預(yù)制裝配式地鐵車站關(guān)鍵施工技術(shù)分析

姚金亞

(北京鐵城建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司 吉林長春 130011)

裝配式建筑具有對環(huán)境友好、減少能源消耗、節(jié)省人力資源、使用壽命長、提高建筑效率，提高建筑質(zhì)量等優(yōu)點。《十三五“裝配式建筑行動方案”》鼓勵各地區(qū)推進裝配式建筑的發(fā)展，積極建立裝配式建筑技術(shù)體系和關(guān)鍵技術(shù)。

長春市建成了我國首批裝配式地鐵車站，解決了高寒地區(qū)“冬歇”的影響，獲得了良好的經(jīng)濟效益。下面詳述質(zhì)量安全技術(shù)控制經(jīng)驗總結(jié)。

1 工程概況

捷達大路地鐵站為地下島式車站，地下二層，建筑面積12 640 m2，車站全長189 m，其中現(xiàn)澆段位于車站兩端，總長度為61 m，現(xiàn)澆段車站主體寬度21～24 m，兩端設(shè)端頭井。各層樓板的找坡坡度為0.2%；預(yù)制裝配段位于車站中部，總長度為128 m；預(yù)制裝配段車站主體寬度為20.5 m，高度為17.4 m，環(huán)寬2 m，沿車站縱向共布置64環(huán)；其中標(biāo)準(zhǔn)環(huán)為56環(huán)，附屬環(huán)為8環(huán)。

2 裝配式車站構(gòu)件分塊

構(gòu)件構(gòu)采用空腔肋板結(jié)構(gòu)型式，標(biāo)準(zhǔn)襯砌環(huán)由5塊預(yù)制塊組成（A、B、C、D、E，重量分別為37.6 t、39.5 t、31 t、48.3 t 與54 t）；出入口采用預(yù)制洞口環(huán)梁結(jié)構(gòu)形式，由環(huán)梁塊（F1、F2 塊，重量為55.0 t）和下側(cè)墻塊（C3、C4 塊，重量為17 t）組成；樓板設(shè)備因預(yù)留孔洞多且不規(guī)則為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。

2.1 車站結(jié)構(gòu)分塊

拼裝結(jié)構(gòu)分塊一般需要考慮運輸難度、起重吊裝及推移的施工難度。如果分塊數(shù)目增加，接縫和連接點數(shù)目則相應(yīng)增加，會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的防水性能下降，安裝的精度也會下降。綜合各方面因素，該工程采用了底板（B1、B2、A塊）、側(cè)墻（C塊）、頂拱（D、E塊）的分塊方式，如圖1所示。

圖1 拼裝構(gòu)件分塊名稱

2.2 接口連接型式

借鑒中國傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的榫卯構(gòu)造，預(yù)制構(gòu)件環(huán)向與縱向采用榫槽與榫頭連接，榫頭內(nèi)設(shè)置定位銷，榫卯構(gòu)造間預(yù)留張拉孔道，穿精軋螺紋鋼施加預(yù)應(yīng)力。后期在榫卯構(gòu)造的間隙注入改性環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠，形成整體結(jié)構(gòu)。接觸面上設(shè)置兩道止水橡膠條，通過施加預(yù)應(yīng)力密貼，達到止水效果[1]。

3 裝配式車站關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 深基坑錨索支護技術(shù)

裝配式車站圍護結(jié)構(gòu)應(yīng)提供足夠的空間，供裝配臺車行走和預(yù)制塊拼裝。該工程采用錨索+圍護樁的支護體系，利用錨索與土體的粘結(jié)力作為圍護樁背后土壓力的反力。圍護結(jié)構(gòu)與預(yù)制塊外側(cè)之間留有600 mm間隙，以進行預(yù)緊裝置張拉施工。

3.2 預(yù)制塊吊裝技術(shù)

3.2.1 起重機基礎(chǔ)設(shè)置

該工程合實際，在圍護樁上設(shè)置軌道梁，滿足承載力要求。同時延伸軌道梁區(qū)域為：裝配區(qū)+現(xiàn)澆區(qū)+預(yù)制件存放區(qū)，進行預(yù)制件的吊運。

3.2.2 構(gòu)件吊存放

預(yù)制構(gòu)件進場存儲應(yīng)采用方木或膠墊支承，避免接頭處邊角應(yīng)力集中導(dǎo)致?lián)p壞。

3.2.3 構(gòu)件吊裝技術(shù)

該工程選用一臺ME80t+80t門式起重機。起重機跨度33 m，主提升速度10～14 m/min，大車運行速度5～20 m/min，小車運行速度1.1～14 m/min。

吊裝方案如下。

（1）A 塊、B 塊、D 塊、E 塊采用雙小車4 點吊裝方式，該方式既保證了起重機受力合理，又保證了吊裝的平穩(wěn)。人工輔以雙小車吊裝即可完成預(yù)制件粗略對中，預(yù)制件安裝定位調(diào)整準(zhǔn)確，且調(diào)整速度快，節(jié)約現(xiàn)場吊裝時間。

（2）側(cè)墻C 塊采用單小車3 點吊裝，2 個吊點與重心在同一豎直面上，輔以人工完成C 塊在垂直狀態(tài)下落對中。

（3）預(yù)制構(gòu)件體積大重量重，構(gòu)件吊裝作業(yè)過程中，應(yīng)全程監(jiān)控，確保吊裝作業(yè)安全。

（4）拼裝前準(zhǔn)備工作：審查施工方案的合理性、可操作性和安全可靠性、安全技術(shù)交底情況；原材料、構(gòu)配件、模板等進場把關(guān)；安全管理人員、司索信號工到崗情況、特種作業(yè)人員、特種設(shè)備檢查；預(yù)制塊拼裝檢查、驗收；結(jié)構(gòu)防水檢查、驗收[2]。

3.3 底板基礎(chǔ)墊層施工控制要點

（1）底板基礎(chǔ)墊層精平條帶施工，挖掘機找平人工清底、預(yù)埋角鋼、精平條帶澆筑、機械打磨，利用精平條帶平面控制基底標(biāo)高。

（2）檢查精平條帶的平整度、高程和坡度是否符合設(shè)計要求，基底墊層施工的平整度和坡度直接影響到預(yù)制構(gòu)件擺放的拼裝精度。

（3）底部每8 m埋設(shè)一道注漿管，相鄰兩段接頭錯開，端頭采用水泥砂漿封堵，待B塊肥槽混凝土澆筑完成后進行注漿，注漿采用單液漿，拼裝是從低的一端向高的一端拼裝，便于注漿。

底板墊層精平條帶施工質(zhì)量控制要點：檢查精平條帶的平整度、高程和坡度是否符合設(shè)計要求，底板預(yù)制構(gòu)件與基底墊層緊密接觸，基底墊層施工的平整度直接影響到預(yù)制構(gòu)件的拼裝偏差[3]。

條帶預(yù)埋角鋼用高精度水平儀調(diào)平后澆筑混凝土，帶寬1.3 m，橫向設(shè)置5道。條帶之間澆筑等強度的混凝土，混凝土面比條帶標(biāo)高低20 mm，精平條帶的精度控制在±1 mm，局部不平可采用磨石機進行處理，建議條帶之間預(yù)留地下水泄水孔，防止地下水壓力導(dǎo)致墊層上浮。

3.4 型鋼反力架安裝

反力架是提供前7 環(huán)張拉受力的支架，一般是在現(xiàn)澆段中預(yù)埋型鋼，待現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工完成后，利用后澆帶1 m的空間焊接型鋼組合。

型鋼組合反力架安裝質(zhì)量控制要點：檢查型鋼組合梁基礎(chǔ)及預(yù)埋件位置的準(zhǔn)確性，檢查型鋼組合梁制作焊接安裝質(zhì)量是否符合要求。型鋼組合梁由A塊型鋼組合梁、B塊型鋼組合梁及C塊型鋼組合梁組成，型鋼組合梁采用型鋼結(jié)構(gòu)由40b工字鋼及25 mm厚鋼板焊接而成，型鋼組合梁與基礎(chǔ)預(yù)埋件及已完成現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的預(yù)埋工字鋼焊接成一體為首環(huán)張拉提供足夠的剛度。

3.5 拼裝步序

裝配式車站拼裝施工中，先用龍門吊安裝A、B塊，后利用臺車輔助拼裝C塊、D塊和E塊。根據(jù)臺車作業(yè)平臺是否相互干擾和施工連續(xù)，預(yù)制件拼裝可分為成環(huán)拼裝和梯次拼裝兩種形式。成環(huán)拼裝的方式為：側(cè)墻拼裝完成一環(huán)后，頂板及時成環(huán)。梯次拼裝方式為：首先側(cè)墻超前頂板3 環(huán)，隨后側(cè)部平臺與頂部平臺同步作業(yè)，形成臺階狀流水拼裝。裝配式車站具體施工步驟如下。

（1）基坑平整，施作精平墊層。（2）精平墊層達到設(shè)計強度，首環(huán)A、B塊與反力架鎖定，連續(xù)拼裝8環(huán)A、B塊。（3）在B 塊牛腿位置安裝臺車行走軌道，通過吊裝設(shè)備拼裝臺車。依次拼裝門架、頂部平臺、兩側(cè)平臺、液壓系統(tǒng)等。（4）為保證首環(huán)穩(wěn)定，連續(xù)拼裝3 環(huán)C 塊后，再拼裝D 塊和E 塊。（5）采用成環(huán)拼裝梯次推進形式，底板、側(cè)墻，頂板依次向前推進施工。

3.5.1 定位及糾偏控制

預(yù)制塊的定位精度主要從兩個方面進行控制：一是每環(huán)單個預(yù)制塊應(yīng)有足夠的安裝精度，保證榫卯結(jié)構(gòu)順利咬合成環(huán)；二是消除逐環(huán)拼裝累計縱向誤差。控制內(nèi)容包括軸線位置、左右側(cè)墻同步、成環(huán)結(jié)構(gòu)垂直度[4]。

（1）軸線控制：A 塊、B塊采用十字線標(biāo)識定位，用全站儀每3環(huán)在精平條帶上彈出平面控制點。（2）垂直度控制：結(jié)構(gòu)的垂直度可采用垂標(biāo)控制，亦可采用激光垂準(zhǔn)儀監(jiān)測。（3）構(gòu)件面平整度控制拐尺檢測，消除累積誤差，縫寬控制在6 mm以內(nèi)。（4）預(yù)制塊的張拉鎖緊施工采用雙控制值（設(shè)計張拉力鎖定值和拼接縫間隙6 mm）進行控制。保證拼接縫間隙在6 mm 以內(nèi)，控制張拉力大小調(diào)整拼接縫寬度進行糾偏。

3.5.2 構(gòu)件拼裝

（1）拼裝前重點提醒。

①檢查首環(huán)預(yù)制塊定位是否準(zhǔn)確，核實縱、橫軸線誤差是否在允許范圍內(nèi)。

②檢查防水密封條的完好性和位置正確性，確保防水效果符合設(shè)計要求。

③檢查拼裝偏差是否符合要求。預(yù)制襯砌整環(huán)拼裝的允許誤差：相鄰環(huán)的環(huán)縫間隙6.0～7.0 mm；縱縫相鄰塊間隙為4.0～5.0 mm；側(cè)墻塊C 塊安裝垂直度和角度至關(guān)重要，如果側(cè)墻塊和上一環(huán)頂板塊形成銳角（<90°），導(dǎo)致這環(huán)頂板塊無法安裝進去，只有鑿除頂板塊的腳或者拆除上一環(huán)。如果形成鈍角過大造成防水效果不好。如果側(cè)墻塊C 塊垂直度不符合要求，不管是內(nèi)傾還是外傾都會導(dǎo)致C塊與頂板塊D、E塊接頭處產(chǎn)生應(yīng)力集中崩裂掉角。

（2）A塊拼裝控制要點。

①反力架安裝完成后，測量放線標(biāo)記在墊層上。

②吊裝首環(huán)A 塊在下落過程中，人工配合龍門吊將構(gòu)件初步對中下落就位。

③復(fù)測定位并鎖緊，穿設(shè)精軋螺紋鋼，對A 塊橫縱軸線精確定位，通過千斤頂對每根精軋螺紋鋼分別張拉，用千斤頂保壓；然后將A 塊背后螺帽鎖緊，再次采用千斤頂每孔施加30 t 鎖定力；進行軸線二次復(fù)核，無誤后鎖緊張拉端螺母（校正后的軸線偏差要小于2 mm），卸載千斤頂安裝連接器進行第二環(huán)A 塊拼裝。

④吊裝第二環(huán)A 塊初步對中，先將兩側(cè)首環(huán)B 塊均初步安放到位，避免首環(huán)B 塊跨越第二環(huán)A 塊吊放產(chǎn)生磕碰，與第一環(huán)A 縱塊縱向間距約為120 mm（沖墊木能夠抽出）；通過人工輔助龍門吊調(diào)整，A 塊軸線與車站縱軸線偏差一般不超過5 mm。

⑤吊放A塊后，軸線存在偏差小，可通過對側(cè)的2束精軋螺紋鋼進行均勻慢速的張拉對A 塊進行校正，偏差要小于2 mm。

（3）B塊拼裝控制要點。

①第二環(huán)A塊拼裝完成后安裝B塊與反力架間縱向精軋螺紋，用千斤頂校正B塊環(huán)向位置，且與A塊端面偏差不大于3 mm；B塊橫斷面位置校正完成后，將B塊與反力架間縫隙塞緊，調(diào)整千斤頂卸載。

②安裝B塊環(huán)向張拉千斤頂，兩臺千斤頂要緩慢、同步加載，最終加載力為每孔約70 t 與相鄰塊拼縫縫寬雙控原則進行，最后將B塊張拉端螺帽鎖緊。

③B塊與A塊橫向張拉鎖緊后，繼續(xù)張拉B與反力架方向千斤頂，每孔張拉力達到10 t時，將B塊與反力架間螺母鎖緊，千斤頂繼續(xù)加載至每孔25 t 鎖定力再將B 塊張拉端螺帽擰緊鎖定；再次復(fù)核偏差無誤后進行第二環(huán)B塊安裝。

3.5.3 裝配臺車安裝技術(shù)

A、B塊拼裝完成10環(huán)后進行臺車的安裝，臺車由門架、走行梁機構(gòu)、可調(diào)式掛架平臺、頂部拼裝平臺、張拉平臺、液壓電控系統(tǒng)組成，總重約240 t。

專用拼裝裝備具備的功能：拼裝臺車，結(jié)構(gòu)剛度大、耐久性好[5]。制造精度高，機加工關(guān)鍵構(gòu)件，完成各種動作流暢、穩(wěn)定。能實現(xiàn)整體同步頂升及下落、三維平移及三維微量轉(zhuǎn)動功能，平臺、液壓電控系統(tǒng)組成，其中頂部3層平臺用于D塊、E塊的拼裝，可進行豎向、橫向及縱向三維移動。拼裝流程如下。

（1）上層平臺調(diào)整D 塊、E 塊高程及縱向位置，完成榫卯對中。（2）中層平臺橫向平移D塊、E塊合攏，穿精軋螺紋鋼施加預(yù)應(yīng)力。再整體平移D塊、E塊與C塊榫卯對中。（3）上層平臺高程回落，同時縱向推進，完成D 塊、E 塊與C 塊及前后環(huán)的合攏，穿精軋螺紋鋼施加預(yù)應(yīng)力。（4）下層平臺承載整個頂部平臺，縱向移動至下一環(huán)位置，重復(fù)以上流程。

側(cè)部平臺用于C 塊安裝，通過側(cè)向絲杠調(diào)整C 塊縱、橫向軸線及垂直度。

C塊拼裝控制要點具體如下。

（1）吊裝C 塊吊裝采用人工配合龍門吊緩慢對中就位。（2）橫向垂直度校正：在鋼絲繩不松弛的情況下固定C塊絲桿；臺車對C塊固定完成后，解除吊裝鋼絲繩，利用絲桿對C 塊進行橫向垂校正固定。（3）連接反力架并鎖緊，穿精軋螺紋鋼與反力架連接，利用千斤頂對C 塊進行縱向垂直度張拉，校正完成后加載至25 t鎖定張拉端。（4）牛腿對稱安裝C塊，并進行凈空復(fù)核，無誤后采用氣動扳手將連接B塊與C塊牛腿中的高強螺栓擰緊到設(shè)計值。

頂拱D塊、E塊拼裝控制要點具體如下。

為確保D 塊、E 塊的穩(wěn)定性，C 塊拼裝3 環(huán)后進行首環(huán)頂塊的拼裝。

（1）通過調(diào)整臺車二、三層平臺到相應(yīng)位置，三層平臺千斤頂升起300 mm，安裝C 塊頂部定位銷，并將D、E塊分別吊裝到臺車第三層拼裝架上。（2）頂部拼裝平臺千斤頂分別對D、E 塊做三維調(diào)整，將D、E 塊橫向合攏，就位后張拉連接口上下端環(huán)向精軋螺紋鋼，每孔鎖定力值24 t。（3）軸線監(jiān)測D、E 連接體與C 塊是否對中，如有誤差，同步調(diào)整二、三層平臺千斤頂，確保與C塊榫頭精確對中。（4）穿設(shè)縱向精軋螺紋鋼，對D、E 塊進行自鎖，鎖定力為25 t。

絲桿安裝控制要點：安裝絲桿的目的是抵消D/E塊水平外向力，防止拱頂下沉。因此絲桿一定要頂在圍護樁上，不能頂在二樁之間的土墻上，如圖2所示。

圖2 首環(huán)拱頂環(huán)D、E塊拼裝施工

3.5.4 構(gòu)件張拉鎖定

（1）檢查精軋螺紋鋼、接駁器質(zhì)量證明文件，外觀及螺紋完好無損傷。（2）檢查張拉設(shè)備儀表標(biāo)定情況，標(biāo)定合格才能進行張拉操作。（3）檢查鎖定條件：張拉鎖定力在25～30 t之間，同時環(huán)縫之間利用塞尺控制在6～7 mm 之間，待條件同時達到后，工人利用扳手鎖緊螺栓。（4）檢查安全條件：嚴禁人員站在張拉端頭，張拉設(shè)備固定牢固，預(yù)制構(gòu)件張拉過程中。

3.6 榫槽內(nèi)注漿

檢查構(gòu)件背后回填的及時性和質(zhì)量要求。構(gòu)件背后回填材料選用C20 素混凝土，構(gòu)件背后對稱回填可一次性回填1 m 高，每級回填混凝土凝固硬化70%強度時方可回填下一級混凝土，拼裝成環(huán)后可進行預(yù)制C及D、E塊回填[6]。

查看基底注漿及時性和質(zhì)量是否符合要求。基底注漿采用預(yù)埋30 mm的注漿管。注漿管每8 m埋設(shè)一道，相鄰錯開，端頭用水泥砂漿封堵，待B 塊后肥槽混凝土回填完成后進行注漿。

每四環(huán)對榫槽進行注漿，注漿材料為3∶1∶1.5環(huán)氧樹脂甲液、乙液及石英粉，按構(gòu)件連接口形式將榫槽劃分為8種，共14處。

4 結(jié)論

捷達大路拼裝車站采用一系列關(guān)鍵技術(shù)，成功地控制了拼裝精度，高效率地完成了拼裝工作，通過對其技術(shù)研究，得到結(jié)論如下。

（1）裝配臺車實現(xiàn)了預(yù)制塊的精確就位，快速拼裝，提高了施工效率和質(zhì)量。（2）分析和提出了施工過程中需注意的關(guān)鍵點、難點，為預(yù)防相似工程選用提供借鑒。（3）精平墊層施工控制，且有利于高精度控制標(biāo)高防止拼裝累加誤差。（4）榫槽注漿技術(shù)保證了結(jié)構(gòu)的整體性，同時起到防水的作用。