裝配疊合整體式無(wú)柱地下車(chē)站概念設(shè)計(jì)

潘清1莫振澤1徐軍林2 閆順2許俊超2汪國(guó)良2潘正義2

(1.無(wú)錫地鐵集團(tuán)有限公司，江蘇 無(wú)錫 214125;2.中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司， 湖北 武漢　473136)

摘要：為積極相應(yīng)國(guó)家對(duì)綠色、集約、高效、環(huán)保與可持續(xù)的要求，建筑行業(yè)正在大力推進(jìn)裝配式技術(shù)發(fā)展。城市軌道交通地下車(chē)站的裝配式技術(shù)，受制于地下水的影響，目前推廣尚不普遍。提出的明挖裝配整體式無(wú)柱地下車(chē)站采用裝配整體式疊合結(jié)構(gòu)，可在富水地區(qū)、常規(guī)帶支撐基坑條件下推廣，適用范圍廣泛。該方案節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)為空腹式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)體系力學(xué)性能優(yōu)異，構(gòu)件輕量化，同時(shí)可利用空腹等空間靈活布置風(fēng)道或管線(xiàn)等，空間利用率高。車(chē)站利用大跨度結(jié)構(gòu)形式，結(jié)合建筑一體化裝修方案，達(dá)到最優(yōu)空間效果。

關(guān)鍵詞：裝配疊合整體式;無(wú)柱;地下車(chē)站

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0.引言

具備綠色、集約、高效、環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展諸多優(yōu)勢(shì)的預(yù)制裝配式地下建造技術(shù)受到國(guó)家和行業(yè)決策者的關(guān)注與青睞，一系列鼓勵(lì)促進(jìn)建筑工業(yè)化、綠色、可持續(xù)發(fā)展的政策文件相繼出臺(tái)。地下車(chē)站的建造方法主要有：明挖法、暗挖法、盾構(gòu)法及兩種或多種以上結(jié)合的混合方法等，預(yù)制裝配式地下車(chē)站結(jié)構(gòu)技術(shù)即為混合方法之一。20 世紀(jì)60年代，法國(guó)開(kāi)創(chuàng)了預(yù)制鋼筋混凝土管片裝配拱技術(shù)，并在地下車(chē)站施工中得到廣泛應(yīng)用，第一個(gè)使用該技術(shù)的車(chē)站是巴黎地下夏爾戴高樂(lè)-星廣場(chǎng)站，結(jié)構(gòu)橫截面跨度為21m。20世紀(jì)70年代，前蘇聯(lián)圣彼得堡地下修建中出現(xiàn)了真正意義上的裝配式地下車(chē)站，它利用拱承載原理，兩側(cè)過(guò)站隧道經(jīng)加固作為拱腳支撐整個(gè)單拱，上拱和側(cè)拱均預(yù)制的鋼筋混凝土塊體，采用專(zhuān)門(mén)的安裝機(jī)械嵌入到隧道切槽中。其中，1997年建成并投入使用的圣彼得堡地下奧林匹克站最具裝配式車(chē)站結(jié)構(gòu)的代表性。

國(guó)內(nèi)預(yù)制裝配式技術(shù)起步相對(duì)較晚，20世紀(jì)50年代通過(guò)引進(jìn)前蘇聯(lián)技術(shù)逐步建立了一系列裝配式混凝土建筑體系;到20世紀(jì)90年代，預(yù)制裝配式建筑逐步被現(xiàn)澆建筑體系取代;進(jìn)入21世紀(jì)后，預(yù)制裝配式技術(shù)又迎來(lái)了新的發(fā)展契機(jī)。20世紀(jì)90年代，我國(guó)在修建秦嶺Ⅰ線(xiàn)鐵路隧道時(shí)，首次運(yùn)用了半預(yù)制襯砌施工技術(shù)，仰拱采用預(yù)制生產(chǎn)后現(xiàn)場(chǎng)拼裝，拱和墻采用現(xiàn)澆施工。

在我國(guó)大力推進(jìn)裝配式建筑的政策背景下，隨著建筑產(chǎn)業(yè)的不斷轉(zhuǎn)型升級(jí)，裝配式建筑在軌道交通行業(yè)勢(shì)必要推進(jìn)。目前長(zhǎng)春地鐵、無(wú)錫地鐵、深圳地鐵、濟(jì)南地鐵等均進(jìn)行了裝配式地下車(chē)站的應(yīng)用。

目前國(guó)內(nèi)地鐵采用的裝配式結(jié)構(gòu)有全預(yù)制裝配式、疊合裝配式等多種型式，其中疊合裝配式又分為圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)疊合、主體結(jié)構(gòu)預(yù)制與現(xiàn)澆疊合等多種形式。

在無(wú)錫地鐵采用的裝配整體式地下車(chē)站，能夠滿(mǎn)足適用于富水地區(qū)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)置內(nèi)支撐體系的常用條件，使得裝配式方案的設(shè)計(jì)不受地質(zhì)條件、圍護(hù)結(jié)構(gòu)支撐方案的影響，同時(shí)也不受結(jié)構(gòu)型式的影響。其節(jié)點(diǎn)采用新型環(huán)扣式節(jié)點(diǎn)連接方案，有效解決了各預(yù)制構(gòu)件之間有效連接問(wèn)題，降低了構(gòu)件制作精度要求。

在既有裝配整體式技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出了裝配疊合整體式無(wú)柱地下車(chē)站的概念設(shè)計(jì)，將該技術(shù)進(jìn)行了推廣與提升，并對(duì)大跨度無(wú)柱車(chē)站的設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)理念進(jìn)行了創(chuàng)新。

1.設(shè)計(jì)理念

無(wú)柱地下車(chē)站具有視野開(kāi)闊、裝修方案靈活多變的優(yōu)勢(shì)，自帶“地標(biāo)車(chē)站”、“網(wǎng)紅車(chē)站”屬性，近年來(lái)深受乘客和各地業(yè)主方的青睞。無(wú)柱車(chē)站的主要優(yōu)點(diǎn)有:

(1)功能引導(dǎo)性強(qiáng)，確保了軌道交通建筑空間的完整性，對(duì)建筑空間視線(xiàn)可達(dá)性和引導(dǎo)更為高效、便捷。

(2)空間效果好，可以很好的解決站廳、站臺(tái)公共區(qū)域視線(xiàn)阻擋問(wèn)題，空間一致性強(qiáng)，形成良好的空間形態(tài)，給乘客以無(wú)比舒適的空間感受，提升車(chē)站建筑品質(zhì)。

考慮將地下車(chē)站設(shè)計(jì)的主要專(zhuān)業(yè)充分融合，既滿(mǎn)足各專(zhuān)業(yè)的功能需求，同時(shí)達(dá)到各專(zhuān)業(yè)方案均為最優(yōu)設(shè)計(jì)。

借鑒橋梁大跨結(jié)構(gòu)(空腹拱橋、斜腿鋼構(gòu)橋)，結(jié)構(gòu)體系力學(xué)性能優(yōu)異，構(gòu)件輕薄。通過(guò)對(duì)全新無(wú)柱地下車(chē)站體系的力學(xué)行為進(jìn)行分析，研究結(jié)構(gòu)體系的力學(xué)行為特性，優(yōu)化結(jié)構(gòu)形狀。

結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件可形成特殊空間通道，該空間的設(shè)計(jì)布局、充分利用，是建筑設(shè)計(jì)的直接前提。合理的功能布局、相宜的裝修方案，將收到事半功倍的效果。

2.建筑設(shè)計(jì)方案

結(jié)合裝配式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行建筑、裝修以及管線(xiàn)等的一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)裝配式結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)預(yù)留預(yù)埋;采取針對(duì)同一構(gòu)件的包容性預(yù)留預(yù)埋方案，包含預(yù)留點(diǎn)位、預(yù)埋件以及連接方式;采用空間裝飾設(shè)計(jì)一體化的手法去打造極具現(xiàn)代感和創(chuàng)新的裝配整體式地下車(chē)站的室內(nèi)空間設(shè)計(jì)，與現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)電共同配合布置各個(gè)機(jī)電管線(xiàn)的定位來(lái)實(shí)現(xiàn)和配合完成無(wú)柱車(chē)站最終的裝飾一體化設(shè)計(jì)。如圖1所示。

圖1 裝配疊合整體式無(wú)柱地下車(chē)站效果圖

3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

裝配疊合整體式無(wú)柱地下車(chē)站，在車(chē)站主體結(jié)構(gòu)采用裝配整體式結(jié)構(gòu)，地下兩層無(wú)柱單跨疊合裝配式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，頂、中、底板與側(cè)墻形成閉合框架，底、中、頂板設(shè)計(jì)為梁板體系。主體結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)間設(shè)置柔性防水層，形成復(fù)合墻結(jié)構(gòu)。如圖2所示。

圖2 裝配疊合整體式無(wú)柱地下車(chē)站結(jié)構(gòu)型式

為了保證結(jié)構(gòu)后期使用過(guò)程中的防水效果，車(chē)站裝配方案采用裝配整體式結(jié)構(gòu)方案，車(chē)站結(jié)構(gòu)均采用濕接頭，主體框架結(jié)構(gòu)采用預(yù)制構(gòu)件+現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相結(jié)合的疊合構(gòu)件方案，通過(guò)預(yù)制構(gòu)件外層現(xiàn)澆混凝土形成整體性強(qiáng)的結(jié)構(gòu)，確保在使用過(guò)程中結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。防水方案采用結(jié)構(gòu)外全包防水+裝配式整體式結(jié)構(gòu)自防水，預(yù)制構(gòu)件間采用細(xì)部節(jié)點(diǎn)方案。

4.主要?jiǎng)?chuàng)新

采用空間裝飾設(shè)計(jì)一體化的手法去打造極具現(xiàn)代感和創(chuàng)新的裝配整體式地下車(chē)站的室內(nèi)空間設(shè)計(jì)，與現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)電共同配合布置各個(gè)機(jī)電管線(xiàn)的定位來(lái)實(shí)現(xiàn)和配合完成無(wú)柱車(chē)站最終的裝飾一體化設(shè)計(jì)。

利用裝配疊合整體式及新型大跨度設(shè)計(jì)方案，提供全新的無(wú)柱地下車(chē)站設(shè)計(jì)、施工方法，解決富水地區(qū)裝配式無(wú)柱車(chē)站的推廣受限的問(wèn)題;全預(yù)制構(gòu)件采用空腔型式，構(gòu)件輕量化，可有效降低工程造價(jià);提出裝配整體式無(wú)柱地下車(chē)站新型構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)，解決構(gòu)件之間的有效連接問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)免模板施工，滿(mǎn)足車(chē)站施工階段及使用階段的受力要求。

5.結(jié)論與建議

該明挖裝配整體式無(wú)柱地下車(chē)站成套技術(shù)可在富水地區(qū)、常規(guī)帶支撐基坑條件下推廣，適用范圍廣泛。提出的裝配式地下車(chē)站技術(shù)，極大減少現(xiàn)場(chǎng)支模及鋼筋綁扎工序，現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)量比現(xiàn)澆車(chē)站大幅減少，施工垃圾及粉塵大幅減少，機(jī)械化作業(yè)程度高、現(xiàn)場(chǎng)人工需求小，降低用工成本和安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，有效減少施工對(duì)城市環(huán)境的不良影響，縮短工期，減少地鐵施工對(duì)城市交通的影響。

該裝配式地下車(chē)站技術(shù)符合綠色智能建造發(fā)展理念，預(yù)制構(gòu)件可實(shí)現(xiàn)工廠標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，質(zhì)量控制有保障，綠色、節(jié)能、低碳、環(huán)保、高效、智能，有利于節(jié)約資源能源、提升勞動(dòng)生產(chǎn)效率、促進(jìn)建筑業(yè)與信息化工業(yè)深度融合，促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，社會(huì)效益顯著。