預應力技術在北京地鐵16號線北安河車輛段工程中的應用

申超飛

摘? ? 要：本文通過預應力技術在北京地鐵16號線北安河車輛段工程中的廣泛應用，詳述了該工程預應力在初步設計、深化設計、施工過程中的情況，分析了預應力在各階段的具體情況并選擇出最佳預應力實施方案。

關鍵詞：地鐵車輛段;預應力;設計;施工

1? 工程概況

北京地鐵16號線北安河車輛段占地31.42公頃，車輛段功能用地26.6公頃，落地開發4.84公頃。如圖1所示，有11個單體建筑，總建筑面積達32.4萬平方米。車輛段主體結構全部由預應力勁性混凝土構成。

作為目前我國地鐵綜合建筑規模最大的車輛段，北安河車輛段承擔了地鐵車輛的列車停放、檢修、整備洗刷作業、架修作業、段內設備機具的維修及調車機車、軌道車輛的停放與維修等功能。各建筑單體與站場布置有機融合，單車（A型車）平均用地指標為國內最低，可停放國內目前最大載客量的新型8A編組車輛44列。

本文簡要介紹北安河車輛段預應力的設計及施工，選擇出最佳預應力實施方案。

2? 預應力設計

鋼筋混凝土由抗拉能力很強的鋼筋和抗壓能力很強的混凝土組合而成。在鋼筋混凝土結構承受荷載后，結構內部隨之產生抗力，并伴之以其它一些表象，如裂縫和變形。當結構跨度或荷載很大時，常常發生結構承載力滿足規范要求，但變形和裂縫寬度超限的情況。通過施加預應力可以很好地改善鋼筋混凝土的性能，提高抗裂性能，減小撓度，提高耐久性。預應力技術廣泛應用于建筑、橋梁、水力和隧道等各種工程中。

對于大跨重載結構，常用的樓蓋形式有勁性混凝土樓蓋和預應力混凝土樓蓋。勁性混凝土樓蓋有結構承載力高，安全度儲備高等優點。預應力混凝土樓蓋除了有跨度大，承載力高等優點，還可以同時解決超長混凝土結構的收縮問題。而把預應力技術合理應用在勁性混凝土梁中，則兼具了承載力高、跨度大、安全度儲備高，適應超長結構等優點。這種技術在已經在地鐵16號線北安河車輛段的咽喉區、運用庫和聯檢庫中成功運用。效果非常完美。

地鐵十六號線北安河車輛基地的咽喉區、運用庫和聯檢庫屬于超長重載結構。為適應使用功能采用了預應力勁性混凝土結構。在混凝土剪力墻中布置鋼板，在混凝土柱中布置鋼骨形成鋼骨柱，在混凝土梁中布置鋼骨形成鋼骨梁，又由于結構超長和荷載較大，在混凝土梁中又配置了預應力筋。該種結構體系，承載力高，結構冗余度高，但是施工難度較大，對深化設計提出了較高要求。由于在節點部位預應力筋、普通鋼筋及鋼骨構件相互交錯，既要保證各構件連續通過，又不能對某構件嚴重削弱，且滿足混凝土澆筑要求。具體操作上，預應力筋應做到連續，這樣就需要在鋼骨上開孔，鋼骨開孔的尺寸和間距應滿足相關規范要求。普通鋼筋有繞過鋼骨、在鋼骨上開孔穿過或與鋼骨相連等三種處理方式。對于鋼骨來講，如果削弱較大，還應進行補強。

在深化設計時，應確定好各構件的處理方式，避免現場再做調整，尤其控制現場在鋼骨上開孔。對于相對復雜的構件，在深化設計時，應考慮合理的施工順序，應在圖上標注，以免由于安裝順序的問題，導致部分構件無法安裝。例如預應力鋼骨混凝土梁，應首先安裝鋼骨，然后安裝縱向普通鋼筋，箍筋安裝與穿預應力筋應穿插進行。如果箍筋全部安裝完成，就無法穿預應力筋了。本項目鋼骨開孔率最大為27%。由于現場構件相對關系較復雜，在深化設計中特別注意開孔位置關系，同時，為控制鋼結構開孔率，鋼骨牛腿開洞采用水平長圓孔，分兩束從鋼柱兩側穿過。

3? 預應力施工

3.1? 預應力施工段劃分

北安河車輛段施工段劃分介于結構平面布置特點與約束情況、超長預應力施工與預應力損失、大面積混凝土施工與收縮變形，以及模板支撐投入量等因素。施工段的劃分長度，一般為35m～40m;劃分數量，咽喉區分為45個，運用庫116個，聯檢庫110個。

車輛段主體結構全部由預應力勁性混凝土構成。預應力施工分段應適應總體施工的部署和進度，根據總體施工的流水作業分段，調整施工方案，達到最優化。但是，總體綁扎鋼筋的流水分段，必須要考慮預應力筋的分段和搭接位置。

此外，需要注意的是，預應力筋的鋪設屬主導工序，因此虛獨占一定施工時間，但通過施工段上預應力構件的流水作業進行統籌作業，避開與梁板普通鋼筋的綁扎同時進行，從而保證總體施工進度。其余預應力施工工序為非主導工序，可穿插進行。

3.2? 預應力筋搭接布置

本工程屬超長、超大混凝土結構為滿足截面有效預應力的要求，預應力筋必須在一定長度內分段，進行搭接。一般預應力筋的搭接方式主要有兩種：集中搭接和交錯搭接。集中搭接即將預應力筋集中于梁柱節點處搭接。該搭接方式預應力筋布置簡單，不受施工縫的影響，但搭接鋼筋較為密集，施工有難度。交錯搭接即將將預應力筋交錯錯開搭。該搭接方式施工質量較好，可在梁內形成較為均勻的預應力，克服了集中搭接區鋼筋密集的問題。同時，在混凝土強度達到張拉要求后，可進行至少50%預應力筋的張拉，該張拉效果可基本平衡結構自重及施工活載，這樣，梁模及支撐可提前拆除，從而達到縮短工期，降低施工造價的目的。

本工程根據施工縫位置、施工段的先后順序以及具體部位的張拉條件，綜合采用了兩種搭接方式。具體措施主要有兩個：第一，盡可能將后澆帶設在預應力梁最少處;第二，對于預應力筋較多的梁，為防止搭接區鋼筋過于密集，采用交錯搭接方式。

3.3? 材料廠家下料

預應力筋的制備，采用工廠下料及制作錨固端，能夠保證下料尺寸及錨固端的制作質量，每根預應力筋都設有編號，分類包裝成捆運輸，即減少了現場施工的工作量，同時也有效地提高了現場的施工料率。預應力筋的鋪設也保證了位置、數量、間距的準確性，同時錨墊板安裝與預應力筋垂直，螺旋筋的安裝與錨墊板貼合緊密。廠家下料滿足了大面積建筑快速分段流水施工的要求，解決了施工現場用地緊張問題，準確定尺下料減少了不必要的下料損耗。

4? 結語

預應力技術已經在房屋和橋梁上得到了廣泛應用，技術非常成熟，而在地鐵車輛段工程中的應用還屬于新興領域。北京地鐵16號線北安河車輛段預應力技術的應用，使得結構層高降低，自重減輕，使用面積增大，建筑使用功能合理改善。目前，北安河車輛段預應力工程量已經順利完成安裝工程和驗收工作，并且已投入使用。效果非常完美。綜上所述，預應力技術在地鐵車輛段工程中的應用具有廣闊的發展前景。