某地鐵車輛段裝配式梁柱體系節(jié)點施工方法研究與應(yīng)用

李海強

（廣東省土木建筑學(xué)會 廣州 510500）

0 引言

我國人口紅利正在消失，建筑業(yè)“用工荒”、人工成本快速上升將成為今后一段時期的新常態(tài)；“五位一體”的總體布局，“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的發(fā)展理念的植入，傳統(tǒng)生產(chǎn)方式所帶來的環(huán)境污染問題、水資源浪費問題、建筑廢棄物等問題必將受到越來越嚴(yán)的管控；隨著科技的進步、新的工藝工裝在建筑業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)必將逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)生產(chǎn)工藝成為建筑業(yè)的趨勢和主流；同時，相關(guān)省市就裝配式建筑的發(fā)展亦給出了指導(dǎo)意見及配套支持政策，以積極推行建筑產(chǎn)業(yè)工業(yè)化，促進建筑業(yè)盡快實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級。

現(xiàn)有的車站站房、車輛段等建筑都具有占地面積大、土地利用率低等缺陷。隨著城市的發(fā)展、人們對環(huán)境要求的提升、車輛段建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不斷提高、規(guī)模不斷擴大的趨勢下，建造所面臨的地形、地質(zhì)、環(huán)境等條件逐漸復(fù)雜，現(xiàn)存的施工工藝已經(jīng)不能滿足發(fā)展的需要。發(fā)展重載預(yù)制裝配式［1］結(jié)構(gòu)車輛段成為提升此類大型工程施工效率、提高經(jīng)濟指標(biāo)和質(zhì)量的必由之路。

軌道交通項目中應(yīng)用預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)體系［2］成為了發(fā)展方向，而制約預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)施工的重要因素就是梁柱體系節(jié)點施工方法，依托于預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)廣州某地鐵車輛段項目，將本文中預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)梁柱體系節(jié)點施工方法進行研究并進行實際應(yīng)用，具有廣泛的推廣和應(yīng)用價值。

1 研究與應(yīng)用背景

1.1 工程概況

某地鐵車輛段位于廣州海珠黃埔涌、赤沙涌與華南快速路包夾的三角形地塊內(nèi)，共計占地34.5 萬m2，總建筑面積為36.2 萬m2。主體結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆底板、柱、側(cè)墻+裝配式蓋板的結(jié)構(gòu)形式。

其中，裝配式結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件按結(jié)構(gòu)形式可劃分為小箱梁、中縱梁、邊縱梁，按斷面形式劃分為1.984 m小箱梁、2.484 m 小箱梁、2.380 m 中縱梁、2.500 m 中縱梁、（1.920+A）m 邊縱梁；按受力形式分為預(yù)應(yīng)力梁和非預(yù)應(yīng)力梁；小箱梁、中縱梁、邊縱梁在預(yù)制構(gòu)件制作時腹板外側(cè)及頂板、端頭設(shè)置預(yù)留鋼筋，小箱梁和中縱梁除底板外其余5 面需鑿毛處理，邊縱梁除底板和外側(cè)需4面鑿毛處理。

1.2 適用范圍及特點

梁柱體系節(jié)點［3］采用牛腿和臺座分別存放縱梁和框架箱梁，滿足地鐵車輛動荷載和上部高層建筑自重荷載對下部結(jié)構(gòu)的受力要求；預(yù)制梁有利于空間靈活布置、提高建筑物的可塑性；預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)能減少周轉(zhuǎn)材料的使用，降低施工成本，縮短施工周期，減少施工安全隱患，提高施工現(xiàn)場的環(huán)境；自重輕，運輸?shù)跹b方便，有利于現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)化施工。預(yù)制梁與現(xiàn)澆柱鋼筋需交叉，也是梁柱節(jié)點［4］質(zhì)量的關(guān)鍵，因此預(yù)制梁和現(xiàn)澆柱受力鋼筋的定位精度要求高。為提高梁柱節(jié)點［5］處混凝土的有效結(jié)合，在預(yù)制梁梁端設(shè)置剪力鍵并鑿毛。

此梁柱體系［6］施工方法適用于車站站房、停車場、車輛段等有大空間、大體量、有上部開發(fā)要求、工期緊迫的建筑物。

1.3 研究的應(yīng)用意義及價值

通過對重載預(yù)制裝配式預(yù)應(yīng)力梁柱體系節(jié)點施工方法的研究與應(yīng)用，可達到縮短工期［7］，節(jié)能和保護生態(tài)環(huán)境的目的。本項技術(shù)的研究實施，提高了重載預(yù)制裝配式預(yù)應(yīng)力梁柱體系節(jié)點施工的經(jīng)驗，可為同類工程提供借鑒，有良好的發(fā)展前景，對于我國車輛段長期發(fā)展具有積極推動作用，具有廣泛的社會效益。

2 關(guān)鍵施工工藝

2.1 主要材料及設(shè)備

2.1.1 主要材料

結(jié)合本工程施工背景，梁柱體系施工方法所需的主要材料有鋼筋，C50、C60 混凝土，直螺紋套筒等，具體詳細(xì)材料與規(guī)格型號如表1所示。

表1 主要材料統(tǒng)計Tab.1 Statistical of Main Materials

2.1.2 主要設(shè)備

該地鐵車輛段項目為雙層下沉式裝配式結(jié)構(gòu)，底板、柱、側(cè)墻采用現(xiàn)澆方式，底板存在不同標(biāo)高，施工時需邊架設(shè)邊澆筑，預(yù)制構(gòu)件梁截面及形式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因本工程的特殊性，經(jīng)過充分的市場調(diào)查，周邊的預(yù)制梁場及成熟的架橋機均不能滿足本工程需求，故本工程進行了預(yù)制梁場自建，專門研制了適用于不同底板標(biāo)高的架梁機，配套選用了適用本工程預(yù)制構(gòu)件運輸［8］的輪胎式運梁車，架梁機與輪胎式運梁車配合使用，滿足5～18 m 長度不等的各種縱、橫梁架設(shè)，且對周邊復(fù)雜的環(huán)境有很好的適應(yīng)性，能采用邊架設(shè)邊澆筑的方式作業(yè)。由主梁、前輔助支腿、前支腿、中支腿、后支腿、起重小車等部件組成。4條支腿都能夠通過升降油缸調(diào)節(jié)支腿高度，車架和輪組均具有90°轉(zhuǎn)向的功能，前支腿和中支腿能夠通過沿主梁方向縱向移動來調(diào)整整機跨度，起重小車能夠沿主梁縱向移動，小車自身有±3 m 橫移調(diào)整距離，吊具具有360°回轉(zhuǎn)功能。具體主要設(shè)備及型號規(guī)格如表2所示。

表2 主要設(shè)備統(tǒng)計Tab.2 Major Equipment Statistics

2.2 施工工藝

2.2.1 施工工藝流程

梁柱節(jié)點［9］施工工藝流程如圖1 所示，節(jié)點安裝完成后如圖2所示。

圖1 梁柱節(jié)點施工工藝流程Fig.1 Construction Process Flow of Beam Column Joints

圖2 梁柱節(jié)點Fig.2 Beam Column Node

2.2.2 預(yù)制構(gòu)件運輸

利用專用輪胎運梁車（見圖3）將養(yǎng)護到達強度后的預(yù)制梁從梁場存梁區(qū)通過門式起重機吊裝至運梁車上，進行充分的固定后經(jīng)過運梁通道運至施工現(xiàn)場。運梁過程中通過配備不少于2人在運梁通道出入口進行進行指揮，以確保出入口處車輛與行人安全。

圖3 專用運梁車運輸預(yù)制梁Fig.3 Special Beam Carrier Transports Precast Beams

2.2.3 喂梁

輪胎式運梁車進入施工現(xiàn)場后沿基坑邊道路運梁至架梁機下方，架梁機的起重小車縱移至輪胎式運梁車上方取梁，帶梁移至架設(shè)位，利用吊具旋轉(zhuǎn)對梁片進行調(diào)整，等待下一步架設(shè)梁片，如圖4所示。

圖4 現(xiàn)場喂梁Fig.4 Field Beam Feeding

2.2.4 牛腿及臺座調(diào)平、灌漿

現(xiàn)澆柱上的牛腿、臺座（見圖5）混凝土澆筑后對混凝土面復(fù)測標(biāo)高，對不滿足要求的進行鑿除。待牛腿面標(biāo)高到達設(shè)計標(biāo)高后采用M50 高強無收縮水泥砂漿施工30 mm 厚，調(diào)平層強度到達設(shè)計要求后方可架設(shè)預(yù)制梁。

圖5 現(xiàn)場牛腿、臺座Fig.5 On Site Corbel and Pedestal

2.2.5 吊裝預(yù)制構(gòu)件

起重小車縱移至取梁位取梁后，起重小車帶梁縱移走行到位，通過吊具旋轉(zhuǎn)調(diào)整梁片狀態(tài)（根據(jù)梁型及架設(shè)狀），起重小車落梁（確保預(yù)制構(gòu)件鋼筋卡入柱或縱梁鋼筋內(nèi)）。

⑴縱梁采用整孔吊裝施工，如圖6 所示，通過吊具縱移至牛腿上，確保縱梁下部13根直徑32 mm的鋼筋錨入柱中，確保牛腿預(yù)埋直徑32 mm 的抗傾覆精軋螺紋鋼插入縱梁預(yù)留直徑70 mm的孔洞中。

圖6 縱梁吊裝Fig.6 Longitudinal Beam Hoisting

⑵小箱梁采用整孔吊裝施工，通過吊具旋轉(zhuǎn)調(diào)整箱梁方向，落于縱梁翼緣上，確保箱梁6 根U 型箍（見圖7）套入縱梁的樹梢筋內(nèi)。

圖7 箱梁U型箍Fig.7 U-shaped Stirrup of Box Girder

⑶框架箱梁（見圖8）采用整孔吊裝施工，通過吊具旋轉(zhuǎn)調(diào)整框架箱梁方向，落于臺座上，確保框架箱梁下部19根直徑為22（20）mm的鋼筋錨入柱中，縱梁腰筋采用套筒連接并安裝錨固板（見圖9）。

圖8 框架箱梁Fig.8 Box Girder

圖9 縱梁及箱梁腰筋Fig.9 Waist Reinforcement of Longitudinal Beam and Box Girder

⑷縱梁及小箱梁精度調(diào)整均采用鋼墊片進行，鋼墊片規(guī)格為40 mm×40 mm，可選厚度包括1 mm、3 mm、5 mm、10 mm、20 mm等。

2.2.6 整體化層施工

縱梁吊裝后交替綁扎柱頭箍筋［4］和縱梁下緣腰筋，然后進行框架箱梁吊裝，吊裝后交替綁扎柱頭箍筋和縱梁上緣腰筋及框架箱梁腰筋，然后綁扎濕接縫處下部鋼筋及箍筋，再穿整體化層鋼筋（縱梁及箱梁上部受力鋼筋），最后澆筑整體化層C50 補償收縮混凝土。

2.3 施工控制要點

2.3.1 質(zhì)量控制要點

縱梁、小箱梁等預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)及安裝過程中需重視精度控制，加強施工管理，預(yù)制構(gòu)件出場外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、構(gòu)件安裝容許偏差均應(yīng)滿足國家相關(guān)裝配式施工標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計要求。

⑴梁柱所需的鋼材、混凝土、預(yù)應(yīng)力等材料進場后，需經(jīng)過試驗室核對原材料的認(rèn)證證書、材料檢驗報告、使用說明書等質(zhì)保手續(xù)，并按照頻率進行檢測，對于檢測合格后，由質(zhì)檢室下達使用通知單，準(zhǔn)予使用。

⑵夏季混凝土灌注應(yīng)避開高溫時間段?；炷磷匀火B(yǎng)護時要灑水漏灑，自動噴淋養(yǎng)護時應(yīng)全梁養(yǎng)護，不要遺漏。

⑶成立混凝土作業(yè)班，分工定人定崗，建立崗位責(zé)任制?；炷凉嘧嵭匈|(zhì)檢工程師現(xiàn)場監(jiān)督制。

⑷灌注連續(xù)進行，間歇時間不超過規(guī)范規(guī)定。⑸選擇優(yōu)質(zhì)模板，立模前進行受力檢算與檢查驗收。

⑹輸送泵現(xiàn)場布料、輸送時，受料斗保持足夠的混凝土，采取措施防止混凝土離析。混凝土采用振搗器振搗，嚴(yán)格按技術(shù)要求控制振搗時間。

2.3.2 安全控制要點

⑴建立施工的安全保證體系。成立安全組織機構(gòu)，設(shè)置專職安全工程師、工班安全檢查員負(fù)責(zé)施工過程的安全監(jiān)督。

⑵起重設(shè)備的安裝拆卸、起重吊裝需要編制專項施工方案，起重設(shè)備的操作人員要經(jīng)過專門培訓(xùn)，執(zhí)證上崗。

⑶在人員入場后由專職安全員向有關(guān)人員進行三級教育和安全技術(shù)交底，未進行安全技術(shù)交底的人員不得進行作業(yè)。

⑷作業(yè)班組進入工點施工作業(yè)前由班組長和安全員進行班前講話，交待有關(guān)今日安全注意事項。制梁場及現(xiàn)場作業(yè)班組每周一開展不少于1 h的安全活動，學(xué)習(xí)安全生產(chǎn)規(guī)章制度，總結(jié)和布置安全生產(chǎn)各項工作。

⑸定期和不定期安全檢查，堵塞事故漏洞，預(yù)防安全事故。安環(huán)部每周開展一次安全檢查，檢查的主要內(nèi)容有：查思想、查制度、查紀(jì)律、查領(lǐng)導(dǎo)、查隱患、查落實；重點檢查臨時用電、防高空墜落、防物體打擊、防交通事故等措施的落實。

⑹檢查起重吊裝前的安全防護措施是否到位，警示標(biāo)志是否設(shè)置在醒目合理的位置等。

⑺吊裝時設(shè)立安全警戒區(qū)域，遇有暴雨、雷雨、濃霧不得進行高空作業(yè)、吊裝作業(yè)等。

⑻預(yù)制梁的吊運必須穩(wěn)固，捆扎符合要求，并設(shè)專人指揮，確保安全。

⑼進行預(yù)制梁吊裝及移梁時設(shè)置專人進行安全巡查，吊裝物下嚴(yán)禁通行；架橋機走形線上嚴(yán)禁堆放物體。

⑽機具設(shè)備下班前做好覆蓋，防止機具雨淋短路。

3 研究與應(yīng)用效果

本施工方法已成功應(yīng)用于廣州某地鐵車輛段工程，預(yù)應(yīng)力梁與柱采用重載預(yù)制裝配式］預(yù)應(yīng)力梁柱體系節(jié)點施工工法，有效地保證預(yù)應(yīng)力梁與現(xiàn)澆柱的連接，施工部署明確，未出現(xiàn)返工現(xiàn)象。因工程的特殊性，吸引社會各界領(lǐng)導(dǎo)及單位重點關(guān)注，多次來項目進行實地觀摩，受到一致好評。

4 結(jié)語

在本次施工研究應(yīng)用實踐中，通過重載預(yù)制裝配式預(yù)應(yīng)力梁柱體系節(jié)點施工工法的研究，提高了工效，確保了梁柱體系節(jié)點施工的安全質(zhì)量，為該車輛段工程實施階段風(fēng)險提供了可靠的施工經(jīng)驗，為該車輛段主體結(jié)構(gòu)的預(yù)制梁架設(shè)提供技術(shù)積累。