蘭州西站站房工程關鍵施工技術創新與應用

李宏

（蘭州樞紐工程建設指揮部，甘肅 蘭州 730000）

蘭州西站站房工程關鍵施工技術創新與應用

李宏

（蘭州樞紐工程建設指揮部，甘肅 蘭州 730000）

隨著鐵路大規模發展大型高鐵站房建設越來越多，不同地區大型站房的興建，不同地質條件下大型站房施工技術也隨之不斷創新；蘭州西站共創建12個關鍵技術即高大空間、單元式組合弧面吊頂施工技術；不等截面柱仿清水混凝土涂料應用施工技術；通透大空間金屬魚紋網板吊頂施工技術；站房幕墻施工技術；高鐵站房落客平臺施工技術；無站臺柱、無吊頂雨棚施工技術；地鐵逆作法施工技術；高大空間、大跨度復雜管桁架屋蓋結構施工；站房廣播點聲源系統施工應用；虹吸式雨水收集系統施工應用；BIM技術在建筑工程施工中的應用；精益建造理論在施工技術中的實踐及應用，解決了蘭州西站整個工程施工期間一系列技術難題，超前實現了“全國一流高鐵示范站”建設目標，為此該項目獲得2015甘肅省“飛天金獎”第一名，為申報2016“魯班獎”、“詹天佑獎”打下了堅實基礎，對今后類似工程施工具有較高的借鑒和推廣使用價值。

蘭州西站；站房工程；關鍵施工技術；創新應用

1 工程簡介

蘭州西站即蘭州西客站，等級為特等站，隸屬蘭州鐵路局管轄。有蘭渝鐵路、京蘭客運專線、蘭新高鐵、蘭成鐵路、隴海客運專線等6條10個方向的客運專線交匯于此。蘭州西站是西部地區最大的路網型客運樞紐，是國內一流的現代化大型綜合交通樞紐，也是原鐵道部規劃的十大區域性客運中心之一。

蘭州西站總建筑面積26萬m2，總投資31.88億元，是一座“高普結合”的車站，能同時開行動車組、城際列車和普通列車。主站房面積為99963m2，雨棚覆蓋面積為102000m2，車站平面布置分南北站房、高架候車廳、南北城市通廊和出站層、高架車道、落客平臺、站臺雨棚和東西通道，蘭州城市軌道2號線從出站層下南北穿過，軌道1號線在北廣場設西客站站，并與城市公交、出租車、長途客車站形成城市立體交通樞紐。根據站房的功能和城市既有的規劃條件，建筑的主要功能分區大致為三層，局部設夾層，自上而下分布依次為：高架候車層、站臺層、出站層。結構體系為預應力鋼筋混凝土框架結構和鋼結構屋蓋。站場設計按照高速場、普速場并場布置，總規模按13站臺26線布設，其中規劃高速場7站臺13線，正線兩條、規劃普速場6站臺13線，其中正線2條。

蘭州西站的建成，有利于逐步形成對接中外的西北區域型門戶：加強路網型鐵路樞紐和國家公路運輸樞紐建設，打造西部地區核心樞紐；構建輻射周邊、服務西北地區的內部溝通組織中樞；加強南北向通道建設，形成“承東啟西”與“溝通南北”并重的對外交通體系。

2 關鍵施工技術

2.1 高大空間、單元式組合弧面吊頂施工技術

通過對設計方案優化，將原設計普通條板吊頂改為單元式條板吊頂，按照黃金分割比例進行排版，單元式吊頂板塊中，收邊條四角采用“L”型角碼固定（如圖1，圖2所示），弧段與直線段采用定制連接板，吊頂施工采用單元式組合反吊頂法，有效解決了立體交叉作業、吊裝過程中易發生扭曲變形、弧段與直線段銜接存在縫隙等問題。

圖1 修邊條連接件

圖2 卡齒龍骨與修邊條連接件

2.2 不等截面柱仿清水混凝土涂料應用施工技術

蘭州西站使用不同基底對截面不同的混凝土柱進行外包，使之協調統一，對仿清水混凝土柱的圓角采用硅酸鈣板條進行密拼（如圖3所示），使圓角過渡自然美觀；對仿清水涂料與其他材質面層的交界處進行凹槽及玻璃膠分割線處理，對踢腳采用大芯板內襯+鋁板包邊，弱化細部瑕疵且使仿清水柱更有層次。

圖3 出站層包圓柱橫剖圖

2.3 通透大空間金屬魚紋網板吊頂施工技術

通過分析網板吊頂顏色、網眼尺寸、網板寬度、斜率以及高度的不同，導致不同的視覺效果，最終確定網板顏色為白色，棱寬10mm，菱形孔尺寸為15mm×45mm，板厚2.5mm，拉筋斜度為132°；網板為隱框，背面與20mm×40mm鋁方通點焊連接。如圖4所示。

圖4 網板吊頂

2.4 站房幕墻施工技術

使用CAD三維建模技術，運用全站儀現場定位測量，根據現場測量實際情況建立模型并分析，防止鋁板因現場誤差無法安裝。通過在不同材料與結構間增加披水板，實現結構自防水，有效保證站房石材幕墻與雨棚金屬屋面剛性防水連接節點 （如圖5所示）的安裝及防水質量。

圖5 剛性防水連接節點

2.5 高鐵站房落客平臺施工技術

由于混凝土中的膠凝材料屬于不透明的非金屬礦物，因此在選擇顯微鏡時就推薦選擇在物鏡部分帶光源的反光顯微鏡。

通過方案優化將現場200V高電壓的電阻絲設備降低成為36V低電壓設備，增加電氣回路以加強現場電加熱可靠性，使混凝土受熱均勻，成功有效地保證冬季施工的混凝土施工質量，提高了現場的施工進度。如圖6所示。

圖6 電加熱技術實例圖

落客平臺箱梁與擋塊之間填充緩沖材料，起緩沖作用，延長擋塊與箱梁之間的作用時間，當滑動摩擦阻力耗能平衡地震輸入能時，整個體系處于安全狀態。

2.6 地鐵逆作法施工技術

蘭州西站采用全覆蓋無站臺柱、無吊頂雨棚，它與傳統站臺雨棚的最大區別就是無站臺柱。無站臺柱雨棚首次采用全新型輕鋼結構，采用連續拱形桁架一次橫跨站臺，跨越距離41m，最大跨度達到46m，東西兩側各懸挑12.5m，從而實現包括基本站臺在內的所有站臺上無柱。雨棚上弦最高處與軌頂距離15m。雨棚表面保持了原有的混凝土及鋼結構本色，無吊頂，股道上方4m寬透空不封頂，使得站臺視野寬闊，塑造出輕盈、通透、飄逸的交通建筑新形象，實現了力與美的結合。

2.7 地鐵逆作法施工技術

國鐵及地鐵施工工期都非常緊張，國鐵與地鐵需要同時開工，站房樁基礎施工與地鐵圍護樁施工可以同步進行；但地鐵后續施工中土方開挖嚴重制約國鐵站房基礎底板、地下室結構及鋼結構工程的施工。為了能有效地解決這一難題，在大面施工前對施工情況和施工方法進行了仔細模擬，結合收集大量施工機械性能的相關資料，確定最終的地鐵逆作法施工技術施工方法（如圖7所示），除已經完成的圍護樁、第一道砼支撐外，其它剩余工序均需要在站房出站層狹小空間內進行。

圖7 國鐵與地鐵位置圖

2.8 高大空間、大跨度復雜管桁架屋蓋結構施工

運用數控相貫線切割機對拼裝構件進行仿真加工及下料 （如圖8所示），保證了拼裝構建合理性、科學性。根據拼裝構件監測結果，拼裝構件偏差均在允許偏差范圍內。通過過程工序的控制及結構監測，既保證了質量與安全，又印證了數控相貫線切割機的準確性。

圖8 相貫線切割實例圖

2.9 站房廣播點聲源系統施工應用

根據不同地點、場景，模擬劇院擴聲、大型聚會場所、流動和固定AV系統，模擬大型系統的中區和側區補聲系統、演奏廳以及主題公園、體育館分布式系統，模擬俱樂部，運用現代技術采用廣播點聲源系統JM-1P，克服了點聲源系統的局限。緊湊的設計，利落的線條，無需角度的局限。每只JM-1P都采用了REM帶狀仿真多岐管技術和號角，以達到緊湊陣列中精準的200覆蓋角；體積小、功率大，輕松勝任主擴系統、延時系統和補聲系統；Quickfiy吊掛系統滿足垂直和水平陣列需的靈活性，可吊掛或地面疊放；穩定且可預見的陣型，保證了精確的系統設計。

2.10 虹吸式雨水收集系統施工應用

虹吸式雨水收集系統是除重力流外的屋面雨水排水的一種形式，是在設計條件下利用雨水斗至排出管之間的有效位差為動力，使系統內部產生負壓的雨水排水系統，其水力計算依據流體力學的伯努利方程。蘭州西站利用屋頂專用的雨水漏斗進行氣水分離，開始時由于重力作用，使雨水管道產生真空，但管中的水呈壓力流狀態時形成虹吸現象，不斷排水，最終雨水管內達到滿流狀態。在降雨過程中，由于連續不斷的虹吸作用，整個系統得以快速排移屋頂上的雨水。

2.11 BIM技術在建筑工程施工中的應用

BIM-4D施工模擬是在BIM-3D模擬的基礎上附加時間因素，將3D模型以動態方式表現出來，用于施工單位指導施工，避免工程返工，明確施工進度。BIM-4D施工模擬可以動態跟蹤項目進展情況，提高模型的準確性，是動態控制項目施工全過程的有效工具，減少了建模的工作量，進一步提高建設工程的效率和效益（如圖9所示）。

BIM信息在建設工程全生命周期中為決策提供可靠依據，通過BIM信息平臺傳遞、共享及反饋建設單位、設計單位、施工單位、監理單位之間的工程信息，而且對于BIM數據庫的全部信息，不同參與方具有不同使用權限。BIM信息平臺對錄入的信息及時更新，并產生自動關聯更改，確保各參與方能夠準確、全面清楚的了解項目進展。如圖10所示。

圖9 BIM-4D施工模擬圖

圖10 BIM咨詢平臺

通過BIM技術的應用和實踐，減少了在施工中出現的返工和窩工情況，并通過碰撞檢測，對機電管線綜合起到了提前預防，減少成本開支與后期運維管理，提升了建筑工程生產效率和質量。如圖11、圖12、圖13所示。

圖11 管線綜合應用

圖12 復雜節點模擬

圖13 后期運維管理

2.12 精益建造理論在施工技術中的實踐及應用

在本項目積極應用精益建造理論，一是劃區域控制，按照建筑功能布局、使用對象等的要求不同進行劃區、片、部位進行劃區域控制；二是實行網格化管理，成立駐場、過程檢查、試驗檢驗、成品驗收保護等專業盯控組，實行網格化管理，落實包保制度；三是控制原材料，從材料的開采、加工、運輸、驗收、樣板制作等每個環節派專人實時盯控，從根本上杜絕材料自身質量問題；四是堅持樣板引路，對樣板制作過程中的施工工藝、細部節點、交接過渡、使用功能、安全美觀性等進行重點盯控。五是提前謀劃工藝性試驗，保證工藝流程控制，保證工藝施工質量，為后續施工提供技術數據，保證了結構的可靠性；六是建立考核機制，以動態管理為手段，進行日總結、周考核，重點面向作業層，把作業的成果考核與相應的獎罰對象緊密結合。

3 實施效果

通過這些施工技術的應用，解決了蘭州西站整個工程施工期間一系列技術難題，為保證2014年5月15日轉線，蘭新線順利開通提供了有力的技術保障。在短短的18個月內一座集城市綜合交通體系的大型客站精彩亮相，超前實現了“全國一流高鐵示范站”建設目標，此項目獲得2015甘肅省“飛天金獎”第一名，現申報2016“魯班獎”、“詹天佑獎”。高大空間反吊頂技術、高鐵站房落客平臺混凝土電加熱技術、地鐵逆作法技術、BIM技術以及精益建造理論在施工技術中的實踐及應用，不僅縮短了工期，更是節約了工程成本，為今后類似工程施工具有較高的借鑒和推廣使用價值。

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［2］ 趙西安.幕墻技術研究進展.居業.2014，（9）.

［3］ 周觀根、方敏勇.大跨度空間鋼結構施工技術研究.施工技術.2006，12.

［4］ 李良生.深圳地鐵崗廈站某路段蓋挖半逆作法施工技術，西部探礦工程.2004，16（7）.

［5］ 李云貴邱奎寧王永義.我國BIM技術研究與應用.鐵路技術創新.2014，02.

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