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基坑里面“搭积木”——地铁车站预制装配建造技术

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大家好,欢迎大家来到我们的地下工程积木世界。我们这支由众多工程师、行业专家、资深学者组成的装配技术团队,依托中国城市轨道交通绿色与安全建造技术国家工程研究中心,联合“产学研用”多家单位,包括高等院校、设计研究公司、地铁建设公司、施工企业、材料生产企业等,从基础研究、关键技术、装备系统、应用示范等多环节,系统性研发并成功应用了地铁车站预制装配建造技术,在基坑里面搭建工程积木。

技术起源

我们的创新技术起源于一个寒冷的世界,中国的东北地区长春市,冬季冰天雪地,最低气温可达-25 ℃,工程建设冬歇期4-6个月,我们需要想办法解决寒冷季无法施工的问题。

我们从小朋友玩的积木搭建游戏中得到启发,想到了一种全新的工业化建造模式,即工程所需的全部构件均在工厂批量生产,运至现场基坑内,像“搭积木”一样进行拼装,快速组装成车站结构,最大限度地减少现场建筑活动。

“搭积木”装配

以我们建设的长春地铁西湖站为例,车站除两端区间工作井之外,中部的标准段采用装配式结构,装配段长246m。车站为地下两层单拱大跨隧道结构,结构宽度20.5m,高度17.45m,衬砌标准结构环由环宽2m的7块大型预制构件装配而成。构件之间采用榫槽式接头,干式、快速、可靠连接,并进行接缝密封防水。环内构件之间设置螺栓进行辅助连接,纵向环与环之间采用预应力钢筋逐环张拉锁紧。

施工步序:

①在开挖好的基坑底部施工精平条带作为底板构件的拼装基面,安装首环拼装定位钢结构框架。

②首环构件拼装。

③首先拼装底板中部构件,再拼装底板角部构件,底板肥槽填充,拼装若干环底板构件,肥槽同步填充。

④安装台车。

⑤拼装侧墙构件加侧向限位支撑,顶拱两块构件在台车上组合后拼装,施作侧向限位支撑,首环构件封闭。

⑥依次推进拼装作业,至一定长度后,启动接头注浆工作、侧墙肥槽和拱顶回填工作。

⑦车站出入口开口部位采用预制环框结构,随主体结构装配同步拼装。

⑧同步推进构件装配、接头注浆和肥槽回填作业,直至车站衬砌结构装配结束。

⑨车站内部的立柱、纵梁和中板结构,根据工程具体情况,可采用预制构件,随衬砌结构的装配同步安装;也可采用现浇混凝土结构,在衬砌结构装配完成后施工。

这样,一座庞大的地下二层装配式车站结构就快速建成了。

 

应用效果

已建和在建的装配式地铁车站施工期间未发生任何安全事故,车站运营后结构安全可靠,未出现结构渗漏水现象,使用效果很好,其中长春地铁兴隆堡站被评为中国十大最美车站。

这项创新技术最初是为解决长春市严寒冬季无法施工的问题而研发的地铁车站工业化建造方法,但工程实践证明,在其他各种环境条件下,我们的创新技术在高质、高效、安全、绿色环保和可持续发展等方面均具有不可替代的优势。

与一座同等规模的现浇车站相比:结构不渗不漏,工程质量高,耐久性好;施工工期可节省25%~30%,施工现场工人减少85%~90%,节省钢材25%,综合碳排放减少19.6%;现场无钢筋绑扎、模板架立、混凝土浇筑等作业,施工噪声和粉尘污染得到有效控制,环保优势突出。

创新技术已大规模成功应用,技术成果得到充分的验证:截止目前,用我们的创新技术已建和在建的装配式车站数量达68座,成为中国乃至世界规模最大的装配式车站集群。该项技术还在公路隧道、铁路隧道、大直径电力隧道、深大竖井等其他工程领域得到拓展应用。

技术创新性

①首次研发基于干式接头连接的全预制装配式地铁车站结构理论和设计方法,创建了明挖装配式隧道结构应用力学理论和设计技术体系。

②突破全预制装配化建造关键技术瓶颈,首次系统性研发高精度快速拼装、接缝高性能防水、新型隧道窑式构件生产系统等一系列关键技术,构建了预制装配建造关键技术体系。
③首次研发基于工业化建造模式的集拼装、精度检测及健康监测等系列专用装备,极大支撑了装配建造全过程的机械化、自动化和智能化。
④创新成果获得行业和国际学术界的充分认可,荣获中国城市轨道交通协会科技进步特等奖;荣获国际隧道协会年度唯一技术创新大奖,此奖项被公认是国际隧道行业的“奥斯卡奖”。
契合国家高质量和可持续发展需求、促进建筑产业优化升级
“地铁车站预制装配建造技术” 体系庞大,我们进行了系统性研发,并注重每一个环节的安全、质量、效率和环保的提升,是隧道工业化建造模式的创新和变革。

我们的创新技术可以帮助世界严寒地区解决工程建设难题,与此同时,自然资源的有效利用和环境保护是全世界共同面临的重大课题,21世纪,开发环保型结构物、延长建筑物的使用寿命、大胆研发可持续的创新技术成为我们工程建设者的使命和努力的目标,我们将不断努力,继续探索,让这项优势技术发挥更大的作用,创造更高的价值。

编辑:卓卓

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