嚴(yán)寒地區(qū)森林高鐵站房施工組織探討

張魁杰，潘大海，谷學(xué)峰

（1.中鐵建設(shè)集團有限公司，北京 100040；2.長吉城際鐵路有限責(zé)任公司，吉林 長春 130032）

0 引言

隨著我國高速鐵路的快速發(fā)展，一批批有代表性的高鐵站房建設(shè)而成，為廣大旅客出行帶來了極大的便利。目前高鐵站房的建設(shè)工期均很緊張，且位于東北的站房建設(shè)要面臨冬期施工，如何保質(zhì)保量并快速組織東北嚴(yán)寒地區(qū)森林高鐵站房建設(shè)，為振興東北發(fā)展提供動力成為主要課題。本文通過對東北嚴(yán)寒地區(qū)森林高鐵站房施工組織特點研究，采取有效冬期施工措施，合理組織施工順序，為類似工程提供參考。

1 工程簡介

長白山站房位于長白山腳下二道白河鎮(zhèn)，境內(nèi)森林密布，美譽森林高鐵站房，是集鐵路、公交等多種交通方式于一體的地上、地下 4 層立體綜合大型交通樞紐。長白山站房效果如圖 1 所示。

圖1 長白山站效果圖

長白山站房為新建敦化至白河鐵路線上規(guī)模最大的站房，總規(guī)模為 56 692 m2，最高聚集人數(shù) 2 000 人。旅客進出站流線為上進下出，分高架站房和線側(cè)站房，共有 5 層，地下 1 層，地上 4 層。地下 1 層中央部位為出站地道及出站廳，出站廳東西兩側(cè)為旅客衛(wèi)生間及設(shè)備用房。出站廳南側(cè)為出站通道，通往地面廣場及南側(cè)市政廣場。地上 1 層與站臺層平齊，線側(cè)站房中間部分設(shè)置進站口和集散大廳，東西兩側(cè)布置旅客衛(wèi)生間、商務(wù)候車、商業(yè)開發(fā)及設(shè)備用房，站臺層設(shè)置了落客平臺，與市政道路連通。地上 2 層為站臺層夾層：在線側(cè)站房集散大廳左右兩側(cè) 4.500 m 標(biāo)高合理利用空間高度設(shè)置了輔助用房夾層，主要布置車站辦公和設(shè)備用房。地上 3 層為高架候車層：為高架候車大廳，大廳東西兩側(cè)為進站安檢區(qū)、旅服用房、母嬰候車、旅客衛(wèi)生間等，南側(cè)布置進站口，進站口東西兩側(cè)布置售票廳、預(yù)留旅服空間。高架層設(shè)置了落客平臺，通過匝道與市政道路連通。地上 4 層為高架夾層：在高架候車大廳東西兩側(cè)，主要布置設(shè)備用房及部分商業(yè)開發(fā)。

通廊及站房基礎(chǔ)采用柱下聯(lián)合承臺樁基+構(gòu)造筏板，主體結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，樓面大跨度梁采用緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力框架梁。屋面采用空間三角管桁架結(jié)構(gòu)體系鋼結(jié)構(gòu)屋蓋。順線路柱網(wǎng)為 3 跨，18 m+60 m+18 m，垂直線路跨度基本為 21.5 m。

長白山站場工程有柱雨棚投影面積 17 806 m2，無柱雨棚投影面積 8 886 m2。車站站臺 5 臺 12 線。

2 工程所在地氣象特征

本項目所在地，冬期漫長凜冽，夏季短暫溫涼，春季風(fēng)大干燥，秋季多霧涼爽。年平均氣溫在 -7 ℃ 至3 ℃，7 月份平均氣溫不超過 10 ℃，1 月份最冷，月平均氣溫 -20 ℃左右，最低氣溫曾出現(xiàn)過 -44 ℃。無霜期 100 d 左右。年降水量 700 ～1 400 mm，6～9 月份降水占全年降水量的 60 %～70 %。氣候的主要特點是云霧多，風(fēng)力大，氣壓低。按當(dāng)?shù)匾酝こ探?jīng)驗，施工黃金期一般在每年 4 月中下旬至 10 月中上旬，年有效施工工期不足 6 個月。

3 工程難點

3.1 交叉施工組織難度大

由于站房開工之初，站前單位地下通廊尚未施工完成，通廊及出站樓扶梯結(jié)構(gòu)及通廊回填制約著高架站房施工。高架站房一端與原始森林相連，一端與側(cè)式站房相連接。高架站房兩側(cè)為正在施工中站場路基工程。側(cè)式站房與市政廣場緊接，開工時，市政廣場區(qū)域為原始森林，尚未砍伐，無可用臨時場地。處于關(guān)鍵線路上的工程，環(huán)環(huán)相扣，互相制約。要求總包單位協(xié)調(diào)建設(shè)單位綜合組織站房、站場、雨棚、市政廣場各項工程，合理安排施工順序和臨時場地，保證各項工程按期完成。

3.2 工期緊任務(wù)重

新建敦化至白河鐵路站房工程由于前期各種原因，業(yè)主招標(biāo)相對滯后半年，開工日期為 2020 年 4 月初，竣工日期為 2021 年 10 月底，總工期 18 個月。由于受冬季嚴(yán)寒天氣影響，除去冬休無法施工時間約 5 個月，實際可用工期僅剩余 13 個月。根據(jù)敦白高鐵整體施組要求，2021 年 8 月初開始聯(lián)調(diào)聯(lián)試，在 2021 年 10 月底開始試運營。也就要求在 2021 年 7 月底完成站場區(qū)域所有工程量，即有柱雨棚、無柱雨棚的結(jié)構(gòu)、雨棚屋面、雨棚裝修、站臺面鋪裝及高架站房的外封閉工作。

根據(jù)工期總體情況，項目確定了 2020 年工期目標(biāo)：完成基礎(chǔ)工程、主體結(jié)構(gòu)、站房屋面鋼結(jié)構(gòu)、站場雨棚樁基及承臺基礎(chǔ)、雨棚鋼結(jié)構(gòu)、雨棚金屬屋面。2021 年工期目標(biāo)：完成金屬屋面工程、幕墻工程、砌筑工程、內(nèi)裝修工程、機電安裝工程、站臺面鋪貼、雨棚裝飾裝修工程。

3.3 冬期施工難度大

項目地處長白山山區(qū)，正常年份 10 月中旬即進入冬期施工，4 月中旬方可解除冬施。在冬期涉及混凝土工程、砌筑工程、鋼結(jié)構(gòu)工程、屋面工程、裝飾裝修工程、機電安裝等專業(yè)，如何確保冬期各分項工程施工質(zhì)量，是確保工程能否順利完成的關(guān)鍵。

3.4 森林防火要求高

長白山站位于長白山原始森林保護區(qū)，工地周邊植被繁茂，工點距離原始森林區(qū)域最近距離僅有 20 m，由于施工作業(yè)的特殊性，電焊動火作業(yè)頻繁，稍有不慎即有可能釀成重大火災(zāi)事故。施工全過程如何保證長白山地區(qū)連續(xù) 59 年無重大森林火災(zāi)，是一項嚴(yán)重的消防考驗。

3.5 鋼結(jié)構(gòu)安裝難度大

建筑雙曲面造型流暢順滑，雙曲面屋面鋼結(jié)構(gòu)采用空間三角管桁架相貫線切割，精度控制要求高?，F(xiàn)場場地非常狹窄，吊裝困難，節(jié)點構(gòu)造比較復(fù)雜，現(xiàn)場焊接量大。鋼結(jié)構(gòu)最大跨度 60 m，如何確保整體提升安全性，難度較大。

4 施工部署

4.1 總體部署

根據(jù)上述工期節(jié)點，以保證聯(lián)調(diào)聯(lián)試工期為主線，站場內(nèi)工程與側(cè)式站房工程平行施工，站場內(nèi)工程、側(cè)式站房工程分別組織流水施工。

分析得出關(guān)鍵線路一站場內(nèi)工程：高架站房樁基施工→高架站房混凝土結(jié)構(gòu)施工→高架站房屋面鋼結(jié)構(gòu)→高架站房外幕墻及金屬屋面施工→站場無柱雨棚鋼結(jié)構(gòu)→站場無柱雨棚金屬屋面→站臺面鋪貼→雨棚、進出站樓扶梯及出站地道裝修→站臺、雨棚及地道靜態(tài)驗收→聯(lián)調(diào)聯(lián)試→試運營→正式開通。

關(guān)鍵線路二側(cè)式站房：側(cè)式站房樁基→側(cè)式站房基坑防護、土方開挖→側(cè)式站房混凝土結(jié)構(gòu)施工→側(cè)式站房屋面鋼結(jié)構(gòu)→側(cè)式站房外幕墻及金屬屋面施工→側(cè)式砌筑結(jié)構(gòu)施工（優(yōu)先施工四電機房）→站房室內(nèi)裝飾裝修→機電安裝及調(diào)試→電梯驗收、消防驗收、站房靜態(tài)驗收及單位工程竣工驗收→試運營→正式開通。

4.2 關(guān)鍵節(jié)點

4.2.1 站場內(nèi)工程（含高架站房、站臺面、雨棚、出站地道）

1）樁基礎(chǔ)施工：2020 年 3 月 10 日-4 月 30 日

2）主體結(jié)構(gòu)施工：2020 年 4 月 20 日-8 月 30 日

3）鋼結(jié)構(gòu)施工：2020 年 8 月 10 日-10 月 20 日

4）金屬屋面施工：2020 年 10 月 15 日-11 月 30 日

5）二次結(jié)構(gòu)：2020 年 9 月 1 日-2021 年 5 月 10 日（含冬休 12 月 1 日至 2021 年 3 月 15 日）

6）高架站房幕墻施工：2020 年 9 月 15 日-2021年 7 月 20 日（含冬休 12 月 1 日-2021 年 3 月 15 日）

7）無柱雨棚鋼結(jié)構(gòu)：2020 年 10 月 20 日-5 月 15 日

8）無柱雨棚金屬屋面：2020 年 5 月 15 日-7月 30 日

9）站臺面鋪貼及雨棚裝修：2021 年 5 月 15 日-7月 30 日

10）聯(lián)調(diào)聯(lián)試：2020 年 8 月 5日-10 月 30 日

按照基礎(chǔ)、主體、裝修、調(diào)試的施工順序，先保高架站房，后施工雨棚的施工整體順序組織施工（見表 1）。

表1 站場內(nèi)工程工期計劃

4.2.2 側(cè)式站房工程

1）樁基礎(chǔ)施工：2020 年 3 月 10 日-4 月 30 日

2）主體結(jié)構(gòu)施工：2020 年 4 月 20 日-9 月 30 日

3）鋼結(jié)構(gòu)施工：2020 年 10 月 1 日-2021 年 5 月30 日（含冬休 2020 年 12 月 1 日-2021 年3 月 15 日）

4）金屬屋面施工：2021 年 6 月 1 日-2021 年7 月 30 日

5）二次結(jié)構(gòu)：2020 年 10 月 1 日-2021 年 7 月 30 日（含冬休 12 月 1 日-2021 年 3 月 15 日）

6）側(cè)式站房幕墻施工：2021 年 3 月 15 日-2021年 9 月 30 日（含冬休 12 月 1 日-2021 年 3 月 15 日）7）室內(nèi)裝飾裝修：2021 年 7 月 1 日-10 月 30 日8）靜態(tài)驗收：2021 年 11 月 1 日

按照基礎(chǔ)、主體、裝修、調(diào)試的施工順序，與高架站房同步施工，具體工期計劃如表 2 所示。

表2 側(cè)式站房工程工期計劃

4.3 各階段施工部署

4.3.1 樁基礎(chǔ)、土方階段施工部署

根據(jù)站房關(guān)鍵工期計劃，樁基礎(chǔ)在冬期施工，如何保證樁基冬期施工質(zhì)量，需要做好冬期施工方案。項目部重點從樁基、土方以及各項資源組織，提前策劃，在搶開工的同時保證冬期施工質(zhì)量。

1）攪拌站改造：由于二道白河鎮(zhèn)攪拌站資源相對匱乏，雖然選擇當(dāng)?shù)鼐C合實力最強的一家攪拌站，但是仍然不具備冬期施工條件，所以需要對攪拌站進行冬期施工改造。包括增設(shè)鍋爐供熱改造，增加料棚暖封閉措施，混凝土運輸罐車安裝保溫棉衣等措施。

2）樁頂混凝土防凍措施：因長白山地區(qū)凍土深度約 2 m，設(shè)計樁頂標(biāo)高均在凍土層范圍內(nèi)，為確保樁頂混凝土不受凍，施工過程中首先清理干凈地表積雪，然后將樁頂區(qū)域 3 m 寬范圍內(nèi)凍土層進行保溫材料換填，在樁基混凝土澆筑完成后及時對空孔進行保溫棉被填塞，防止樁頂混凝土受凍。

3）冬施技術(shù)準(zhǔn)備：編制針對樁基冬期施工方案，冬期施工前，對施工管理人員和工人進行一次全面的培訓(xùn)和交底工作，安排專人測溫，按要求做好測溫記錄。試驗室加強對混凝土攪拌站的交底，明確冬施時間、冬施部位以及冬施質(zhì)量技術(shù)要求，提前對冬施混凝土等進行試配，確定配合比及外加劑選型等。

4）樁基整體施工順序：依據(jù)關(guān)鍵工期計劃，并根據(jù)場地移交情況、旋挖鉆機、勞動力數(shù)量等綜合考慮，確定施工中以站房樁基為主，雨棚樁基為輔的施工總體順序，站房樁基施工中，按照先施工高架站房后施工側(cè)式站房的順序安排，樁基階段施工順序圖，如圖 2 所示。

圖2 樁基階段施工順序圖

5）長白山站深基坑邊坡支護形式原設(shè)計為噴錨支護，考慮支護階段尚處于冬季，受低溫影響對噴錨強度不利、制約施工進度。項目部通過與設(shè)計單位溝通將原有支護形式變更為綠色裝配可回收式護坡體系，施工方便且安全可靠。

4.3.2 主體階段施工部署

站房工程與站場工程、雨棚工程、站前廣場交叉施工，相互干擾，但是長白山站房地處原始森林腹地，站房前后為原始森林保護區(qū)。全場幾乎無臨時施工場地。

1）臨設(shè)場地策劃：請建設(shè)單位協(xié)調(diào)站前施工單位，在站場區(qū)域內(nèi)即高架站房的兩側(cè)各 40 m 范圍內(nèi)策劃臨設(shè)加工場地，待主體結(jié)構(gòu)施工完成后再交由站前單位施工路基及站臺墻等。

其中 2020 年 3 月 14 日至 2020 年 5 月 1 日，由站前單位負責(zé)此區(qū)域路基回填施工。

2020 年 5 月 1 日至 2020 年 8 月 30 日，由站房施工單位做為主體結(jié)構(gòu)臨時材料加工場地及半成品堆場使用。

2020 年 9 月 1 日至 2020 年 9 月 30 日，站房施工單位施工此區(qū)域的雨棚柱獨立承臺基礎(chǔ)及進站樓梯結(jié)構(gòu)，此時該區(qū)域場地按高速場、普速場逐步移交給站前施工單位。主體階段臨設(shè)場地布置圖，如圖 3 所示。

圖3 主體階段臨設(shè)場地布置圖

2）現(xiàn)場道路規(guī)劃：站房工程施工材料多，道路是否通暢決定著站房施工的整體進度。沿站房周圈設(shè)置環(huán)形硬化道路，且在正線上做非硬化道路，打通高架站房兩側(cè)，方便材料運輸。且站房工程在施工過程中各種檢查多，迎檢任務(wù)非常重，合理安排迎檢道路與現(xiàn)場施工道路分開設(shè)置，迎檢道路做到常態(tài)化管理，施工與迎檢兩不誤。

3）在塔吊布置中，塔吊分別布置在站房兩側(cè)，按照吊次、覆蓋范圍，共計布置 6 臺塔吊，型號為 XGT7022-12S 型（70 m 臂）。塔吊平面布置圖，如圖 4 所示。

圖4 塔吊平面布置圖

4）在高架站房施工策劃中，本工程高架站房下方設(shè)計有出站地道，由站前單位負責(zé)施工，站房開工時，站前單位僅將出站地道的主洞身施工完成，出站樓梯尚未施工，高架站房無法正常施工。為了確保高架站房兩翼鋼結(jié)構(gòu)及高架站房幕墻施工節(jié)點，策劃先施工高架站房兩翼混凝土結(jié)構(gòu)（整體 2 層局部 3 層），確保站房屋面鋼結(jié)構(gòu)能及時插入施工，進而為高架站房幕墻提供工作面。待站前單位的出站樓梯施工完成移交工作面后，再后補中間高架候車區(qū)樓板梁結(jié)構(gòu)，為中間區(qū)域屋面鋼結(jié)構(gòu)提供工作面。高架站房施工順序示意圖，如圖 5 所示。

圖5 高架站房施工順序示意圖

5）屋面鋼結(jié)構(gòu)施工策劃：根據(jù)高架站房混凝土結(jié)構(gòu)施工順序，屋面鋼結(jié)構(gòu)選擇兩翼整體吊裝+中間區(qū)域整體提升的施工方案，即兩翼鋼結(jié)構(gòu)采用地面拼裝+整體吊裝施工方案，中間區(qū)域采用樓面整體拼裝+整體提升方案。

在兩翼結(jié)構(gòu)施工完成后，及時調(diào)整現(xiàn)場平面布置，逐步縮小站房主體結(jié)構(gòu)的臨時占用場地，調(diào)整給鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)做為拼裝場地，同時考慮鋼結(jié)構(gòu)總量約 8 000 余 t，策劃在場外臨時租賃材料堆場約 1.2 萬 m2，確保材料能夠提前進場。鋼結(jié)構(gòu)施工方案示意圖，如圖 6 所示。

圖6 鋼結(jié)構(gòu)施工方案示意圖

6）在雨棚施工策劃中，無柱雨棚位于高架站房兩側(cè) 36 m 區(qū)域，無柱雨棚的結(jié)構(gòu)及金屬屋面施工為站場區(qū)域關(guān)鍵線路上關(guān)鍵工作。該區(qū)域前期作為臨設(shè)材料堆場及加工場，在高架站房兩翼鋼結(jié)構(gòu)吊裝區(qū)完成后，及時移交場地施做該區(qū)域無柱雨棚基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)、金屬屋面（見圖 7、圖 8）。

圖7 無柱雨棚平面位置示意圖

圖8 無柱雨棚剖面示意圖

因為高架站房幕墻施工腳手架搭設(shè)在無柱雨棚結(jié)構(gòu)上，為確保無柱雨棚金屬屋面施工工期，將無柱雨棚以縱向天溝為界，沿橫向分成兩個施工區(qū)。先施工遠離幕墻側(cè)金屬屋面，靠近高架站房幕墻區(qū)域待幕墻施工完成后再行施工，如圖 9 所示。

圖9 無柱雨棚金屬屋面施工分區(qū)圖

4.4 森林防火

由于長白山站地處長白山原始森林腹地，施工全過程中，項目部始終將森林消防防火工作列為重點工作。逐級與各施工隊簽訂森林消防防火安全責(zé)任協(xié)議，堅決執(zhí)行“1121”動火制度，并嚴(yán)格按照 GB 50720-2018《建筑工程施工現(xiàn)場消防安全技術(shù)規(guī)范》編制《施工現(xiàn)場臨時用水方案》［2］。根據(jù)長白山站不同的施工階段，現(xiàn)場主要設(shè)置室內(nèi)臨時消火栓、室外臨時消火栓系統(tǒng)與分散滅火器及消防器材箱多措并舉的消防系統(tǒng)。其中室內(nèi)臨時消火栓、室外臨時消火栓管道圍繞現(xiàn)場成多重環(huán)狀布置，誓保長白山地區(qū) 60 年連續(xù)無重大森林火災(zāi)發(fā)生，臨時消防平面布置圖，如圖 10 所示。

圖10 臨時消防平面布置圖

5 結(jié)語

長白山站房建設(shè)因地制宜，采取有效冬期施工措施，合理組織施工順序，通過“保主體、強穿插、趕站場”的總體施工思路，在保主體及強穿插方面，項目提出各項資源早招標(biāo)、早進場的思路，確保站房施工各專業(yè)工序間零銜接。同時按照站房施工站場優(yōu)先的原則，項目部從樁基、主體階段即把所有施工資源重點偏向高架站房施工，同時優(yōu)先施工高架站房兩翼確保鋼結(jié)構(gòu)及時插入，為后續(xù)外幕墻、金屬屋面提前插入施工提供必要條件。在 13 個月有效施工工期內(nèi)，完成了 3 萬 m2的站房建筑，2.6 萬 m2站臺雨棚工程，確保了敦白鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試和開通的工期，為類似鐵路站房建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗。Q