长春地铁2号线建设街站为地下2层双跨岛式车站, 车站长179m, 其中现浇段位于车站两端, 总长度为58.2m, 现浇段车站主体宽度22.3～23.4m, 站台宽度为10.5m, 采用明挖法施工;预制装配段位于车站中部, 总长度为118m;预制装配段车站主体宽度为20.5m, 高度为17.45m, 环宽2m, 沿车站纵向共布置59环;其中标准环为51环, 出入口环为8环;车站向东连接文化广场站、向西连接解放桥站。两端区间采用盾构法施工, 装配段结构设计形式:每环宽度2m, 由7块预制块组成 (图纸编号A、B、C、D、E) 共59环, 重量分别为37.6, 39.5, 31.0, 48.3t与54.3t;楼板设备孔洞多且不规则, 采用现浇结构;口部采用预制洞口环梁的结构形式。本文以此工程为例, 对预制装配式地铁车站施工技术进行分析和探讨。图1为装配结构效果。

依据中冶地勘岩土工程有限责任公司提供的《长春地铁2号线一期工程建设街站岩土工程详细勘察报告》, 工程地质和水文地质概况如下。

1) 车站及区间主要穿越杂填土层: (1) -1层粉质黏土; (2) -2层粉质黏土; (2) -3层粉质黏土。

2) 场地内存在2层地下水, 第1层为孔隙潜水, 第2层为泥岩裂隙水。本场地未见砂层, 浅层承压水缺失。1层地下水在勘测期间地下水埋深2.60～4.70m, 高程213.00～234.96m。2层泥岩裂隙水含水层岩性为全、强、中风化泥岩, 赋存于泥岩裂隙内, 主要接受上部孔隙水及侧向的径流补给, 排泄方式主要为相对含水层中的径流形式及人工开采。

通过分析已经建成投入使用的预制装配式地铁站的施工情况, 主要包括以下内容。

1) 深基坑开挖基坑挖掘采取的主要措施为纵向分层、横向分段, 按照设计图纸的要求对基坑土方进行挖掘。

2) 锚索支护基坑开挖结束以后, 及时对基坑进行锚索支护, 通过采用外拉锚的形式可以在拼装作业期间提供1个敞开的施工空间, 另外采用这种结构可以防止下雨等外在因素给基坑的安全性和完整性造成影响。

3) 预制构件拼装完成锚索支护施工后, 紧接着开展拼装预制构件工作, 使用的主要形式为连贯式作业, 从而使施工的连续性得到保证。

预制装配式地铁站的拼装形式主要有2种, 即通缝式和错缝式。该车站在施工时主要使用的拼装形式为通缝式, 在开展通缝式拼装施工时, 应及时处理底板构件不同步的问题, 因此实现对测量工作的科学管理, 从而合理地回避错台问题。对预制构件的错峰情况和通缝情况进行科学模拟, 使其全部符合设计要求。

预制装配式地铁站施工时, 拼装预制构件的顺序主要有2种, 分别是成环拼装和梯次拼装。施工时, 使用成环拼装对顶板和侧墙进行施工会导致互相干扰, 梯次拼装很好地解决了这一问题, 使顶板、侧墙和底板实现了有效的独立拼装, 而不会出现任何互相干扰, 使台阶式流水作业得到有效实现, 使拼装的速度不断提高。经过科学对比, 使用梯次式拼装是预制构件拼装的最佳形式。

经过对龙门式起重机的性能进行限制, 使龙门式起重机的安装精准度和速度都满足设计标准。龙门式起重机共设计5个档位, 在速度最快时, 可以达到5m/min的速度。在吊运预制构件时, 也可以使用这样的档位进行施工。在吊运速度最慢时, 每分钟可以达到1m左右, 安装的精度保持在3mm以内, 因此预制试件拼装可以使用该档位。

在锚索吊装过程中, 可以使用DEHA圆锥头进行操作。使用圆锥头吊装锚栓的长度和等级有许多模式, 给不同模式的钢结构预制件提供了良好的解决方法。在凹槽中进行吊装锚索, 可使预制构件的突出问题得到解决。以预制构件的结构特点和吊点位置为依托, 科学设置吊具的形式。

1) 底板在进行底板拼装时, 可以使用龙门式起重机和辅助定位装置进行操作, 优先拼装A块, 对A与A之间的纵向榫槽对接情况进行科学设置。对B块使用对称拼装的办法, 科学设置B与B之间的纵向榫槽对接和B与A之间的环向榫槽对接。

2) 侧墙在运输龙门式起重机时, 将吊挂和千斤顶安置在拼装设备上进行接力, 使三维得到科学定位。

3) 顶板对龙门式起重机进行分块安置和运输, 在拼装设备的千斤顶和顶部平台上进行合龙, 使三维定位更加精准。

1) 线轴在预制构件上设置十字线, 使用全站仪进行严格管理, 每隔3环进行1次仔细的复核和校正。

2) 垂直度侧墙纵向和环向垂直度需要严格的管理, 在对其进行测量时, 需要使用激光垂准仪进行操作。在进行调整时, 需要使用千斤顶进行操作, 每隔1环进行1次仔细的复核和校正。

3) 构件端面累积的缝宽误差需要进行消除, 每隔3环进行1次仔细的复核和校正。

4) 接缝宽度和张拉力缝宽一定要保持在设计规定的范围内, 在对预制构件进行纠偏时, 需要使用调整张拉力大小的办法进行操作。

理论上要求基底垫层要与底板预制构件紧密连接, 预制构件的拼装精度受基底垫层施工的平整度影响。认真分析局部平整和整体平整2种方案, 最后决定使用精平条带的办法。具体的施工程序:找平→清底→预埋→施工→打磨。角钢采取纵向预埋的办法, 使用高精度水平找平。条带之间浇筑的混凝土强度要一致, 条带与混凝土之间的高度差保持在2cm左右。在进行填充时, 使用砂浆泵注射无收缩灌浆料进行施工。

从理论角度分析, 预制构件、预制构件接头和基底需要紧密联系, 通过分析拼装形式和结构特点, 需要使用后填充的办法得以完成, 解决预制装配式结构整体性的核心为注浆设备、注浆技术和填充材料的科学研发。

基底注浆施工流程如下:拆除反力架→回填底板侧壁混凝土→封堵首环基底接缝→基底注浆→循环作业。使用精平条带的办法对垫层进行施工, 两侧条带比后浇带高出2cm, 将铁质注浆管埋设好, 预制构件与填充垫层之间的缝隙使用高强度无收缩水泥砂浆材质进行填充, 该材料具有良好的流动性和强度, 使用的主要注浆设备为卧式砂浆搅拌机350型和JRD300型砂浆灌浆泵。

以实际工程为例, 分析已经竣工的预制装配式地铁站的施工情况, 根据实际情况对施工技术进行了分析和探讨, 工程取得了良好的施工效果。实践证明, 在施工过程中, 为了保证施工质量, 首先要制定详细的施工计划, 然后对预制构件的拼装形式和施工顺序进行科学设置, 并严格控制预制构件的吊运施工;在实际施工时, 要深入系统地研究基地和榫槽注浆材料、使用机械和施工技术, 通过分析工作的实际情况, 选择最佳的注浆材料和施工流程。

对专用的拼装设备和吊运设备进行科学研发, 使拼装和吊运施工开展更加顺利。在进行施工时, 需要不断完善预制装配式地铁站的施工技术, 对施工过程中遇到的施工重难点进行及时处理, 从而使我国预制装配式地铁车站施工技术不断发展和进步, 为今后的施工提供更多便利。