嚴寒地區森林高鐵站房施工組織探討

張魁杰，潘大海，谷學峰

（1.中鐵建設集團有限公司，北京 100040；2.長吉城際鐵路有限責任公司，吉林 長春 130032）

0 引言

隨著我國高速鐵路的快速發展，一批批有代表性的高鐵站房建設而成，為廣大旅客出行帶來了極大的便利。目前高鐵站房的建設工期均很緊張，且位于東北的站房建設要面臨冬期施工，如何保質保量并快速組織東北嚴寒地區森林高鐵站房建設，為振興東北發展提供動力成為主要課題。本文通過對東北嚴寒地區森林高鐵站房施工組織特點研究，采取有效冬期施工措施，合理組織施工順序，為類似工程提供參考。

1 工程簡介

長白山站房位于長白山腳下二道白河鎮，境內森林密布，美譽森林高鐵站房，是集鐵路、公交等多種交通方式于一體的地上、地下 4 層立體綜合大型交通樞紐。長白山站房效果如圖 1 所示。

圖1 長白山站效果圖

長白山站房為新建敦化至白河鐵路線上規模最大的站房，總規模為 56 692 m2，最高聚集人數 2 000 人。旅客進出站流線為上進下出，分高架站房和線側站房，共有 5 層，地下 1 層，地上 4 層。地下 1 層中央部位為出站地道及出站廳，出站廳東西兩側為旅客衛生間及設備用房。出站廳南側為出站通道，通往地面廣場及南側市政廣場。地上 1 層與站臺層平齊，線側站房中間部分設置進站口和集散大廳，東西兩側布置旅客衛生間、商務候車、商業開發及設備用房，站臺層設置了落客平臺，與市政道路連通。地上 2 層為站臺層夾層：在線側站房集散大廳左右兩側 4.500 m 標高合理利用空間高度設置了輔助用房夾層，主要布置車站辦公和設備用房。地上 3 層為高架候車層：為高架候車大廳，大廳東西兩側為進站安檢區、旅服用房、母嬰候車、旅客衛生間等，南側布置進站口，進站口東西兩側布置售票廳、預留旅服空間。高架層設置了落客平臺，通過匝道與市政道路連通。地上 4 層為高架夾層：在高架候車大廳東西兩側，主要布置設備用房及部分商業開發。

通廊及站房基礎采用柱下聯合承臺樁基+構造筏板，主體結構采用現澆鋼筋混凝土框架結構，樓面大跨度梁采用緩粘結預應力框架梁。屋面采用空間三角管桁架結構體系鋼結構屋蓋。順線路柱網為 3 跨，18 m+60 m+18 m，垂直線路跨度基本為 21.5 m。

長白山站場工程有柱雨棚投影面積 17 806 m2，無柱雨棚投影面積 8 886 m2。車站站臺 5 臺 12 線。

2 工程所在地氣象特征

本項目所在地，冬期漫長凜冽，夏季短暫溫涼，春季風大干燥，秋季多霧涼爽。年平均氣溫在 -7 ℃ 至3 ℃，7 月份平均氣溫不超過 10 ℃，1 月份最冷，月平均氣溫 -20 ℃左右，最低氣溫曾出現過 -44 ℃。無霜期 100 d 左右。年降水量 700 ～1 400 mm，6～9 月份降水占全年降水量的 60 %～70 %。氣候的主要特點是云霧多，風力大，氣壓低。按當地以往工程經驗，施工黃金期一般在每年 4 月中下旬至 10 月中上旬，年有效施工工期不足 6 個月。

3 工程難點

3.1 交叉施工組織難度大

由于站房開工之初，站前單位地下通廊尚未施工完成，通廊及出站樓扶梯結構及通廊回填制約著高架站房施工。高架站房一端與原始森林相連，一端與側式站房相連接。高架站房兩側為正在施工中站場路基工程。側式站房與市政廣場緊接，開工時，市政廣場區域為原始森林，尚未砍伐，無可用臨時場地。處于關鍵線路上的工程，環環相扣，互相制約。要求總包單位協調建設單位綜合組織站房、站場、雨棚、市政廣場各項工程，合理安排施工順序和臨時場地，保證各項工程按期完成。

3.2 工期緊任務重

新建敦化至白河鐵路站房工程由于前期各種原因，業主招標相對滯后半年，開工日期為 2020 年 4 月初，竣工日期為 2021 年 10 月底，總工期 18 個月。由于受冬季嚴寒天氣影響，除去冬休無法施工時間約 5 個月，實際可用工期僅剩余 13 個月。根據敦白高鐵整體施組要求，2021 年 8 月初開始聯調聯試，在 2021 年 10 月底開始試運營。也就要求在 2021 年 7 月底完成站場區域所有工程量，即有柱雨棚、無柱雨棚的結構、雨棚屋面、雨棚裝修、站臺面鋪裝及高架站房的外封閉工作。

根據工期總體情況，項目確定了 2020 年工期目標：完成基礎工程、主體結構、站房屋面鋼結構、站場雨棚樁基及承臺基礎、雨棚鋼結構、雨棚金屬屋面。2021 年工期目標：完成金屬屋面工程、幕墻工程、砌筑工程、內裝修工程、機電安裝工程、站臺面鋪貼、雨棚裝飾裝修工程。

3.3 冬期施工難度大

項目地處長白山山區，正常年份 10 月中旬即進入冬期施工，4 月中旬方可解除冬施。在冬期涉及混凝土工程、砌筑工程、鋼結構工程、屋面工程、裝飾裝修工程、機電安裝等專業，如何確保冬期各分項工程施工質量，是確保工程能否順利完成的關鍵。

3.4 森林防火要求高

長白山站位于長白山原始森林保護區，工地周邊植被繁茂，工點距離原始森林區域最近距離僅有 20 m，由于施工作業的特殊性，電焊動火作業頻繁，稍有不慎即有可能釀成重大火災事故。施工全過程如何保證長白山地區連續 59 年無重大森林火災，是一項嚴重的消防考驗。

3.5 鋼結構安裝難度大

建筑雙曲面造型流暢順滑，雙曲面屋面鋼結構采用空間三角管桁架相貫線切割，精度控制要求高。現場場地非常狹窄，吊裝困難，節點構造比較復雜，現場焊接量大。鋼結構最大跨度 60 m，如何確保整體提升安全性，難度較大。

4 施工部署

4.1 總體部署

根據上述工期節點，以保證聯調聯試工期為主線，站場內工程與側式站房工程平行施工，站場內工程、側式站房工程分別組織流水施工。

分析得出關鍵線路一站場內工程：高架站房樁基施工→高架站房混凝土結構施工→高架站房屋面鋼結構→高架站房外幕墻及金屬屋面施工→站場無柱雨棚鋼結構→站場無柱雨棚金屬屋面→站臺面鋪貼→雨棚、進出站樓扶梯及出站地道裝修→站臺、雨棚及地道靜態驗收→聯調聯試→試運營→正式開通。

關鍵線路二側式站房：側式站房樁基→側式站房基坑防護、土方開挖→側式站房混凝土結構施工→側式站房屋面鋼結構→側式站房外幕墻及金屬屋面施工→側式砌筑結構施工（優先施工四電機房）→站房室內裝飾裝修→機電安裝及調試→電梯驗收、消防驗收、站房靜態驗收及單位工程竣工驗收→試運營→正式開通。

4.2 關鍵節點

4.2.1 站場內工程（含高架站房、站臺面、雨棚、出站地道）

1）樁基礎施工：2020 年 3 月 10 日-4 月 30 日

2）主體結構施工：2020 年 4 月 20 日-8 月 30 日

3）鋼結構施工：2020 年 8 月 10 日-10 月 20 日

4）金屬屋面施工：2020 年 10 月 15 日-11 月 30 日

5）二次結構：2020 年 9 月 1 日-2021 年 5 月 10 日（含冬休 12 月 1 日至 2021 年 3 月 15 日）

6）高架站房幕墻施工：2020 年 9 月 15 日-2021年 7 月 20 日（含冬休 12 月 1 日-2021 年 3 月 15 日）

7）無柱雨棚鋼結構：2020 年 10 月 20 日-5 月 15 日

8）無柱雨棚金屬屋面：2020 年 5 月 15 日-7月 30 日

9）站臺面鋪貼及雨棚裝修：2021 年 5 月 15 日-7月 30 日

10）聯調聯試：2020 年 8 月 5日-10 月 30 日

按照基礎、主體、裝修、調試的施工順序，先保高架站房，后施工雨棚的施工整體順序組織施工（見表 1）。

表1 站場內工程工期計劃

4.2.2 側式站房工程

1）樁基礎施工：2020 年 3 月 10 日-4 月 30 日

2）主體結構施工：2020 年 4 月 20 日-9 月 30 日

3）鋼結構施工：2020 年 10 月 1 日-2021 年 5 月30 日（含冬休 2020 年 12 月 1 日-2021 年3 月 15 日）

4）金屬屋面施工：2021 年 6 月 1 日-2021 年7 月 30 日

5）二次結構：2020 年 10 月 1 日-2021 年 7 月 30 日（含冬休 12 月 1 日-2021 年 3 月 15 日）

6）側式站房幕墻施工：2021 年 3 月 15 日-2021年 9 月 30 日（含冬休 12 月 1 日-2021 年 3 月 15 日）7）室內裝飾裝修：2021 年 7 月 1 日-10 月 30 日8）靜態驗收：2021 年 11 月 1 日

按照基礎、主體、裝修、調試的施工順序，與高架站房同步施工，具體工期計劃如表 2 所示。

表2 側式站房工程工期計劃

4.3 各階段施工部署

4.3.1 樁基礎、土方階段施工部署

根據站房關鍵工期計劃，樁基礎在冬期施工，如何保證樁基冬期施工質量，需要做好冬期施工方案。項目部重點從樁基、土方以及各項資源組織，提前策劃，在搶開工的同時保證冬期施工質量。

1）攪拌站改造：由于二道白河鎮攪拌站資源相對匱乏，雖然選擇當地綜合實力最強的一家攪拌站，但是仍然不具備冬期施工條件，所以需要對攪拌站進行冬期施工改造。包括增設鍋爐供熱改造，增加料棚暖封閉措施，混凝土運輸罐車安裝保溫棉衣等措施。

2）樁頂混凝土防凍措施：因長白山地區凍土深度約 2 m，設計樁頂標高均在凍土層范圍內，為確保樁頂混凝土不受凍，施工過程中首先清理干凈地表積雪，然后將樁頂區域 3 m 寬范圍內凍土層進行保溫材料換填，在樁基混凝土澆筑完成后及時對空孔進行保溫棉被填塞，防止樁頂混凝土受凍。

3）冬施技術準備：編制針對樁基冬期施工方案，冬期施工前，對施工管理人員和工人進行一次全面的培訓和交底工作，安排專人測溫，按要求做好測溫記錄。試驗室加強對混凝土攪拌站的交底，明確冬施時間、冬施部位以及冬施質量技術要求，提前對冬施混凝土等進行試配，確定配合比及外加劑選型等。

4）樁基整體施工順序：依據關鍵工期計劃，并根據場地移交情況、旋挖鉆機、勞動力數量等綜合考慮，確定施工中以站房樁基為主，雨棚樁基為輔的施工總體順序，站房樁基施工中，按照先施工高架站房后施工側式站房的順序安排，樁基階段施工順序圖，如圖 2 所示。

圖2 樁基階段施工順序圖

5）長白山站深基坑邊坡支護形式原設計為噴錨支護，考慮支護階段尚處于冬季，受低溫影響對噴錨強度不利、制約施工進度。項目部通過與設計單位溝通將原有支護形式變更為綠色裝配可回收式護坡體系，施工方便且安全可靠。

4.3.2 主體階段施工部署

站房工程與站場工程、雨棚工程、站前廣場交叉施工，相互干擾，但是長白山站房地處原始森林腹地，站房前后為原始森林保護區。全場幾乎無臨時施工場地。

1）臨設場地策劃：請建設單位協調站前施工單位，在站場區域內即高架站房的兩側各 40 m 范圍內策劃臨設加工場地，待主體結構施工完成后再交由站前單位施工路基及站臺墻等。

其中 2020 年 3 月 14 日至 2020 年 5 月 1 日，由站前單位負責此區域路基回填施工。

2020 年 5 月 1 日至 2020 年 8 月 30 日，由站房施工單位做為主體結構臨時材料加工場地及半成品堆場使用。

2020 年 9 月 1 日至 2020 年 9 月 30 日，站房施工單位施工此區域的雨棚柱獨立承臺基礎及進站樓梯結構，此時該區域場地按高速場、普速場逐步移交給站前施工單位。主體階段臨設場地布置圖，如圖 3 所示。

圖3 主體階段臨設場地布置圖

2）現場道路規劃：站房工程施工材料多，道路是否通暢決定著站房施工的整體進度。沿站房周圈設置環形硬化道路，且在正線上做非硬化道路，打通高架站房兩側，方便材料運輸。且站房工程在施工過程中各種檢查多，迎檢任務非常重，合理安排迎檢道路與現場施工道路分開設置，迎檢道路做到常態化管理，施工與迎檢兩不誤。

3）在塔吊布置中，塔吊分別布置在站房兩側，按照吊次、覆蓋范圍，共計布置 6 臺塔吊，型號為 XGT7022-12S 型（70 m 臂）。塔吊平面布置圖，如圖 4 所示。

圖4 塔吊平面布置圖

4）在高架站房施工策劃中，本工程高架站房下方設計有出站地道，由站前單位負責施工，站房開工時，站前單位僅將出站地道的主洞身施工完成，出站樓梯尚未施工，高架站房無法正常施工。為了確保高架站房兩翼鋼結構及高架站房幕墻施工節點，策劃先施工高架站房兩翼混凝土結構（整體 2 層局部 3 層），確保站房屋面鋼結構能及時插入施工，進而為高架站房幕墻提供工作面。待站前單位的出站樓梯施工完成移交工作面后，再后補中間高架候車區樓板梁結構，為中間區域屋面鋼結構提供工作面。高架站房施工順序示意圖，如圖 5 所示。

圖5 高架站房施工順序示意圖

5）屋面鋼結構施工策劃：根據高架站房混凝土結構施工順序，屋面鋼結構選擇兩翼整體吊裝+中間區域整體提升的施工方案，即兩翼鋼結構采用地面拼裝+整體吊裝施工方案，中間區域采用樓面整體拼裝+整體提升方案。

在兩翼結構施工完成后，及時調整現場平面布置，逐步縮小站房主體結構的臨時占用場地，調整給鋼結構專業做為拼裝場地，同時考慮鋼結構總量約 8 000 余 t，策劃在場外臨時租賃材料堆場約 1.2 萬 m2，確保材料能夠提前進場。鋼結構施工方案示意圖，如圖 6 所示。

圖6 鋼結構施工方案示意圖

6）在雨棚施工策劃中，無柱雨棚位于高架站房兩側 36 m 區域，無柱雨棚的結構及金屬屋面施工為站場區域關鍵線路上關鍵工作。該區域前期作為臨設材料堆場及加工場，在高架站房兩翼鋼結構吊裝區完成后，及時移交場地施做該區域無柱雨棚基礎、結構、金屬屋面（見圖 7、圖 8）。

圖7 無柱雨棚平面位置示意圖

圖8 無柱雨棚剖面示意圖

因為高架站房幕墻施工腳手架搭設在無柱雨棚結構上，為確保無柱雨棚金屬屋面施工工期，將無柱雨棚以縱向天溝為界，沿橫向分成兩個施工區。先施工遠離幕墻側金屬屋面，靠近高架站房幕墻區域待幕墻施工完成后再行施工，如圖 9 所示。

圖9 無柱雨棚金屬屋面施工分區圖

4.4 森林防火

由于長白山站地處長白山原始森林腹地，施工全過程中，項目部始終將森林消防防火工作列為重點工作。逐級與各施工隊簽訂森林消防防火安全責任協議，堅決執行“1121”動火制度，并嚴格按照 GB 50720-2018《建筑工程施工現場消防安全技術規范》編制《施工現場臨時用水方案》［2］。根據長白山站不同的施工階段，現場主要設置室內臨時消火栓、室外臨時消火栓系統與分散滅火器及消防器材箱多措并舉的消防系統。其中室內臨時消火栓、室外臨時消火栓管道圍繞現場成多重環狀布置，誓保長白山地區 60 年連續無重大森林火災發生，臨時消防平面布置圖，如圖 10 所示。

圖10 臨時消防平面布置圖

5 結語

長白山站房建設因地制宜，采取有效冬期施工措施，合理組織施工順序，通過“保主體、強穿插、趕站場”的總體施工思路，在保主體及強穿插方面，項目提出各項資源早招標、早進場的思路，確保站房施工各專業工序間零銜接。同時按照站房施工站場優先的原則，項目部從樁基、主體階段即把所有施工資源重點偏向高架站房施工，同時優先施工高架站房兩翼確保鋼結構及時插入，為后續外幕墻、金屬屋面提前插入施工提供必要條件。在 13 個月有效施工工期內，完成了 3 萬 m2的站房建筑，2.6 萬 m2站臺雨棚工程，確保了敦白鐵路聯調聯試和開通的工期，為類似鐵路站房建設積累了寶貴經驗。Q