预制装配式地铁车站施工难点及应对措施

2022-01-06曹仲良

工程建设与设计 2021年22期

曹仲良

（中电建南方建设投资有限公司，广东深圳 518000）

1 工程概况

深圳地铁12 号线二期工程市中医院站为地下2 层岛式车站，车站全长260 m，车站两端采用现浇混凝土施工，中间部位采用预制装配式施工，采用站厅无柱站台有柱拱顶式结构，装配段长度为194 m，结构总宽度为22.3 m，结构总高度为：17.35 m，由4 块预制块（A、B1、B2、C）构成，每环质量分别为：底板A 块116.1 t、侧墙B1/B2 块41.9 t、顶板C 块128.8 t，环宽1.994 m，纵向布置共97 环，结构内部中板、中立柱、中纵梁、轨顶风道及出入口环框梁均采用预制结构拼装。该装配式车站结构断面如图1 所示。

图1 装配式车站结构断面

2 预制装配式地铁车站施工难点

2.1 基础平面处理

在预制构件吊装过程中，预制构件底板与车站基础平面是连接共同体，因此，车站基础平面的处理极为关键。影响预制构件与车站基础平面连接效果的主要因素有两方面：（1）预制构件底板的平整度。由于预制构件为工厂统一生产，同时，预制构件在进场前还需进行抽检，因此，其质量有保障[1]。（2）车站基础平面处理。车站基础平面的平整度必须满足安装精度，平整度施工误差应在允许范围内。

2.2 预制构件吊装

预制构件吊装是预制装配式施工的关键环节，需要多种机械设备配合，核心设备就是吊装设备。地铁车站处于地下，空间相对狭小，施工作业区域极为有限。一方面吊装设备的操作限制性较大，会受到一定影响；一方面对于吊装设备的精度及性能要求也较高，需要在狭小的空间内完成预制构件吊装作业，对吊装设备和操作人员要求比较高。

2.3 安装定位

预制装配式地铁车站施工的优势在于施工过程机械化程度高、施工作业进度较快，但要保证施工质量，必须精准定位预制构件安装位置，严格控制安装误差，否则，不仅会影响地铁车站结构力学性能，还可能酿成安全事故[2]。

3 预制装配式地铁车站施工难点的应对措施

3.1 吊装设备及拼装配套设备

3.1.1 吊装设备

本工程吊装设备采用双小车90 t+90 t 智能门式起重机，龙门吊轨道沿基坑冠梁顶部布设，龙门吊设计为180 t 双钩台吊，360°自平衡旋转吊具，平衡梁内设均衡油缸可实现吊点均匀受力，龙门吊整机级别为A8。门吊双小车可实现同步或分别控制，门吊整机行走位置自动校稳，防摇摆实时检测智能化技术，行走精度±1 cm,慢速电机微调定位点动精度≤3 mm，吊钩升降微调精度≤3 mm；在双小车上下层机架间设滑移卡轨，用顶推油缸实现吊点的精准定位，微调点动精度≤1 mm，实现预制构件的安全精准吊装就位。

吊点采用DEHA 圆锥头吊装锚具，可以满足不同荷载等级、不同长度的预制构件吊装作业，吊装构件经设计受力验算在预制阶段将吊点装锚具安装在预制构件凹槽内，不会凸出预制构件平面，通过钩入万向吊头即可与预制构件形成吊装连接。索具一般主要是根据预制构件结构特点、吊点位置等进行选择，在本项目中采用的是应用比较广泛的钢丝绳索具[3]。

3.1.2 拼装配套设备

拼装配套设备主要为位于结构上层及下层分体式多功能拼装台车，主要包括台车行走系统、分体式台架、顶板、侧墙、中立柱及中纵梁拼装及辅助液压调节系统、张拉施工安全作业平台、台车防倾覆系统等。

3.2 拼装作业

3.2.1 拼装方式

装配预制构件采用通缝拼装，环向的各预制构件之间、纵向环与环之间均采用注浆式榫槽接头连接，环向各预制构件之间的接缝均设置了环向定位销棒，方便快速拼装定位及限制构件接头错位变形，预制构件环与环之间采用纵向施加预应力方式压紧。

3.2.2 基础精平处理

底板基底垫层施工精度直接影响预制构件拼装精度，本工程采用精平条带法处理基础平面，底板横向设3 道精平条带，两侧2 条带宽均为1.5 m，中间1 条带宽为1.2 m，作业流程为：（1）利用挖掘机进行找平，人工完成清底；（2）预埋精平条带定位角钢；（3）精确设置精平条带基面控制角钢；（4）施工精平条带混凝土；（5）施工条带间剩余垫层混凝土。精平条带精度控制在±1 mm，若局部精度不符合要求，可进行人工打磨，中间精平条带按照设计给定的厚度偏差比设计高程低5 mm 进行控制。精平条带间垫层混凝土基面低于精平条带15 mm，预留基底注浆管凹槽并埋设30 mm 铁质注浆管，构件拼装滑移时在条带基面涂滑石粉降低摩擦系数。

3.2.3 拼装工艺

1）反力架安装。装配段拼装反力架安装在现浇段结构端部后浇带位置，反力架采用工厂定制，由40b 工字钢及20 mm厚钢板焊接而成的18 个钢支墩与基础预埋件焊接成一体。反力架与预制衬砌环接触面的整体平整度控制在0～2 mm,与预紧装置连接节点的孔位偏差控制在±5 mm。

2）底板A 块拼装。龙门吊吊装构件至预定位置，前后A块纵向净距控制在120 mm，通过龙门吊点动微调至测量纵横定位轴线，通过张拉精轧螺纹钢方式与反力架张拉复测无误后锁定，每孔锁定值为300 kN，使构件精确定位。底板块依次向前拼装并张拉锁紧，局部底板块受支撑影响无法直接吊装到位，采取接长精轧螺纹钢张拉的方式入位，每拼装6～8 环底板，A 块进行1 次两侧肥槽回填和基底注浆，第一次肥槽回填高度要满足不小于1.0 m 的后续侧墙块与底板块连接螺栓操作空间。

3）拼装台车安装。肥槽回填完成且满足设计强度后，拆除已拼装底板对应范围中板以下钢支撑，在底板上安装行走台车。

4）中立柱、中纵梁拼装。将定位纵、横轴线标记在柱脚杯口构件上，龙门吊吊装中立柱插入柱脚杯口，人工辅助构件初步对中，再通过台车的液压杆调整构件垂直度并精确定位，复测无误后安装柱脚杯口四向连接螺栓，完成中立柱拼装。吊装中纵梁并精确对位榫槽使其就位，锁紧中纵梁与立柱连接螺栓。

5）侧墙B 块（即B1 和B2）拼装。分别吊装侧墙B1 和B2块与A 块对正，前后侧墙块纵向净距控制在20 mm，直到距离底板与侧墙底部205 mm 处，检查底板定位销，通过龙门吊点动微调使榫头与榫槽就位，利用台车侧向上下部辅助水平油缸调整侧墙垂直度，微调下落龙门吊使B 块就位A 块之上。通过B 块纵向预紧装置同时张拉，按单个预紧装置300 kN 的设计锁定值将前后B 块锁紧，通过力矩扳手锁紧B 块与A 块牛腿处连接螺栓，同时施作B 块背后板传力块。

6）中板块拼装。在地面将预制轨顶风道与中板组装，吊装中将板块与两端侧墙块牛腿锁紧，进行中板拼装缝隙注浆，施工侧墙中板位置传力块，使中楼板、侧墙块、传力块与围护结构有效传力。

7）顶板C 块拼装。完成4～6 块中板块拼装，在中板上安装自行式顶板拼装台车，吊装顶板预制块，通过龙门吊点动微调及拼装台车配合将顶板C 块与B 块就位，通过纵向预紧装置同时张拉，按单个预紧装置300 kN 的设计锁定值将前后顶板块锁紧，通过力矩扳手锁紧B 块与顶板块牛腿处连接螺栓，同时施作顶板块两侧传力块。

8）肥槽回填。依次拼装完成5～10 环，分层浇筑侧墙块与围护结构间肥槽混凝土，分层高度不宜超过1.0 m，及时施工抗浮压梁，拼缝注浆，回填顶部覆土并拆除首道混凝土支撑。

3.2.4 支撑体系转换

按上述施工方法依次向前拼装，当部分侧墙B 块、顶板C块及中板块遇到支撑影响拼装时，需进行支撑体系转换。先完成支撑前一环预制构件拼装，台车退回已拼装成环预制构件内，在C 块上方冠梁位置架设倒换钢支撑，拆除待拼段临近的第一道混凝土支撑及第二道钢支撑，拼装换撑段预制构件及传力块，完成支撑受力体系转换。

3.3 安装定位及纠偏控制

3.3.1 安装定位

环向各预制构件之间的接缝均设置了环向定位销棒，方便快速定位及限制构件接头错位变形，定位销棒为纺锤形定型产品，拼装时插入预先在构件内预留的孔洞内，定位销棒预留孔洞均设置在接缝的凹凸榫槽内。装配构件在预制时做了施工对位标记，通过在现场放样定位轴线及检查轴线，利用吊装设备以及辅助定位装置配合完成安装定位，底板拼装过程中，重点关注A 块与A 块间纵向榫槽的对接；B 块进行对称拼装，不仅需要关注B 块与B 块间纵向榫槽的对接，还需关注B 块与A 块间环向榫槽的对接。顶板拼装过程中，利用龙门吊及顶部拼装平台与千斤顶相配合完成合龙、下落、推进等动作，实现准确定位。

3.3.2 纠偏控制措施

纠偏控制的重点主要集中在4 个方面：（1）预制构件端面同步控制，在作业过程中需要采用拐尺进行检测，确保缝宽控制在5 mm 以下，注意消除累积的误差，每完成3 环拼装需要复核1 次缝宽；（2）轴线控制，在预制构件上标注十字线定位标识，作业过程中采用全站仪检测，每完成3 环拼装需要复核1 次缝宽；（3）张拉力与接缝宽度控制，缝宽以防水控制要求为标准，控制在合理范围内；调整张拉力的大小对预制构件进行纠偏；（4）垂直度控制，控制重点是侧墙环向、纵向垂直度，在作业过程中采用激光垂直仪进行测量，利用千斤顶进行调校，每完成1 环拼装需要复核1 次缝宽。