城市軌道交通新型裝配式圍擋設(shè)計與實踐

周 亮，齊大洪

（1 徐州地鐵集團(tuán)有限公司，江蘇 徐州 221000；2 徐州地鐵基礎(chǔ)設(shè)施工程有限公司，江蘇 徐州 221000）

0 引言

城市軌道交通作為快速、高效、環(huán)保的公共交通系統(tǒng)，對促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、優(yōu)化城市空間布局、提高出行質(zhì)量具有巨大作用。城市軌道交通施工期間，需采用圍擋將建設(shè)施工現(xiàn)場與外部環(huán)境隔離開來，使施工現(xiàn)場成為一個相對封閉的空間［1］。傳統(tǒng)的施工圍擋結(jié)構(gòu)形式單一、拆卸較困難、循環(huán)利用率低、施工周期長，不符合城市軌道交通綠色施工的發(fā)展趨勢［2］。因此，亟需提出一種新型裝配式圍擋并滿足以下發(fā)展需求。

1 城市軌道交通圍擋的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 結(jié)構(gòu)可靠性需求

軌道交通工程規(guī)模大、復(fù)雜性高，建設(shè)周期長達(dá)4～6 年，新型裝配式圍擋結(jié)構(gòu)的耐久性需滿足要求，各構(gòu)件組成堅固、可靠，同時結(jié)構(gòu)具有抗傾覆穩(wěn)定性，滿足抗風(fēng)和一定的抗沖擊要求。

1.2 施工效率需求

軌道交通工程施工場地一般位于市中心位置，受制于現(xiàn)狀地面交通情況，車站在施工過程中通過分區(qū)導(dǎo)邊來降低對交通的影響，同時根據(jù)車站主體結(jié)構(gòu)、附屬結(jié)構(gòu)、端頭盾構(gòu)始發(fā)或接收等工籌安排，交通疏解需要多次分期導(dǎo)改，即施工圍擋存在多次位置調(diào)整情況，對圍擋的拆除、重新圍閉等重復(fù)利用率、施工效率提出一定需求［3］。

1.3 外觀需求

軌道交通線路根據(jù)城市交通走廊布設(shè)，車站一般設(shè)置于客流集中的重要交通節(jié)點上，如城市主、次干路、客流集散點、大型商業(yè)和居住區(qū)等。軌道交通圍擋是反應(yīng)文明施工水平的直接體現(xiàn)，同時也是城市公益廣告宣傳的重要陣地，打造具有造型美觀、整潔度高的圍擋是重要需求之一［4，5］。

1.4 其他功能性需求

隨著文明施工標(biāo)準(zhǔn)愈來愈高、大氣污染管控不斷加強(qiáng)，軌道交通圍擋除滿足施工隔離作用外，還應(yīng)同時滿足噴淋、照明、廣告等功能需求。

目前，徐州軌道交通建設(shè)已成功研發(fā)、運(yùn)用了新型裝配式施工圍擋，可靠性強(qiáng)、施工效率快、造型美觀整潔，且能進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)、反復(fù)使用，具有一定的經(jīng)濟(jì)和社會效益，可為后續(xù)工程提供借鑒。

2 新型裝配式圍擋結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 圍擋結(jié)構(gòu)形式

這種新型裝配式預(yù)制圍擋主要包括基礎(chǔ)、立柱、框架、面板以及其他細(xì)部構(gòu)件構(gòu)成，圍擋高度（含基礎(chǔ)）250 cm，立柱處 260 cm。立柱固定在基礎(chǔ)上，框架采用 C 型槽鋼焊接在立柱兩側(cè)，面板鑲嵌入框架內(nèi)；面板采用厚彩鋼板，面板材質(zhì)為鋁合金板 3 塊橫版組裝而成，面板通過六角螺栓固定在框架上（見圖1）。

圖1 圍擋結(jié)構(gòu)

2.2 基礎(chǔ)形式

基礎(chǔ)墊層 C15，預(yù)制混凝土基座采用 C30。預(yù)制施工時應(yīng)考慮成品拼裝空隙，施工時基礎(chǔ)長度建議取 995 mm，拼裝縫隙 5 mm，如圖2 所示。

圖2 預(yù)制基礎(chǔ)形式

2.3 梁、柱及基礎(chǔ)間連接件

擋頂部設(shè)置塑鋼壓頂梁，壓頂梁為梯形，下口中部設(shè)計有面板插槽，插槽上方設(shè)有方形空腔，內(nèi)置鍍鋅方鋼管。圍擋中部內(nèi)側(cè)設(shè)置加固橫檔，采用鍍鋅方鋼管；圍擋底部設(shè)置塑鋼底槽，內(nèi)置鍍鋅方鋼管，壓頂梁和塑鋼底槽均為灰色（見圖3）。

圖3 連接件

2.4 面板

面板采用加厚型 PVC 板，板面顏色為白色，PVC 板制作時應(yīng)添加抗氧化劑，保證板材 2 年基本不褪色。圍擋外側(cè)鋪設(shè)人造綠色草坪，人造草坪整體色彩鮮艷、顏色一致、綠色環(huán)保、美觀醒目、經(jīng)久耐用、施工快捷等，如圖4 所示。

2.5 照明與噴淋系統(tǒng)

裝配式圍擋設(shè)置照明和噴淋系統(tǒng)，服務(wù)于施工場地周邊行人照明和降塵處理。

1）太陽能照明系統(tǒng)。太陽能照明系統(tǒng)設(shè)于立柱上方，設(shè)置間距 8 m，功率 0.2 kW 以上，具體應(yīng)根據(jù)不同等級道路、場地具體判別；太陽能照明系統(tǒng)安裝時，需與立柱牢固固定。需經(jīng)常清潔太陽能電池板表面，檢查電池板表面有無遮蓋物、防止長時間積塵，導(dǎo)致影響發(fā)電效率，太陽能電池板很容易局部燒壞，從而影響電池板正常工作。大雨應(yīng)檢查所有的防水密封是否良好，有無漏水現(xiàn)象；大雪天應(yīng)對電池板進(jìn)行及時清理，避免電池板表面積雪凍冰（見圖5）。

圖5 太陽能照明系統(tǒng)圖

2）噴淋系統(tǒng)。圍擋上部安裝降塵噴淋裝置，噴頭向內(nèi)，間距 4.0 m。噴淋系統(tǒng)供水管采用軟管，管徑 50 mm，用卡扣固定，壓力等級 1.0 MP；采用銅質(zhì)冷噴頭，噴頭的工作壓力為 0.3 MPa～0.5 MPa，噴水量100～200 L/h，設(shè)置間距 4 m。冬季施工管道采用保溫措施；降塵噴淋系統(tǒng)另配有水箱、水泵及自動控制箱等，根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況設(shè)置自動噴淋降塵系統(tǒng)的啟動時間以及每次噴水霧時間。當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)報警時自動啟動，必要時系統(tǒng)可手動關(guān)閉或啟動。

2.6 其他方面

在圍擋板中部放置 900 mm×2 000 mm 的框架，框架為鋁合金 3 mm 空心材料，通過螺栓與圍擋板相連接。中部外設(shè)單層高強(qiáng)塑料板，高強(qiáng)塑料板利用合頁實現(xiàn)開啟的效果，下部使用自動鎖實現(xiàn)塑料板閉合效果，在夾層中間設(shè)置宣傳畫，提升城市軌道交通形象，如圖6 所示。

圖6 徐州軌道交通裝配式圍擋現(xiàn)場圖

3 新型裝配式圍擋特點分析

3.1 安全性分析

3.1.1 風(fēng)荷載取值

1）風(fēng)壓高度變化系數(shù)。因為計算點的高度z=3.00 m＜5.00 m 超出 GB 50009－2019《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》表8.2.1 的取值范圍，所以離地面高度按 5.00 m 考慮。查 GB 50009－2019《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》表8.2.1，風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz=1.0 0，考慮修正系數(shù)η后，μz=μzη=1.00×1.00=1.00。

2）陣風(fēng)系數(shù)。因為計算點的高度z=3.00 m＜5.00 m超出 GB 50009－2019《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》表7.5.1 的取值范圍，所以離地面高度按 5.00 m 考慮。查 GB 50009－2019《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》表8.6.1，陣風(fēng)系數(shù)βgz=1.70。

3）風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值。查詢 GB 50009－2019《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》得到徐州地區(qū) 50 年重現(xiàn)期基本風(fēng)壓0.35 kN/m2。

根據(jù) GB 50009－2019《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算如式（1）所示。

Wk=βzμsμzW0=1.70×0.80×1.00×0.35=0.48 kN/m2（1）式中：Wk為風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，kN/m2；βz為高度z處的風(fēng)振系數(shù)；μs為風(fēng)荷載體型系數(shù)；μz為風(fēng)壓高度變化系數(shù)；W0為基本風(fēng)壓，kN/m2。

3.1.2 數(shù)值模擬

圖7～9 為該綠色圍擋的計算模型、位移和彎矩，計算采用 Midas Gen 軟件，圍擋基礎(chǔ)、立柱及各節(jié)點均滿足要求，圍擋可抵御徐州地區(qū) 50 年重現(xiàn)期基本風(fēng)壓作用。

圖7 圍擋模型

圖8 圍擋位移

圖9 圍擋立柱彎矩

3.2 經(jīng)濟(jì)性分析

新型裝配式圍擋已經(jīng)全面應(yīng)用于徐州市軌道交通 3 號線二期、6 號線一期工程所有車站，根據(jù)實際調(diào)查，每延米費(fèi)用可降低 33 %，取得了預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果。如表1 所示。

表1 新型裝配式圍擋與傳統(tǒng)圍擋（B 類）造價對比

3.3 標(biāo)準(zhǔn)化分析

3.3.1 設(shè)計、生產(chǎn)、施工標(biāo)準(zhǔn)化

徐州地鐵公司組織編寫《徐州軌道交通裝配式預(yù)制圍擋施工圖集》，對徐州軌道交通圍擋各節(jié)點設(shè)計、產(chǎn)品型號與尺寸、安裝施工要求等進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化，有利于各線全面推廣和采用新型圍擋，控制施工質(zhì)量，同時便于實行構(gòu)配件生產(chǎn)工廠化、裝配化和施工機(jī)械化。

3.3.2 施工裝配化

傳統(tǒng)圍擋需砌筑或混凝土澆搗下部基礎(chǔ)，然后通過機(jī)械式脹栓等方式與圍擋立柱、面板連接，施工效率低，新型裝配式圍擋構(gòu)配件和基礎(chǔ)全部采用工廠預(yù)制、現(xiàn)場裝配施工模式，提高勞動生產(chǎn)效率，加快工程建設(shè)進(jìn)度。

3.3.3 可重復(fù)使用

新型裝配式圍擋采用預(yù)制鋼筋混凝土基座，圍擋布設(shè)更靈活，更適合地鐵車站分期圍擋的要求，同時基座能夠多次使用，節(jié)省成本，減少建筑垃圾。

3.3.4 集成設(shè)計

新型裝配式圍擋在設(shè)計時充分考慮功能性要求，集成了噴淋、太陽能照明、廣告布欄等一體化設(shè)計，滿足軌道交通建設(shè)文明施工需求，提升軌道交通建設(shè)形象。

4 結(jié)語

徐州軌道交通建設(shè)研發(fā)的新型裝配式圍擋，經(jīng)過實際工程驗證，具有可靠性強(qiáng)、施工效率快、造型美觀整潔，且能進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)、反復(fù)使用等優(yōu)點，滿足軌道交通建設(shè)文明施工需求，提升軌道交通建設(shè)形象，符合城市軌道交通綠色施工的發(fā)展趨勢，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，后期可在其他建筑行業(yè)如市政工程、房建工程等施工現(xiàn)場進(jìn)行推廣應(yīng)用。