一种地铁明挖车站拱形无柱结构及其施工工法的制作方法

本发明涉及地铁建设，特别涉及一种地铁明挖车站拱形无柱结构及其施工工法。

（二）

背景技术：

在全国地铁施工中,明挖的地铁车站往往采用箱型框架结构体系,这种结构形式在施工时工序较多、施工复杂，且采用脚手架支撑，施工周期长。本发明针对地铁明挖车站主体结构施工复杂、周期长的问题进行研究，形成了地铁明挖车站拱形无柱结构施工工法。经验证该工法具有明显的社会效益和经济效益。

（三）

技术实现要素：

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种地铁明挖车站拱形无柱结构及其施工工法，施工方便、周期短。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种地铁明挖车站拱形无柱结构，其特殊之处在于：包括站厅层、站台层，站厅层外设置面板层，站厅层上部分别设置顶纵梁、平移装置，顶纵梁下面设置门架，门架的支架与面板层之间设置边模油缸，门架的支架与面板层的支撑壁之间设置边摸丝杠，支架内设置升降油缸，该升降油缸位于支架、站厅层底面之间。

所述的地铁明挖车站拱形无柱结构，站厅层底面与支撑壁之间设置对地丝杠，站台层底面设置混凝土回填层，面板层上设置边摸通梁。

所述的地铁明挖车站拱形无柱结构，站台层设置辅助支撑，面板层上分别设置工作窗、边摸总成。

所述的地铁明挖车站拱形无柱结构，面板层与门架之间设置模板支撑立柱。

所述的地铁明挖车站拱形无柱结构的施工工法，包括以下步骤：

施工准备；

台车位置放样及轨道定位：在中板场地组装模板台车，同时进行台车定位放样；

台车拼装；

台车复核、台车固定；

台车清尘、涂刷脱膜剂；

顶板、侧墙钢筋绑扎；

顶外模及堵头模板就位固定；

浇筑混凝土；

混凝土养护。

所述的地铁明挖车站拱形无柱结构的施工工法，浇筑混凝土之前进行防水施工。

所述的地铁明挖车站拱形无柱结构的施工工法：

台车位置放样及轨道定位：在中板场地组装模板台车，同时进行台车定位放样，放出中线、标高控制点及车行走轨道线，按照台车图纸尺寸沿车站中线向两侧定出台车行车轨道线，在轨道线上铺设 12-17cm 高的枕木并在其上架设钢轨型号为 40-45kg/m重轨；

台车拼装：

1)台车在拼装前根据台车设计图纸及说明书检查台车各部件及配件的质量、性能及尺寸符合要求，并对大型部件编号自下而上拼装台车，台车必须一次拼装完成；

2) 利用吊车将主动轮架和从动轮架分别放在已铺好的轨道上;

3) 提前组装好台车的主骨架及次骨架，吊装在底纵梁相应位置并固定，再安装骨架间连接部件，保证骨架之间安装牢固;

4) 安装机电行走装置、升降液压油缸、顶纵梁和其余支撑部件;

5)将台车模板依次编号，首先安装顶部模板，后对称安装侧墙模板,模板安装经调整后，表面光滑、平整、接缝处无错台、几何尺寸符合设计要求;

6)安装附件，栏杆、踏梯和工作平台、堵头板压条;

7)检查所有紧固螺栓及各部件连接牢固，空载试车，检查机电行走装置和液压升降系统工作是否正常，并试验台车各种动作是否灵活准确到位;

台车复核、台车固定：台车复核调整后对台车进行固定，台车定位必须和上次浇筑完成混凝土接触密实，对接缝连接处进行相应的处理避免下次浇筑时出现漏浆现象；

台车清尘、涂刷脱膜剂：台车固定后对面层模板进行打磨并且均匀的涂刷脱模剂；

钢筋绑扎：

a顶板下层钢筋绑扎 1）钢筋绑扎前应按设计要求的钢筋布置在模板上画线并拉通线控制钢筋分布、间距等； 2）先绑扎拱顶下层钢筋的主筋和分布筋，后绑扎拱顶外层的主筋和分布筋； 3）上下层钢筋之间应设置马镫筋保证上下层钢筋之间的间距、稳定性及满足混凝土浇筑时的荷载要求,

b顶板及侧墙钢筋绑扎 1）严格的按照拱形无柱体系设计图纸中配筋表进行钢筋的下料加工； 2）主筋接头采用直螺纹接头连接，并用扭矩扳手检查力矩,接头错开时不小于 35d，钢筋接头应设置在钢筋承受力较小处且应避开钢筋弯曲处，距弯曲点不小于 10d； 3）勾筋与主筋采用绑扎连接，绑扎接头受拉区不超过 25%，收压区不得超过 50%； 4）在顶板下层钢筋与侧墙内侧钢筋连接牢固后，加设水泥砂浆垫块； 5）钢筋绑扎时，靠近外围两行的交点每点都绑扎，中间部分的交点可相隔交错绑扎，双向受力钢筋必须将交点全部绑扎，绑扎时扎丝采用八字扣或交错变换方向绑扎，必须保证钢筋不位移，必要时可进行焊接, 顶外模及堵头模板就位固定:

1）拱形衬砌外模采用竹胶板与木枋支撑体系，竹胶板厚度为 1.2-1.7cm，木枋纵向间距 0.25-0.35m，竹胶板与拱部主筋间加水泥砂浆垫块，梅花形布置，在拱部模板纵向预留下料孔；

2）堵头模板与木枋支撑体系的固定，通过弯钩筋将木枋与搭接伸出的下一环主筋牢固连接，弯钩筋采用φ25 钢筋制做，预制成弯钩行，梅花形布置，将纵向木枋与主体结构相连；

浇筑混凝土:

1）混凝土机具设备到位;

2）浇筑接缝砂浆;

3）浇筑两侧墙混凝土;

4）浇筑拱部混凝土;

5）混凝土收面;

6）覆盖薄膜保湿。

所述的地铁明挖车站拱形无柱结构的施工工法：

混凝土浇筑：

1）接缝砂浆与混凝土同标号，砂浆厚度不得超过 3cm； 2）侧墙采用分层对称浇筑，层厚不得大于 50cm，拱形两层对称浇筑，层间的最长浇筑时间间隔不应大于混凝土的初凝时间； 3）混凝土塌落度边墙处控制为 18~20cm，拱部塌落度控制为 15~17cm，混凝土浇筑前，混凝土坍落度必须做到每车必测，试验员负责对当天施工的混凝土坍落度、砼温度实行抽测，现场质检员组织人员对每车坍落度测试，负责检查每车的坍落度是否符合商品混凝土小票技术要求，并做好坍落度测试纪录； 4）混凝土浇筑时，浇筑速度宜控制在每小时17-23m3左右，以防止浇筑速度过快而出现模板破裂； 5） 混凝土振捣的振捣器的移动时间不宜大于振捣器的作用半径的 1.5 倍且插入下层混凝土层的深度宜为 5cm-10cm，每个振点的振捣延续时间宜为 20-30 秒以混凝土不再沉落，不出现气泡，表面呈现浮浆为准；

6）混凝土浇筑时，设专人检查模板、支撑等稳固情况，当发现松动、变形、移动是及时进行加固处理。

所述的地铁明挖车站拱形无柱结构的施工工法，防水施工：

1）纵向施工缝防水施工工序：砼表面凿毛，凿除施工缝浮浆，然后清理基面杂物，施工双道遇水膨胀止水胶，最后涂刷水泥基结晶，2）环向施工缝防水施工工序为：对上循环施工缝表面凿毛，然后清理基面杂物，施工单道遇水膨胀止水胶，连接本环侧墙预留钢边橡胶止水带，采用热硫焊连接止水带，固定水带位置最后安装端模。

本发明的有益效果是：本发明施工工法较地铁车站其他结构无结构柱、结构梁，减少施工工序；比传统脚手架和传统模板施工方便，施工工期短，站全长238.4m的拱形无柱结构体系，只需28天即可完成；浇筑的混凝土表面光滑平整度好，空间大，造型美观；拱形顶板与侧墙同时浇筑，减少了施工缝，减小了后期渗漏水的几率。

（四）附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明车结构及定位图；

图2为本发明外层模板及支撑体系图；

图3为本发明弯钩筋的结构示意图；

图中，1面板层，2顶纵梁，3升降油缸，4平移装置，5门架，6边摸总成，7边模通梁，8边模油缸，9边摸丝杠，10对地丝杠，11混凝土回填层，12辅助支撑，13工作窗，14模板支撑立柱，15门架支撑柱，16门架辅助支撑柱，17木枋，18下料孔，19手架，20φ32 钢筋,21弯钩筋。

（五）具体实施方式

该实施例包括包括站厅层、站台层，站厅层外设置面板层1，站厅层上部分别设置顶纵梁2、平移装置4，顶纵梁2下面设置门架5，门架5的支架与面板层1之间设置边模油缸8，门架5的支架与面板层1的支撑壁之间设置边摸丝杠9，支架内设置升降油缸3，该升降油缸3位于支架、站厅层底面之间。所述的地铁明挖车站拱形无柱结构，站厅层底面与支撑壁之间设置对地丝杠10，站台层底面设置混凝土回填层11，面板层1上设置边摸通梁7。所述的地铁明挖车站拱形无柱结构，站台层设置辅助支撑12，面板层1上分别设置工作窗13、边摸总成6。所述的地铁明挖车站拱形无柱结构，面板层1与门架5之间设置模板支撑立柱14，门架5内设置门架支撑柱15、门架辅助支撑柱16，门架支撑柱15、门架辅助支撑柱16两者可以交叉或交错设置。升降油缸3、边模油缸8、边摸丝杠9、10对地丝杠10左右两侧均设置。

本发明施工方法，适用于所有地铁明挖车站主体结构施工。

工艺原理：本工法施工的地铁明挖车站顶板采用拱形结构形式，减少了框架结构柱和顶板中的结构梁。受隧道衬砌模板台车施工启发，采用自制走行式钢模板台车来施工侧墙及拱形顶板，台车长 6m，台车的拱模、侧模、底模均采用液压油缸固定支撑，各模板可调整角度伸缩升降，最大升降量为 250mm,最大横位移 120mm，以适用拱形断面施工需求。台车在收模时必须遵守先收下部模板，然后收上部模板，液压油缸千斤顶及各撑杆需保证施工时安全灵活。为满足台车面板和内支撑系统的强度和刚度需求，台车使用 8mm 的冷轧钢板作为面板层，台车拱模纵梁及行走纵梁上设置活动钢支撑，以防止台车上浮倾斜及受荷载收缩，台车采用卡轨钳进行制动固定。为保证结构尺寸满足设计要求，台车可在设计标准断面基础上加大 3～5cm。使用台车面板代替传统模板，台车固定后直接进行钢筋绑扎施工，节省了模板加工、按装、拼接的时间。钢模板刚度大，可多次重复使用。

1 施工工艺流程 施工准备→台车位置放样及轨道定位→台车拼装→台车复核台车固定→台车清尘、涂刷脱膜剂→顶板、侧墙钢筋绑扎→顶外模及堵头模板就位固定→浇筑混凝土→混凝土养护→达到设计强度 75%后，台车收模移动下一环施工。

2 施工操作要点 2.1 施工准备 待车站中板达到设计强度后，清除中板浮浆并打扫干净，设备、机械现场校检满足施工需要。技术人员熟悉图纸、准确交底，操作工人进行岗前培训。 2.2 台车位置放样及轨道定位 在中板场地组装模板台车，同时进行台车定位放样，放出中线、标高控制点及车行走轨道线，按照台车图纸尺寸沿车站中线向两侧定出台车行车轨道线，在轨道线上铺设 15cm 高的枕木并在其上架设钢轨型号为 43kg/m（重轨）。

2.3 台车拼装

1）台车在拼装前根据台车设计图纸及说明书检查台车各部件及配件的质量、性能及尺寸等符合要求，并对大型部件编号自下而上拼装台车，台车必须一次拼装完成；

2）利用吊车将主动轮架和从动轮架分别放在已铺好的轨道上； 3）提前组装好台车的主骨架及次骨架，吊装在底纵梁相应位置并固定，再安装骨架间连接部件，保证骨架之间安装牢固；

4）然后安装机电行走装置、升降液压油缸（升降油缸3）、顶纵梁2和其余支撑部件；5）将台车模板依次编号，首先安装顶部模板，后对称安装侧墙模板。模板安装经调整后，表面光滑、平整、接缝处无错台、几何尺寸符合设计要求；6）安装附件，如：栏杆、踏梯和工作平台、堵头板压条等；7）检查所有紧固螺栓及各部件连接牢固，空载试车，检查机电行走装置和液压升降系统工作是否正常，并试验台车各种动作是否灵活准确到位。

2.4 台车复核及固定

台车拼装完成后，根据设计图纸和说明书对台车的断面进行复核，对台车模板不足之处进行调整。各尺寸允许误差为台车模板起拱线偏差±10mm；拱顶标高：+10mm、-0mm；平整度：5mm；台车的中线与线路中线偏移值误差：10mm；净空各尺寸误差：+20mm、-0mm；台车复核调整后对台车进行固定，台车定位必须和上次浇筑完成混凝土接触密实，对接缝连接处进行相应的处理避免下次浇筑时出现漏浆现象。台车固定后对面层模板进行打磨并且均匀的涂刷脱模剂。

2.5 钢筋绑扎

1.顶板下层钢筋绑扎 1）钢筋绑扎前应按设计要求的钢筋布置在模板上画线并拉通线控制钢筋分布、间距等； 2）先绑扎拱顶下层钢筋的主筋和分布筋，后绑扎拱顶外层的主筋和分布筋； 3）上下层钢筋之间应设置马镫筋（纵向间距 1.5 米）保证上下层钢筋之间的间距、稳定性及满足混凝土浇筑时的荷载要求。 2.顶板及侧墙钢筋绑扎 1）严格的按照拱形无柱体系设计图纸中配筋表进行钢筋的下料加工； 2）主筋接头采用直螺纹接头连接，并用扭矩扳手检查力矩。接头错开时不小于 35d，钢筋接头应设置在钢筋承受力较小处且应避开钢筋弯曲处，距弯曲点不小于 10d； 3）勾筋与主筋采用绑扎连接，绑扎接头受拉区不超过 25%，收压区不得超过 50%； 4）在顶板下层钢筋与侧墙内侧钢筋连接牢固后，加设水泥砂浆垫块(梅花形布置 1.5×1.5m)； 5）钢筋绑扎时，靠近外围两行的交点每点都绑扎，中间部分的交点可相隔交错绑扎，双向受力钢筋必须将交点全部绑扎，绑扎时扎丝采用八字扣或交错变换方向绑扎，必须保证钢筋不位移，必要时可进行焊接。

2.6 顶外模及堵头模板的安装

1）拱形衬砌外模采用竹胶板+木枋支撑体系，安装过程中需要用到手架19，竹胶板厚度为 1.5cm，木枋17纵向间距 0.30m，竹胶板与拱部主筋间加水泥砂浆垫块，垫块间距1.5×1.5m，梅花形布置。在拱部模板纵向每隔 2m 预留一下料孔13，孔径 150mm，横向设 3 排下料孔18。外层模板外设置φ32 钢筋20。

2）堵头模板+木枋支撑体系的固定，通过弯钩筋21将木枋与搭接伸出的下一环主筋牢固连接。弯钩筋21采用φ25 钢筋制做，预制成弯钩行（见预制φ25 勾筋图），3.0×3.0m，梅花形布置，将纵向木枋与主体结构相连。

2.7 防水施工

1）纵向施工缝防水，采用双道遇水膨胀止水胶+水泥基结晶。 施工工序：砼表面凿毛（凿除施工缝浮浆）→清理基面杂物→ 施工双道遇水膨胀止水胶→涂刷水泥基结晶。

2）环向施工缝防水，采用钢边橡胶止水带+单道遇水膨胀止水胶 施工工序为：对上循环施工缝表面凿毛→清理基面杂物→施工单道遇水膨胀止水胶→连接本环侧墙预留钢边橡胶止水带，采用热硫焊连接止水带→固定水带位置→安装端模。

3）注意事项： a 防水施做前必须对混凝土基面进行处理，满足规范要求后方可进行施工。 b 钢边橡胶止水带连接必须牢固，位置准确。 c 橡胶止水胶打设必须连续，宽度满足设计要求（宽 2cm×高1cm） 。 d 防水涂料涂刷基面必须平滑、无错台，涂刷必须在无尘情况下进行，阴阳角处理满足设计要求。

2.8 混凝土浇筑及养护

1.混凝土浇筑

1）工艺流程 混凝土机具设备到位→浇筑接缝砂浆→浇筑两侧墙混凝土→浇筑拱部混凝土→混凝土收面→覆盖薄膜保湿。 2）施工步骤及控制要点 a 接缝砂浆与混凝土同标号，砂浆厚度不得超过 3cm； b 侧墙采用分层对称浇筑，层厚不得大于 50cm，拱形两层对称浇筑，层间的最长浇筑时间间隔不应大于混凝土的初凝时间； c 混凝土塌落度边墙处控制为 18~20cm，拱部塌落度控制为 15~17cm，混凝土浇筑前，混凝土坍落度必须做到每车必测。试验员负责对当天施工的混凝土坍落度、砼温度实行抽测，现场质检员组织人员对每车坍落度测试，负责检查每车的坍落度是否符合商品混凝土小票技术要求，并做好坍落度测试纪录； d 混凝土浇筑时，浇筑速度宜控制在每小时 20m3左右，以防止浇筑速度过快而出现模板破裂； e 混凝土振捣的振捣器的移动时间不宜大于振捣器的作用半径的 1.5 倍且插入下层混凝土层的深度宜为 5cm-10cm，每个振点的振捣延续时间宜为 20-30 秒以混凝土不再沉落，不出现气泡，表面呈现浮浆为准； f 混凝土浇筑时，设专人检查模板、支撑等稳固情况，当发现松动、变形、移动是及时进行加固处理。 2.混凝土养护 混凝土浇筑完毕后，应按施工技术方案及时采取有效的养护措施，并符合下列规定： 1）应在浇筑完毕后 12h 以内对混凝土加以覆盖并保湿养护； 2）混凝土养护时间对掺用缓凝行外加剂或有抗渗要求的混凝土，养护时间不得少于 14天； 3）浇水次数应能保持混凝土处于湿润状态； 4）采用塑料布薄膜覆盖混凝土，其敞露的全部表面应覆盖严密，并保持塑料布内有凝结水。冬季施工时应按规范要求覆盖保温措施； 5）在混凝土达到设计要求强度前，不得上人和堆载。

2.9 收模准备一下环

待混凝土达到设计强度 75%后，液压油缸降压收模，台车移动准备下一环施工准备。

3社会效益： 明挖车站拱形无柱结构施工工法采用自制走行式钢模板台车，较传统脚手架和模板施工节省人工、成本及工期，浇筑的混凝土施工缝少，表面平整度好，空间大，造型美观。对周边建筑和人员未造成不良影响，周边单位反映良好，得到业主高度认可取得了较好的社会效益。

4经济效益

以长 238 米，净跨 16.4 米的地铁明挖车站进行分析。 1、使用传统脚手架、模板每平方价格平均为 125 元（含人工） 。整个车站成本 487900 元。用自制走行式钢模板台车价格 65 万元，一个车站施工结束后剩余价值 40 余万元，使用成本为 25 万元。共计可节约 237400 元。 2、采用了模板台车减少了搭设脚手架和模板的时间，每环施工时间减少 2天，共循环40 循环，共计节省时间80天。