長見識，亞洲最大“無柱車站”如何施工
時間：2024-09-28 來源：中鐵六局呼和浩特鐵建公司、成都地鐵 分享：
走進成都軌道交通13號線幸福梅林站工程，著實讓人眼前一亮：超大跨度、無一立柱！該車站是目前全國軌道交通在建項目最大也是亞洲最大規模的大跨度中庭無柱弧形拱頂車站，工藝要求極高。
走進成都軌道交通13號線幸福梅林站工程，著實讓人眼前一亮：超大跨度、無一立柱！該車站是目前全國軌道交通在建項目最大也是亞洲最大規模的大跨度中庭無柱弧形拱頂車站，工藝要求極高。
幸福梅林站，一座地下兩層車站，基坑平均深度約30米，相當于10層樓的高度。據施工人員介紹，車站為12米島式車站，主體總建筑面積為47833.4平方米，相當于6.5個大型足球場的大小。
之所以采用“無柱設計”，一方面，是因為受地形限制，車站軌面埋深較大，若按傳統平板車站設計需增設一層車站結構，而采用無柱設計可有效節省工程造價投資；另一方面，因為弧形拱頂特有的拱形效應，能減少無柱大跨結構對車站頂板厚度的影響，能夠進一步增大車站空間。
“隨著時代發展，地鐵車站施工工藝日趨成熟，簡約、美觀、新穎成為了大部分車站選擇的風格。目前大部分車站均采用框架結構，與之相比，弧形拱頂結構新穎而富有韻律，更有特色，且受力安全，還能實現節能環保。”項目負責人表示。
“無柱設計”雖然獨特，但也向施工作業提出了巨大挑戰。在沒有立柱支撐的情況下，保證拱形頂的穩定性是項目施工的關鍵。
“項目建設沒有先例可以學習借鑒，一切都要從頭開始。”該項目負責人說，“面對‘零基礎’，就從頭開始探索前進，摸著石頭過河；沒有任何經驗，就在正式施工前留足時間，組織專家科學論證，反復琢磨方案。最終，經過三個月時間，最佳施工方案出爐；在施工過程中，軌道建設者們通過反復探討和多方嘗試，進一步確保工程的安全和穩定。”
幸福梅林站于2020年10月22日打下首鉆開始施工，因項目地屬膨脹土層地帶，分布著素有工程“攔路虎”之稱的黏性土，土質遇水易膨脹變形，失水會收縮開裂，性質極不穩定，加之基坑較深，無疑給基坑開挖造成了很大困難。
為了保持基坑土體的穩定性，建設者通過在基坑側邊注漿架設鋼支撐，增加鋼支撐數量，對基坑內部進行加固處理，并聘請第三方監測機構24小時全天候監測土體變形情況，有效確保了基坑開挖安全。
幸福梅林站采用明挖拱型建造技術：基坑開挖后，從下往上施工車站結構。拱形頂的受力，一般都集中在兩側的拱肩上，兩側的墻體相當于兩個支座，起到支撐拱肩的作用。普通地鐵兩側墻體的厚度僅0.8米，為了增強墻體的承重力，建設者將墻體厚度增加到了1.6米，其承重力提升了兩倍。
在弧形拱頂施工過程中，建設者也加大力度運用多種科研技術成果，加強技術質量管理。充分運用“一種重物舉升用升降裝置”等多項國家新型專利、省部級工法，助力質量控制提升，提高裝配式綜合支吊架安裝效率；運用BIM技術搭建模型，精準計算出各部件數量及受力程度，確保了整個支架體系的穩定性，達到了臨時支撐的作用；通過建立分級質量管理體系，實施樣板引路，制定各工序工藝的施工標準，確保將項目建設成為工藝精細、安全可靠的品質工程。
作者執筆編制了《地鐵車站大跨度中庭無柱弧形拱頂支架體系施工工法》、《地鐵車站大體積側墻高大模板及其支撐體系分層施工工法》獲得內蒙古自治區省部級工法；獲得《一種裝配式地鐵車站橫撐拆除設備》實用新型專利。隨著時代發展，地鐵車站施工工藝日趨成熟。多元化的地鐵空間美學設計和內部造型追求簡約、美觀、新穎的腳步從未停歇。目前大部分車站均采用框架結構，與之相比弧形拱頂結構美觀大方，新穎而富有韻律，外觀突出視覺效果，且受力安全、節省材料，成為地鐵車站施工趨勢。北京地鐵六道口站、上海地鐵衡山路站、深圳地鐵田頭站等均為弧形拱頂車站，受到廣大人民的喜愛。成都地鐵13號線幸福梅林站為亞洲最大規模的大跨度中庭無柱弧形拱頂車站，弧形段長221m，跨度25.2m，層高10.8m，頂板厚1.3m，拱頂凈高10.75m。跨度大、層厚大、施工工藝復雜。該項目支架體系要求較高，對將來地鐵車站大跨度無柱弧形拱頂施工具有借鑒意義。
2.1 由于地鐵車站的特殊性，基坑內有鋼支撐和格構柱作為支撐體系，支架體系在施工時要避開鋼支撐、格構柱以及籠梯等，傳統施工工藝采用鋼架或者桁架，組拼以及排布不靈活，滿足不了施工要求，本工法施工靈活，人員容易操作。2.2 本工法施工材料不受工況影響能夠循環利用，傳統施工所需定制鋼架，受工況影響，為一次投入，不能循環應用。本工法使用的盤扣、普通鋼管、I12工鋼、竹膠板等全部能夠周轉利用。地鐵車站大跨度中庭無柱弧形拱頂支架體系施工工法是一種創新、高效的施工方法，有效解決了架體施工靈活度與整體性的矛盾，即便于地鐵車站的施工，又滿足弧形拱頂復雜受力要求。由立桿、水平桿、斜拉桿、對頂桿、拋撐、工字鋼、鋼管、竹膠板、鐵楔子、U型卡組成支架體系，起拱以上部位通過加工鐵楔子U型卡等小工具，克服弧形有角度的難題，使頂托與主楞、主楞與次楞有效連接，增大了抗滑移系數。在起拱5m高度范圍內按照500mm步距采用Ф50鋼管增加對頂；按照1200mm間距采用Ф50鋼管扇形布置拋撐，抵消拱形結構水平力。
（1）模板及支撐體系工程編制了專項施工方案并已經過專家評審，并已報監理審批完成。（2）委托局設計院對架體進行驗算：架體的穩定性強度、材料的強度以及剛度也滿足要求。（3）對特種操作人員進行安全教育培訓及安全技術交底，考核合格后持證上崗。工字鋼按照弧度加工，工字鋼上口尺寸為半徑11.87米，內口半徑為11.75米，采用12工字鋼。整個弧長長度為23.0米，具體長度尺寸見下圖，工字鋼彎曲延伸長度根據實際自控扣除，每兩塊工字鋼之間連接采取打八孔，40cm長2cm厚弧形鋼夾板固定，8顆M22螺栓鎖緊。每塊工字鋼兩頭切頭，兩頭鉆孔，且必須加工成標準件，保證任意兩塊都能連接。連接片要求：首先連接片應略帶弧度，寬度與工字鋼凈內空契合，然后螺栓使用加長絲桿，連接片做成標準件與工字鋼鉆孔位置匹配。選用60盤扣支架，橫向布距1200mm，縱向布距1200mm，豎向布距1500mm，立桿采用直徑60.3mm，壁厚3.2mm，水平桿直徑48.3mm，壁厚3.2mm。架體搭設到設計標高后。檢查斜拉桿是否滿掛，插銷抗拔力不得小于3KN。起拱高度內按500mm間距對頂，并設置拋撐，注意拋撐一定要落地，并在拋撐落地處植筋防止拋撐位移。一定要保證斜拉桿、對頂、拋撐三者共存。待架體檢查合格后，主楞采用特制與結構弧度匹配的12工鋼，主楞工鋼之間連接采用高強螺栓連接，頂托與主楞的空隙采用鐵楔子填塞，鐵楔子與頂托焊接在一起，保證接觸面積及位移限制。次楞采用雙拼Φ50mm鋼管，面板拼縫處次楞采用50*100mm方木，面板采用15mm厚的竹膠板，次楞雙拼鋼管為保證其在主楞弧形工鋼架上不發生位移，用鋼筋制作U型卡，固定鋼管位置。（2）監測點材料及規格：監測點布設采用反射片，規格為15mm×15mm。（3）監測點布設：每層、每段支撐架在橫斷面設置5個斷面20個測點，每個監測斷面間距5m。（4）監測方法：使用經緯儀、水平儀等監測儀器進行監測，不得目測，監測儀器精度應滿足現場監測要求，并設變形監測報警值。為保證能夠觀測到所有點位，我單位將從地面將測量點位引至結構底板并妥善保護。（5）監測頻率：在澆筑砼過程中應實施實時監測，一般監測頻率不宜超過 20～30分鐘一次。在砼初凝前后及砼終凝前后也應實施實時監測，監測時間可根據現場實際情況進行調整。監測時間應控制在高支模使用時間至砼終凝后。（6）監測數據變化過大時需對支撐體系采取加固措施；當監測數據超過預警值時必須立即停止澆筑砼、疏散人員。（1）支撐架搭設完成，必須進行驗收后，方可進行使用。（2）基礎：查看基礎表面是否堅實平整，表面是否積水，墊板是否晃動，檢查方法：觀察。（4）間距檢查：支撐架步距誤差不得大于±20mm、縱距誤差不得大于±50mm、橫距誤差不得大于±20mm，用鋼卷尺測量。成都軌道交通13號線一期工程土建7工區幸福梅林站是成都軌道交通13號線一期工程的中間站，車站位于成龍大道與錦江大道交叉口東北側綠化帶內，沿成龍大道東西向敷設，是成都軌道交通13號線一期工程第18座車站。車站主體總建筑面積為47845.66㎡，車站主體長度729m，有效站臺長186m，結構標準段寬22.1m。基坑深度為25.3-29.4m，平均覆土厚度為3.43m。共設5個出入口、2組風亭、7個安全出口。本工法已在成都地鐵13號線幸福梅林站主體結構施工進行了使用，取得了良好的效果。
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