站房新建及改扩建中预应力混凝土技术的运用分析

岳俊夫，董业廷

1.山东高速轨道交通集团有限公司，山东 济南 250000

2.中建八局第一建设有限公司，山东 济南 250000

随着人们出行需求量和物流运输量需求的不断增加，铁路部门进一步加大了对地铁基础设施建设工作的投入力度，并对站房提出了新的标准要求，站房建设及扩改建工程施工要求更为严格，对预应力混凝土技术应用也提出了更高的要求。为保证工程建设质量，对预应力混凝土技术及其应用展开研究，保证技术应用价值，能够在工程中得到充分性发挥，极具现实意义。

1 预应力混凝土技术

为提升构件或结构在使用环境中的抗裂性能和工作性能，需事先对其施加一定的应力，而这种内应力即为预应力。通过施加预应力，可以帮助结构有效应对各种应变及应力，能够最大限度地保证结构性能及质量。应用预应力混凝土技术，会先对钢筋预先施加拉力，再实施混凝土浇筑，利用钢筋回缩力，在构件内部形成一定压力，确保混凝土受拉区能够预先受压，从而有效避免混凝土出现裂缝问题，保证钢筋抗拉强度及混凝土抗压强度。该技术具有抗裂性能理想及刚度较大等方面的优势，在大跨度结构及大体积混凝土中的应用效果显著，将其用于站房工程施工，可对整体工程施工起到积极影响。

2 预应力混凝土类型

2.1 部分预应力混凝土与全预应力混凝土

按照设计要求，全预应力混凝土不允许出现裂缝，全应力钢筋要满足结构对于拉应力的各方面需要，要保证预应力钢筋配置数量。该类型混凝土施工工艺要求极为严格，且需要投入的施工成本也相对较高，大多数使用在对结构耐久性和刚度有特殊要求的结构之中。部分预应力混凝土允许有裂缝存在，但在裂缝宽度方面有着明确要求，强调必须与相关规范要求相符合，整体预应力钢筋配置数量相对较少，施工成本投入也相对较低，可通过对非预应力钢筋的使用，代替预应力钢筋展开相关操作，在刚度和抗裂性方面要强于普通混凝土，整体应用范围相对较广。

2.2 无黏结预应力混凝土与有黏结预应力混凝土

有黏结预应力混凝土会运用钢筋的握裹力将预应力传递到混凝土结构中，在张拉操作及施工设备方面要求并不高时，整体施工较为灵活，在大型预应力混凝土结构中应用较广。但就使用情况来看，混凝土与钢筋之间的黏结力，对预应力钢筋拉应力作用效果形成了一定负面影响，并不利于混凝土早期受压应力。

混凝土和钢筋之间的黏结力与预应力作用效果呈现反比例关系，黏结力越小，作用效果也越明显，也正因如此，无黏结预应力混凝土开始出现。应用无黏结预应力混凝土，在施工过程中，需先将钢筋放置在设定位置，再实施浇筑施工，通过对钢筋实施塑料薄膜缠绕或涂抹润滑油脂，保证混凝土和钢筋之间不会发生粘连状况，整体施工较为简单，可将拉应力优势发挥到最大，保证混凝土抗裂性能。

3 预应力混凝土技术在站房新建及改扩建中的运用

3.1 工程案例

该工程为地区火车站南站主站房，站房地上共3层，分别为出站层、站台层及高架候车层。总体建筑面积为40万m2，西落客平台、站房、高架候车层均采用大跨度预应力混凝土结构，整体项目施工要求较为严格。高架候车层的平行轨道方向跨度为30m，分为无黏结预应力结构和黏结预应力结构两种，垂直轨道方向跨度为24m。落客平台框架梁最大跨度为50m，高架层上部采用钢结构屋顶模式，平行轨道方向及垂直轨道方向跨度分别为30m、65m，设计主要以预应力索壳结构与大跨度拱索结构为主，通过运用结构柱与桁架展开相应连接施工。

由于主站房结构相对较为复杂，屋顶采用大跨度预应力钢结构，下部采用铁路桥梁结构，而中部采用大跨度预应力混凝土框架结构。为保证工程施工效率和施工质量，设计人员通过多方面分析及研究决定，此次施工采用逆作法施工技术，并重点应用预应力混凝土技术。

3.2 逆作法施工流程

为了保证工程质量，确保工程施工能够有序展开，施工单位需要按照施工流程逐步展开各项规划及操作，以便在规定时间内高质量完成各项施工任务。根据整体工程设计情况和各施工节点，安排此次施工流程如下：开展屋顶部分钢结构施工；开展下部桥梁结构施工；开展高架候车层和落客平台混凝土结构施工；开展其他部分结构、相关项目施工。

3.3 施工重难点

由于此次工程支撑屋顶结构柱直接与桥梁桥墩相连接，其施工与轨道梁之间并没有直接关系。同时，由于高架层混凝土柱与梁直接和支撑屋盖钢柱连接，该部分施工会对屋顶结构产生直接作用，具体主要影响体现在两个方面：一方面，在完成高架层及落客平台混凝土浇筑施工之后，混凝土会形成一定的刚度，此时屋顶钢结构柱底约束条件会随之发生变化，导致钢结构受力状态发生改变；另一方面，在进行高架层及落客平台预应力混凝土张拉施工时，混凝土量弹性压缩会对屋顶钢柱产生直接影响，导致柱顶发生位移，进而使屋顶钢结构应力状态发生改变，位移状态产生变化。考虑到混凝土结构施工过程中，屋顶钢结构预应力拉索已经处于张拉成型的状态，下部预应力混凝土梁张拉及施工过程中，会对屋顶预应力钢结构成型状态产生作用，对预应力钢拉索拉力产生影响，且计算模型是一次加载完成的。因此需要做好各项施工规划，合理利用有限元软件，模拟工程施工全过程，进而通过仿真分析确定工程设计是否合理，明确工程建设细节及建设重点，设置针对性较强的施工管控方案，以求达到最佳工程施工效果。

3.4 工程施工注意事项

（1）注重结构设计模拟测试。由于设计参数设置的合理性会直接影响预应力混凝土技术的应用质量，设计人员需要加大对工程设计模拟测试工作的关注力度，通过各种测试方法验证设计参数设置的合理性，以便及时对参数数据进行调整，保证预应力质量，防止因设计参数设置不合理，导致工程施工出现质量下降及结构变形的问题。设计人员可通过运用有限元分析软件，按照勘察数据结果对工程结构展开模拟测试，并通过仿真模拟对工程整体施工展开验证，从而做好细节优化及参数调整，保证结构设计施工的有效性。

（2）注重施工养护。在应用预应力混凝土施工技术的过程中，需要做好一系列养护措施，保证混凝土结构质量，以便为工程高质量施工奠定扎实的基础。为保证工程施工的有效性，需要对混凝土施工质量的具体情况展开检查，制订配套养护作业举措和管理制度，通过推行绩效考核的方式，将各部分混凝土结构养护工作落实到实处，保证责任人能够严格对自己需要负责的部分进行管理，从而实现各结构的有效维护，降低结构裂缝问题发生的可能性，减少不必要的返工，降低工程投入成本，提高施工效率。

（3）注重施工安全管理。由于站房工程施工涉及大量高空作业施工，机械设备使用也较为频繁，为保证工程施工安全，避免出现人员伤亡，需要加大对工程施工全过程安全情况的管理力度。一方面，需要对人员展开安全培训，帮助人员明确施工安全操作规范和防护措施正确使用方式，确保在发生问题时人员能够及时进行自我保护，并且能够通过合理操作，将各种不安全因素控制影响控制在最小；另一方面，需要进行安全巡查，组织专业人员对施工各项情况展开检查及监督，及时对不合理之处展开调整与纠正，保证各种安全隐患能够得到及时消除。同时，需要设置安全指示铭牌及防护网等安全设施，真正将安全防范意识落到实处，提高人员安全意识水平，确保整体施工能够安全高效展开。

4 结束语

站房施工质量与铁路使用体验关系密切，为保证乘客能够获得更加优质的服务，在进行站房改扩建及新建的过程中，技术人员需要加强对各种施工技术的研究与运用，不仅要明确工程整体结构设计情况，同时还要积极应用预应力混凝土技术，保证该技术能够在结构施工中发挥出更大的作用，使站房各部分工程施工都能符合预期标准及要求，进而达到理想的工程建设效果，保证站房最终建设质量。