地下車站軌頂風(fēng)道逆作施工工藝

李志強(qiáng) 張海仙 王 強(qiáng) 王 磊 黃京新

中鐵建工集團(tuán)廣東有限公司 廣東 廣州 511400

高速鐵路地下車站軌頂風(fēng)道作為軌行區(qū)重要的通風(fēng)構(gòu)件，位于軌道層上部的樓板底，處于接觸網(wǎng)上方。軌頂風(fēng)道的工作環(huán)境受列車正線通過的影響，內(nèi)部正、負(fù)風(fēng)壓較大。為確保整體穩(wěn)定及結(jié)構(gòu)安全，軌頂風(fēng)道通常采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。施工方式一般可分為與主體結(jié)構(gòu)同步順作施工和預(yù)留澆筑孔延后施工2種方式。采用與主體結(jié)構(gòu)同步順作施工有利于施工縫處理和結(jié)構(gòu)安全，但普遍存在施工周期較長、模架周轉(zhuǎn)率低、支搭困難的問題；采用預(yù)留澆筑孔延后施工工藝時(shí)，有利于結(jié)構(gòu)快速封閉，但需要在既有結(jié)構(gòu)上預(yù)留鋼筋、在軌道層頂板預(yù)留澆筑孔洞，普遍存在吊墻頂水平施工縫接縫不密實(shí)的質(zhì)量通病、施工不便捷。為解決上述常規(guī)工藝的技術(shù)缺陷，積極探索創(chuàng)新工藝，顯得十分有必要[1-2]。

1 工程概況

揭陽機(jī)場高鐵車站為全地下車站，埋深14.65 m，1層矩形框架結(jié)構(gòu)，上部覆土3.2 m，頂板為大跨度梁板式結(jié)構(gòu)，下部設(shè)有懸掛式軌頂風(fēng)道（圖1）。本工程結(jié)構(gòu)工期特別緊張，軌頂風(fēng)道順作不能滿足節(jié)點(diǎn)工期要求，軌頂風(fēng)道延后施作受制于頂板封閉后即回填作業(yè)以騰退場地，后澆筑困難。

圖1 軌頂風(fēng)道示意

2 逆作工藝

經(jīng)方案研討及借鑒類似項(xiàng)目施工經(jīng)驗(yàn)，采用了軌頂風(fēng)道豎向構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)同步、平面構(gòu)件延后施工的新型施工工藝，確保了主體結(jié)構(gòu)頂板的如期封閉、規(guī)避了墻頂接縫不密實(shí)的質(zhì)量通病。先澆筑主體結(jié)構(gòu)頂板及風(fēng)道吊墻、吊柱，后澆筑風(fēng)道底板，對主體結(jié)構(gòu)滿堂架體方案進(jìn)行優(yōu)化，縮小風(fēng)道吊墻及吊柱區(qū)域架體橫向間距，以保證架體在較大線性荷載作用下的承載力。

先安裝主體結(jié)構(gòu)頂板底模、風(fēng)道吊墻及吊柱底模，綁扎風(fēng)道吊墻及吊柱鋼筋，隨后安裝風(fēng)道吊墻及吊柱側(cè)模，綁扎結(jié)構(gòu)頂板鋼筋并安裝端頭模板，混凝土進(jìn)行一次性澆筑，即澆筑主體結(jié)構(gòu)頂板、風(fēng)道吊墻、吊柱。養(yǎng)護(hù)混凝土至達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，降低模架至風(fēng)道底板以下500 mm位置，隨后施作風(fēng)道底板，封閉軌道風(fēng)道。主體結(jié)構(gòu)、風(fēng)道結(jié)構(gòu)同步施工工藝原理如圖2、圖3所示。

圖2 風(fēng)道吊墻、吊柱與頂板結(jié)構(gòu)同步先行施作示意

圖3 風(fēng)道底板二次施作示意

3 工藝操作要點(diǎn)

3.1 模架設(shè)計(jì)及論證

架體選用60系列盤銷式腳手架，立桿縱距1 500 mm、橫距1 200 mm、步距1 500 mm，模板體系采用16#工字鋼作為主龍骨、60 mm×100 mm的鋼包木梁作為次龍骨、面板采用厚15 mm覆膜多層板。考慮主體結(jié)構(gòu)荷載的同時(shí)，也考慮風(fēng)道吊墻、吊柱的荷載，并針對吊墻、吊柱等薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行加強(qiáng)，立桿橫距由1 200 mm加密至600 mm，以保證吊墻、吊柱支撐體系的穩(wěn)定性。施工前對模架承載力安全性進(jìn)行計(jì)算，并對滿堂模架專項(xiàng)方案進(jìn)行專家論證，通過后進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)施。主體與風(fēng)道結(jié)構(gòu)架體設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 主體與風(fēng)道結(jié)構(gòu)架體設(shè)計(jì)示意

3.2 架體搭設(shè)

根據(jù)軌頂風(fēng)道底板和吊墻位置、尺寸，應(yīng)用BIM對架體支設(shè)進(jìn)行模擬定位，并對結(jié)構(gòu)進(jìn)行放樣定位，保證了風(fēng)道吊墻及吊柱區(qū)域架體的精準(zhǔn)定位，從而保證了架體的安全穩(wěn)定性。支撐架立桿縱距1 500 mm、橫距1 200 mm、步距1 500 mm，風(fēng)道吊墻、吊柱下部立桿橫距由1 200 mm加密至600 mm，水平桿之間采用斜撐連接，以增強(qiáng)架體的整體穩(wěn)定性和承載力。

3.3 主體結(jié)構(gòu)頂板、風(fēng)道吊墻及吊柱底模安裝

模板體系采用16#工字鋼安裝于架體頂托作為主龍骨，采用60 mm×100 mm的鋼包木梁作為次龍骨，間距按300 mm設(shè)置，模板采用厚15 mm清水混凝土模板。結(jié)構(gòu)頂板底模安裝時(shí)，根據(jù)吊墻寬度預(yù)留吊墻施工空間，待吊柱鋼筋綁扎完成后進(jìn)行吊柱外區(qū)域封閉。

3.4 風(fēng)道吊墻及吊柱鋼筋安裝

吊墻鋼筋安裝前，先根據(jù)墻體定位在底模上彈出邊線，安裝單側(cè)吊墻模板，隨后根據(jù)圖紙要求進(jìn)行墻體鋼筋綁扎，吊墻鋼筋綁扎時(shí)在水平鋼筋外側(cè)綁扎與水泥等強(qiáng)度的混凝土保護(hù)層墊塊，呈梅花形布置。吊墻及吊柱下部根據(jù)風(fēng)道底板鋼筋布置，封側(cè)模前預(yù)留出風(fēng)道底板鋼筋，底板鋼筋預(yù)留時(shí)在吊墻及吊柱模板下部按鋼筋間距打孔。

3.5 風(fēng)道吊墻及吊柱側(cè)模安裝

風(fēng)道側(cè)模面板采用厚15 mm密拼清水混凝土模板，背楞采用100 mm×100 mm的方木水平設(shè)置，間距200 mm，采用穿墻螺桿通過扣件式鋼管進(jìn)行加固，穿墻螺桿橫向、豎向間距均為600 mm。吊墻、吊柱底部預(yù)埋短插筋，便于與風(fēng)道底板鋼筋后連接。

3.6 主體結(jié)構(gòu)頂板鋼筋安裝

綁扎前先調(diào)整模板的平整度、起拱、標(biāo)高等，將模板上垃圾雜物清掃干凈，用墨線在模板上彈好樓板底筋的間距。按彈好的間距先排放底層鋼筋后放上層鋼筋，預(yù)埋件、電線管、預(yù)留孔洞等同時(shí)配合安裝并固定。

雙向網(wǎng)片的2個(gè)方向的鋼筋應(yīng)相互垂直且平行于對應(yīng)梁或墻的鋼筋，板在梁側(cè)和墻側(cè)的第1根鋼筋距離梁或墻不得大于50 mm。樓板下部鋼筋設(shè)置等強(qiáng)度的混凝土保護(hù)層墊塊，上下層鋼筋之間采用鋼筋馬凳進(jìn)行架立。

3.7 主體結(jié)構(gòu)頂板、風(fēng)道吊墻及吊柱混凝土澆筑

先澆筑風(fēng)道吊墻及吊柱混凝土，風(fēng)道吊墻混凝土澆筑時(shí)沿吊墻一端向另一端連續(xù)均勻澆筑，一次澆筑厚度不超過0.3 m，澆筑過程中采用加長振搗棒進(jìn)行振搗。隨后進(jìn)行結(jié)構(gòu)頂板混凝土澆筑，采用“由遠(yuǎn)至近，薄層澆筑，一次到頂”的方法。澆筑帶前后略有錯(cuò)位，形成階段式分層退打的形式，以確保混凝土上下層的結(jié)合。

3.8 降低風(fēng)道下支撐架，支設(shè)風(fēng)道底板底模，澆筑風(fēng)道底板混凝土

頂板及吊墻達(dá)到拆模強(qiáng)度后，降低風(fēng)道處結(jié)構(gòu)頂板支撐架體至風(fēng)道底板以下500 mm，支設(shè)風(fēng)道底板模板，綁扎鋼筋，采用高壓混凝土泵澆筑底板混凝土。

4 工藝優(yōu)勢

軌頂風(fēng)道豎向結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)頂板同步施工，避免頂板預(yù)留澆筑孔、振搗不方便、預(yù)留鋼筋定位不準(zhǔn)確、個(gè)別鋼筋后錨固處理、豎向構(gòu)件延后導(dǎo)致澆筑水平接縫不密實(shí)等質(zhì)量通病，提升了風(fēng)道吊墻、吊柱的混凝土施工質(zhì)量。

軌頂風(fēng)道水平結(jié)構(gòu)待主體頂板封閉強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后再行施工，加快了主體結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度。水平結(jié)構(gòu)模架支撐體系設(shè)計(jì)與主體結(jié)構(gòu)模架支撐統(tǒng)籌考慮，避免了二次支搭，縮短了軌頂風(fēng)道底板施工周期，節(jié)約了施工成本。

頂板支撐采用滿堂重型盤銷式腳手架，風(fēng)道吊墻、吊柱側(cè)模輔助使用鋼管扣件式腳手架，主、次龍骨多采用型鋼及工字木梁，穩(wěn)定性強(qiáng)、安全性高。模架支撐體系平面排布統(tǒng)籌考慮主體結(jié)構(gòu)梁板尺寸及軌頂風(fēng)道底板、吊柱吊墻平面尺寸，主體結(jié)構(gòu)頂板達(dá)到強(qiáng)度后，將模架拆除至軌頂風(fēng)道底部時(shí)鋪設(shè)底模即可繼續(xù)使用，實(shí)現(xiàn)了一架多用。

5 效益分析

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

采用主體結(jié)構(gòu)與軌道風(fēng)道同步施工，避免了風(fēng)道吊墻及吊柱處架體的二次拆除及支設(shè)，拆改量約14 000 m3，節(jié)約人工成本約25萬元。采用主體結(jié)構(gòu)與軌道風(fēng)道同步施工，避免了在結(jié)構(gòu)頂板進(jìn)行預(yù)留孔洞（按間距3 m設(shè)置1處計(jì)算，共計(jì)約200處），節(jié)約后期預(yù)留洞恢復(fù)成本約5萬元。綜合計(jì)算，采用本工藝省去上述工作內(nèi)容，即可節(jié)約成本約30萬元。

5.2 工期分析

采用主體結(jié)構(gòu)與軌頂風(fēng)道同步施工，縮短了風(fēng)道吊墻與風(fēng)道底板的技術(shù)間歇，即主體結(jié)構(gòu)頂板達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后即可拆除架體，進(jìn)行風(fēng)道底板施工，節(jié)約了工期。由于不用在結(jié)構(gòu)頂板預(yù)留澆筑孔，頂板上部防水、防水防護(hù)層等工序施工不受影響，節(jié)約了結(jié)構(gòu)上部工序施工工期。

5.3 技術(shù)效益

工藝中選用滿堂架體提高了風(fēng)道吊墻模板的穩(wěn)定性，降低了風(fēng)道模板的垂直度控制難度，主體結(jié)構(gòu)頂板與吊墻同步施工，保證了混凝土振搗操作的可行性，保障了吊墻混凝土施工質(zhì)量。此外，本工藝無需在結(jié)構(gòu)頂板進(jìn)行洞口預(yù)留，保證了頂板結(jié)構(gòu)的完整性，降低了結(jié)構(gòu)滲漏水風(fēng)險(xiǎn)，解決了吊掛結(jié)構(gòu)施工困難的問題。

6 結(jié)語

本工藝成功應(yīng)用于新建梅州至潮汕鐵路潮汕機(jī)場站地下站房工程（揭陽機(jī)場站）。工藝除適用于設(shè)計(jì)有軌頂風(fēng)道的大、中型地下車站主體結(jié)構(gòu)與軌道風(fēng)道施工外，還適用于與主體結(jié)構(gòu)交叉的帶吊掛式次結(jié)構(gòu)的同步施工。軌頂風(fēng)道結(jié)構(gòu)在地鐵工程中廣泛存在，本工藝具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。