站房新建及改擴建中預應力混凝土技術的運用分析

岳俊夫，董業廷

1.山東高速軌道交通集團有限公司，山東 濟南 250000

2.中建八局第一建設有限公司，山東 濟南 250000

隨著人們出行需求量和物流運輸量需求的不斷增加，鐵路部門進一步加大了對地鐵基礎設施建設工作的投入力度，并對站房提出了新的標準要求，站房建設及擴改建工程施工要求更為嚴格，對預應力混凝土技術應用也提出了更高的要求。為保證工程建設質量，對預應力混凝土技術及其應用展開研究，保證技術應用價值，能夠在工程中得到充分性發揮，極具現實意義。

1 預應力混凝土技術

為提升構件或結構在使用環境中的抗裂性能和工作性能，需事先對其施加一定的應力，而這種內應力即為預應力。通過施加預應力，可以幫助結構有效應對各種應變及應力，能夠最大限度地保證結構性能及質量。應用預應力混凝土技術，會先對鋼筋預先施加拉力，再實施混凝土澆筑，利用鋼筋回縮力，在構件內部形成一定壓力，確保混凝土受拉區能夠預先受壓，從而有效避免混凝土出現裂縫問題，保證鋼筋抗拉強度及混凝土抗壓強度。該技術具有抗裂性能理想及剛度較大等方面的優勢，在大跨度結構及大體積混凝土中的應用效果顯著，將其用于站房工程施工，可對整體工程施工起到積極影響。

2 預應力混凝土類型

2.1 部分預應力混凝土與全預應力混凝土

按照設計要求，全預應力混凝土不允許出現裂縫，全應力鋼筋要滿足結構對于拉應力的各方面需要，要保證預應力鋼筋配置數量。該類型混凝土施工工藝要求極為嚴格，且需要投入的施工成本也相對較高，大多數使用在對結構耐久性和剛度有特殊要求的結構之中。部分預應力混凝土允許有裂縫存在，但在裂縫寬度方面有著明確要求，強調必須與相關規范要求相符合，整體預應力鋼筋配置數量相對較少，施工成本投入也相對較低，可通過對非預應力鋼筋的使用，代替預應力鋼筋展開相關操作，在剛度和抗裂性方面要強于普通混凝土，整體應用范圍相對較廣。

2.2 無黏結預應力混凝土與有黏結預應力混凝土

有黏結預應力混凝土會運用鋼筋的握裹力將預應力傳遞到混凝土結構中，在張拉操作及施工設備方面要求并不高時，整體施工較為靈活，在大型預應力混凝土結構中應用較廣。但就使用情況來看，混凝土與鋼筋之間的黏結力，對預應力鋼筋拉應力作用效果形成了一定負面影響，并不利于混凝土早期受壓應力。

混凝土和鋼筋之間的黏結力與預應力作用效果呈現反比例關系，黏結力越小，作用效果也越明顯，也正因如此，無黏結預應力混凝土開始出現。應用無黏結預應力混凝土，在施工過程中，需先將鋼筋放置在設定位置，再實施澆筑施工，通過對鋼筋實施塑料薄膜纏繞或涂抹潤滑油脂，保證混凝土和鋼筋之間不會發生粘連狀況，整體施工較為簡單，可將拉應力優勢發揮到最大，保證混凝土抗裂性能。

3 預應力混凝土技術在站房新建及改擴建中的運用

3.1 工程案例

該工程為地區火車站南站主站房，站房地上共3層，分別為出站層、站臺層及高架候車層。總體建筑面積為40萬m2，西落客平臺、站房、高架候車層均采用大跨度預應力混凝土結構，整體項目施工要求較為嚴格。高架候車層的平行軌道方向跨度為30m，分為無黏結預應力結構和黏結預應力結構兩種，垂直軌道方向跨度為24m。落客平臺框架梁最大跨度為50m，高架層上部采用鋼結構屋頂模式，平行軌道方向及垂直軌道方向跨度分別為30m、65m，設計主要以預應力索殼結構與大跨度拱索結構為主，通過運用結構柱與桁架展開相應連接施工。

由于主站房結構相對較為復雜，屋頂采用大跨度預應力鋼結構，下部采用鐵路橋梁結構，而中部采用大跨度預應力混凝土框架結構。為保證工程施工效率和施工質量，設計人員通過多方面分析及研究決定，此次施工采用逆作法施工技術，并重點應用預應力混凝土技術。

3.2 逆作法施工流程

為了保證工程質量，確保工程施工能夠有序展開，施工單位需要按照施工流程逐步展開各項規劃及操作，以便在規定時間內高質量完成各項施工任務。根據整體工程設計情況和各施工節點，安排此次施工流程如下：開展屋頂部分鋼結構施工；開展下部橋梁結構施工；開展高架候車層和落客平臺混凝土結構施工；開展其他部分結構、相關項目施工。

3.3 施工重難點

由于此次工程支撐屋頂結構柱直接與橋梁橋墩相連接，其施工與軌道梁之間并沒有直接關系。同時，由于高架層混凝土柱與梁直接和支撐屋蓋鋼柱連接，該部分施工會對屋頂結構產生直接作用，具體主要影響體現在兩個方面：一方面，在完成高架層及落客平臺混凝土澆筑施工之后，混凝土會形成一定的剛度，此時屋頂鋼結構柱底約束條件會隨之發生變化，導致鋼結構受力狀態發生改變；另一方面，在進行高架層及落客平臺預應力混凝土張拉施工時，混凝土量彈性壓縮會對屋頂鋼柱產生直接影響，導致柱頂發生位移，進而使屋頂鋼結構應力狀態發生改變，位移狀態產生變化。考慮到混凝土結構施工過程中，屋頂鋼結構預應力拉索已經處于張拉成型的狀態，下部預應力混凝土梁張拉及施工過程中，會對屋頂預應力鋼結構成型狀態產生作用，對預應力鋼拉索拉力產生影響，且計算模型是一次加載完成的。因此需要做好各項施工規劃，合理利用有限元軟件，模擬工程施工全過程，進而通過仿真分析確定工程設計是否合理，明確工程建設細節及建設重點，設置針對性較強的施工管控方案，以求達到最佳工程施工效果。

3.4 工程施工注意事項

（1）注重結構設計模擬測試。由于設計參數設置的合理性會直接影響預應力混凝土技術的應用質量，設計人員需要加大對工程設計模擬測試工作的關注力度，通過各種測試方法驗證設計參數設置的合理性，以便及時對參數數據進行調整，保證預應力質量，防止因設計參數設置不合理，導致工程施工出現質量下降及結構變形的問題。設計人員可通過運用有限元分析軟件，按照勘察數據結果對工程結構展開模擬測試，并通過仿真模擬對工程整體施工展開驗證，從而做好細節優化及參數調整，保證結構設計施工的有效性。

（2）注重施工養護。在應用預應力混凝土施工技術的過程中，需要做好一系列養護措施，保證混凝土結構質量，以便為工程高質量施工奠定扎實的基礎。為保證工程施工的有效性，需要對混凝土施工質量的具體情況展開檢查，制訂配套養護作業舉措和管理制度，通過推行績效考核的方式，將各部分混凝土結構養護工作落實到實處，保證責任人能夠嚴格對自己需要負責的部分進行管理，從而實現各結構的有效維護，降低結構裂縫問題發生的可能性，減少不必要的返工，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業施工，機械設備使用也較為頻繁，為保證工程施工安全，避免出現人員傷亡，需要加大對工程施工全過程安全情況的管理力度。一方面，需要對人員展開安全培訓，幫助人員明確施工安全操作規范和防護措施正確使用方式，確保在發生問題時人員能夠及時進行自我保護，并且能夠通過合理操作，將各種不安全因素控制影響控制在最小；另一方面，需要進行安全巡查，組織專業人員對施工各項情況展開檢查及監督，及時對不合理之處展開調整與糾正，保證各種安全隱患能夠得到及時消除。同時，需要設置安全指示銘牌及防護網等安全設施，真正將安全防范意識落到實處，提高人員安全意識水平，確保整體施工能夠安全高效展開。

4 結束語

站房施工質量與鐵路使用體驗關系密切，為保證乘客能夠獲得更加優質的服務，在進行站房改擴建及新建的過程中，技術人員需要加強對各種施工技術的研究與運用，不僅要明確工程整體結構設計情況，同時還要積極應用預應力混凝土技術，保證該技術能夠在結構施工中發揮出更大的作用，使站房各部分工程施工都能符合預期標準及要求，進而達到理想的工程建設效果，保證站房最終建設質量。