兰州西站站房工程关键施工技术创新与应用

李宏

（兰州枢纽工程建设指挥部，甘肃 兰州 730000）

兰州西站站房工程关键施工技术创新与应用

李宏

（兰州枢纽工程建设指挥部，甘肃 兰州 730000）

随着铁路大规模发展大型高铁站房建设越来越多，不同地区大型站房的兴建，不同地质条件下大型站房施工技术也随之不断创新；兰州西站共创建12个关键技术即高大空间、单元式组合弧面吊顶施工技术；不等截面柱仿清水混凝土涂料应用施工技术；通透大空间金属鱼纹网板吊顶施工技术；站房幕墙施工技术；高铁站房落客平台施工技术；无站台柱、无吊顶雨棚施工技术；地铁逆作法施工技术；高大空间、大跨度复杂管桁架屋盖结构施工；站房广播点声源系统施工应用；虹吸式雨水收集系统施工应用；BIM技术在建筑工程施工中的应用；精益建造理论在施工技术中的实践及应用，解决了兰州西站整个工程施工期间一系列技术难题，超前实现了“全国一流高铁示范站”建设目标，为此该项目获得2015甘肃省“飞天金奖”第一名，为申报2016“鲁班奖”、“詹天佑奖”打下了坚实基础，对今后类似工程施工具有较高的借鉴和推广使用价值。

兰州西站；站房工程；关键施工技术；创新应用

1 工程简介

兰州西站即兰州西客站，等级为特等站，隶属兰州铁路局管辖。有兰渝铁路、京兰客运专线、兰新高铁、兰成铁路、陇海客运专线等6条10个方向的客运专线交汇于此。兰州西站是西部地区最大的路网型客运枢纽，是国内一流的现代化大型综合交通枢纽，也是原铁道部规划的十大区域性客运中心之一。

兰州西站总建筑面积26万m2，总投资31.88亿元，是一座“高普结合”的车站，能同时开行动车组、城际列车和普通列车。主站房面积为99963m2，雨棚覆盖面积为102000m2，车站平面布置分南北站房、高架候车厅、南北城市通廊和出站层、高架车道、落客平台、站台雨棚和东西通道，兰州城市轨道2号线从出站层下南北穿过，轨道1号线在北广场设西客站站，并与城市公交、出租车、长途客车站形成城市立体交通枢纽。根据站房的功能和城市既有的规划条件，建筑的主要功能分区大致为三层，局部设夹层，自上而下分布依次为：高架候车层、站台层、出站层。结构体系为预应力钢筋混凝土框架结构和钢结构屋盖。站场设计按照高速场、普速场并场布置，总规模按13站台26线布设，其中规划高速场7站台13线，正线两条、规划普速场6站台13线，其中正线2条。

兰州西站的建成，有利于逐步形成对接中外的西北区域型门户：加强路网型铁路枢纽和国家公路运输枢纽建设，打造西部地区核心枢纽；构建辐射周边、服务西北地区的内部沟通组织中枢；加强南北向通道建设，形成“承东启西”与“沟通南北”并重的对外交通体系。

2 关键施工技术

2.1 高大空间、单元式组合弧面吊顶施工技术

通过对设计方案优化，将原设计普通条板吊顶改为单元式条板吊顶，按照黄金分割比例进行排版，单元式吊顶板块中，收边条四角采用“L”型角码固定（如图1，图2所示），弧段与直线段采用定制连接板，吊顶施工采用单元式组合反吊顶法，有效解决了立体交叉作业、吊装过程中易发生扭曲变形、弧段与直线段衔接存在缝隙等问题。

图1 修边条连接件

图2 卡齿龙骨与修边条连接件

2.2 不等截面柱仿清水混凝土涂料应用施工技术

兰州西站使用不同基底对截面不同的混凝土柱进行外包，使之协调统一，对仿清水混凝土柱的圆角采用硅酸钙板条进行密拼（如图3所示），使圆角过渡自然美观；对仿清水涂料与其他材质面层的交界处进行凹槽及玻璃胶分割线处理，对踢脚采用大芯板内衬+铝板包边，弱化细部瑕疵且使仿清水柱更有层次。

图3 出站层包圆柱横剖图

2.3 通透大空间金属鱼纹网板吊顶施工技术

通过分析网板吊顶颜色、网眼尺寸、网板宽度、斜率以及高度的不同，导致不同的视觉效果，最终确定网板颜色为白色，棱宽10mm，菱形孔尺寸为15mm×45mm，板厚2.5mm，拉筋斜度为132°；网板为隐框，背面与20mm×40mm铝方通点焊连接。如图4所示。

图4 网板吊顶

2.4 站房幕墙施工技术

使用CAD三维建模技术，运用全站仪现场定位测量，根据现场测量实际情况建立模型并分析，防止铝板因现场误差无法安装。通过在不同材料与结构间增加披水板，实现结构自防水，有效保证站房石材幕墙与雨棚金属屋面刚性防水连接节点 （如图5所示）的安装及防水质量。

图5 刚性防水连接节点

2.5 高铁站房落客平台施工技术

由于混凝土中的胶凝材料属于不透明的非金属矿物，因此在选择显微镜时就推荐选择在物镜部分带光源的反光显微镜。

通过方案优化将现场200V高电压的电阻丝设备降低成为36V低电压设备，增加电气回路以加强现场电加热可靠性，使混凝土受热均匀，成功有效地保证冬季施工的混凝土施工质量，提高了现场的施工进度。如图6所示。

图6 电加热技术实例图

落客平台箱梁与挡块之间填充缓冲材料，起缓冲作用，延长挡块与箱梁之间的作用时间，当滑动摩擦阻力耗能平衡地震输入能时，整个体系处于安全状态。

2.6 地铁逆作法施工技术

兰州西站采用全覆盖无站台柱、无吊顶雨棚，它与传统站台雨棚的最大区别就是无站台柱。无站台柱雨棚首次采用全新型轻钢结构，采用连续拱形桁架一次横跨站台，跨越距离41m，最大跨度达到46m，东西两侧各悬挑12.5m，从而实现包括基本站台在内的所有站台上无柱。雨棚上弦最高处与轨顶距离15m。雨棚表面保持了原有的混凝土及钢结构本色，无吊顶，股道上方4m宽透空不封顶，使得站台视野宽阔，塑造出轻盈、通透、飘逸的交通建筑新形象，实现了力与美的结合。

2.7 地铁逆作法施工技术

国铁及地铁施工工期都非常紧张，国铁与地铁需要同时开工，站房桩基础施工与地铁围护桩施工可以同步进行；但地铁后续施工中土方开挖严重制约国铁站房基础底板、地下室结构及钢结构工程的施工。为了能有效地解决这一难题，在大面施工前对施工情况和施工方法进行了仔细模拟，结合收集大量施工机械性能的相关资料，确定最终的地铁逆作法施工技术施工方法（如图7所示），除已经完成的围护桩、第一道砼支撑外，其它剩余工序均需要在站房出站层狭小空间内进行。

图7 国铁与地铁位置图

2.8 高大空间、大跨度复杂管桁架屋盖结构施工

运用数控相贯线切割机对拼装构件进行仿真加工及下料 （如图8所示），保证了拼装构建合理性、科学性。根据拼装构件监测结果，拼装构件偏差均在允许偏差范围内。通过过程工序的控制及结构监测，既保证了质量与安全，又印证了数控相贯线切割机的准确性。

图8 相贯线切割实例图

2.9 站房广播点声源系统施工应用

根据不同地点、场景，模拟剧院扩声、大型聚会场所、流动和固定AV系统，模拟大型系统的中区和侧区补声系统、演奏厅以及主题公园、体育馆分布式系统，模拟俱乐部，运用现代技术采用广播点声源系统JM-1P，克服了点声源系统的局限。紧凑的设计，利落的线条，无需角度的局限。每只JM-1P都采用了REM带状仿真多岐管技术和号角，以达到紧凑阵列中精准的200覆盖角；体积小、功率大，轻松胜任主扩系统、延时系统和补声系统；Quickfiy吊挂系统满足垂直和水平阵列需的灵活性，可吊挂或地面叠放；稳定且可预见的阵型，保证了精确的系统设计。

2.10 虹吸式雨水收集系统施工应用

虹吸式雨水收集系统是除重力流外的屋面雨水排水的一种形式，是在设计条件下利用雨水斗至排出管之间的有效位差为动力，使系统内部产生负压的雨水排水系统，其水力计算依据流体力学的伯努利方程。兰州西站利用屋顶专用的雨水漏斗进行气水分离，开始时由于重力作用，使雨水管道产生真空，但管中的水呈压力流状态时形成虹吸现象，不断排水，最终雨水管内达到满流状态。在降雨过程中，由于连续不断的虹吸作用，整个系统得以快速排移屋顶上的雨水。

2.11 BIM技术在建筑工程施工中的应用

BIM-4D施工模拟是在BIM-3D模拟的基础上附加时间因素，将3D模型以动态方式表现出来，用于施工单位指导施工，避免工程返工，明确施工进度。BIM-4D施工模拟可以动态跟踪项目进展情况，提高模型的准确性，是动态控制项目施工全过程的有效工具，减少了建模的工作量，进一步提高建设工程的效率和效益（如图9所示）。

BIM信息在建设工程全生命周期中为决策提供可靠依据，通过BIM信息平台传递、共享及反馈建设单位、设计单位、施工单位、监理单位之间的工程信息，而且对于BIM数据库的全部信息，不同参与方具有不同使用权限。BIM信息平台对录入的信息及时更新，并产生自动关联更改，确保各参与方能够准确、全面清楚的了解项目进展。如图10所示。

图9 BIM-4D施工模拟图

图10 BIM咨询平台

通过BIM技术的应用和实践，减少了在施工中出现的返工和窝工情况，并通过碰撞检测，对机电管线综合起到了提前预防，减少成本开支与后期运维管理，提升了建筑工程生产效率和质量。如图11、图12、图13所示。

图11 管线综合应用

图12 复杂节点模拟

图13 后期运维管理

2.12 精益建造理论在施工技术中的实践及应用

在本项目积极应用精益建造理论，一是划区域控制，按照建筑功能布局、使用对象等的要求不同进行划区、片、部位进行划区域控制；二是实行网格化管理，成立驻场、过程检查、试验检验、成品验收保护等专业盯控组，实行网格化管理，落实包保制度；三是控制原材料，从材料的开采、加工、运输、验收、样板制作等每个环节派专人实时盯控，从根本上杜绝材料自身质量问题；四是坚持样板引路，对样板制作过程中的施工工艺、细部节点、交接过渡、使用功能、安全美观性等进行重点盯控。五是提前谋划工艺性试验，保证工艺流程控制，保证工艺施工质量，为后续施工提供技术数据，保证了结构的可靠性；六是建立考核机制，以动态管理为手段，进行日总结、周考核，重点面向作业层，把作业的成果考核与相应的奖罚对象紧密结合。

3 实施效果

通过这些施工技术的应用，解决了兰州西站整个工程施工期间一系列技术难题，为保证2014年5月15日转线，兰新线顺利开通提供了有力的技术保障。在短短的18个月内一座集城市综合交通体系的大型客站精彩亮相，超前实现了“全国一流高铁示范站”建设目标，此项目获得2015甘肃省“飞天金奖”第一名，现申报2016“鲁班奖”、“詹天佑奖”。高大空间反吊顶技术、高铁站房落客平台混凝土电加热技术、地铁逆作法技术、BIM技术以及精益建造理论在施工技术中的实践及应用，不仅缩短了工期，更是节约了工程成本，为今后类似工程施工具有较高的借鉴和推广使用价值。

［1］ 尹振宇.长沙南站高大空间弧形吊顶单元式安装技术.施工技术.2011，40（20）.

［2］ 赵西安.幕墙技术研究进展.居业.2014，（9）.

［3］ 周观根、方敏勇.大跨度空间钢结构施工技术研究.施工技术.2006，12.

［4］ 李良生.深圳地铁岗厦站某路段盖挖半逆作法施工技术，西部探矿工程.2004，16（7）.

［5］ 李云贵邱奎宁王永义.我国BIM技术研究与应用.铁路技术创新.2014，02.

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