城市軌道交通綠色與安全建造技術(shù)國家工程研究中心于2016年由國家發(fā)改委批復(fù)建設(shè)（發(fā)改辦高技[2016]581號），2021年12月國家統(tǒng)一優(yōu)化整合后納入國家發(fā)改委研究機(jī)構(gòu)新序列進(jìn)行管理(發(fā)改辦高技[2021]1022號)，是國內(nèi)城市軌道交通領(lǐng)域唯一一家從事綠色與安全建造技術(shù)研究的國家級工程研究中心。工程研究中心由北京城建設(shè)計發(fā)展集團(tuán)股份有限公司牽頭,采用“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同創(chuàng)新模式,聯(lián)合北京交通大學(xué)、清華大學(xué)和南京地鐵集團(tuán)等3家國內(nèi)行業(yè)優(yōu)勢單位共同建設(shè)。

地下工程積木世界

技術(shù)起源

創(chuàng)新技術(shù)起源于一個寒冷的世界，中國的東北地區(qū)長春市，冬季冰天雪地，最低氣溫可達(dá)-25 ℃，工程建設(shè)冬歇期4-6個月，需要想辦法解決寒冷季無法施工的問題。從小朋友玩的積木搭建游戲中得到啟發(fā)，想到了一種全新的工業(yè)化建造模式，即工程所需的全部構(gòu)件均在工廠批量生產(chǎn)，運(yùn)至現(xiàn)場基坑內(nèi)，像“搭積木”一樣進(jìn)行拼裝，快速組裝成車站結(jié)構(gòu)，最大限度地減少現(xiàn)場建筑活動。

“搭積木”裝配

以長春地鐵西湖站為例，車站除兩端區(qū)間工作井之外，中部的標(biāo)準(zhǔn)段采用裝配式結(jié)構(gòu)，裝配段長246m。車站為地下兩層單拱大跨隧道結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)寬度20.5m，高度17.45m，襯砌標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)環(huán)由環(huán)寬2m的7塊大型預(yù)制構(gòu)件裝配而成。構(gòu)件之間采用榫槽式接頭，干式、快速、可靠連接，并進(jìn)行接縫密封防水。環(huán)內(nèi)構(gòu)件之間設(shè)置螺栓進(jìn)行輔助連接，縱向環(huán)與環(huán)之間采用預(yù)應(yīng)力鋼筋逐環(huán)張拉鎖緊

施工步序：

?在開挖好的基坑底部施工精平條帶作為底板構(gòu)件的拼裝基面，安裝首環(huán)拼裝定位鋼結(jié)構(gòu)框架。

?首環(huán)構(gòu)件拼裝。

?首先拼裝底板中部構(gòu)件，再拼裝底板角部構(gòu)件，底板肥槽填充，拼裝若干環(huán)底板構(gòu)件，肥槽同步填充。

?安裝臺車。

?拼裝側(cè)墻構(gòu)件加側(cè)向限位支撐，頂拱兩塊構(gòu)件在臺車上組合后拼裝，施作側(cè)向限位支撐，首環(huán)構(gòu)件封閉。

?依次推進(jìn)拼裝作業(yè)，至一定長度后，啟動接頭注漿工作、側(cè)墻肥槽和拱頂回填工作；

?車站出入口開口部位采用預(yù)制環(huán)框結(jié)構(gòu)，隨主體結(jié)構(gòu)裝配同步拼裝。

?同步推進(jìn)構(gòu)件裝配、接頭注漿和肥槽回填作業(yè)，直至車站襯砌結(jié)構(gòu)裝配結(jié)束。

?車站內(nèi)部的立柱、縱梁和中板結(jié)構(gòu)，根據(jù)工程具體情況，可采用預(yù)制構(gòu)件，隨襯砌結(jié)構(gòu)的裝配同步安裝；也可采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，在襯砌結(jié)構(gòu)裝配完成后施工。

這樣，一座龐大的地下二層裝配式車站結(jié)構(gòu)就快速建成了。

技術(shù)創(chuàng)新性

①首次研發(fā)基于干式接頭連接的全預(yù)制裝配式地鐵車站結(jié)構(gòu)理論和設(shè)計方法，創(chuàng)建了明挖裝配式隧道結(jié)構(gòu)應(yīng)用力學(xué)理論和設(shè)計技術(shù)體系。

②突破全預(yù)制裝配化建造關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，首次系統(tǒng)性研發(fā)高精度快速拼裝、接縫高性能防水、新型隧道窯式構(gòu)件生產(chǎn)系統(tǒng)等一系列關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建了預(yù)制裝配建造關(guān)鍵技術(shù)體系。

③首次研發(fā)基于工業(yè)化建造模式的集拼裝、精度檢測及健康監(jiān)測等系列專用裝備，極大支撐了裝配建造全過程的機(jī)械化、自動化和智能化。

④創(chuàng)新成果獲得行業(yè)和國際學(xué)術(shù)界的充分認(rèn)可：已獲授權(quán)歐洲國際專利1件、國家發(fā)明專利23件、軟件著作權(quán)16項、國家級工法1項，形成行業(yè)和地方標(biāo)準(zhǔn)4部，出版專著2部，國內(nèi)外主流期刊發(fā)表論文71篇。榮獲中國城市軌道交通協(xié)會科技進(jìn)步特等獎；榮獲國際隧道協(xié)會年度唯一技術(shù)創(chuàng)新大獎，此獎項被公認(rèn)是國際隧道行業(yè)的“奧斯卡獎”。

應(yīng)用效果

已建和在建的裝配式地鐵車站施工期間未發(fā)生任何安全事故，車站運(yùn)營后結(jié)構(gòu)安全可靠，未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)滲漏水現(xiàn)象，使用效果很好，其中長春地鐵興隆堡站被評為中國十大最美車站。

這項創(chuàng)新技術(shù)最初是為解決長春市嚴(yán)寒冬季無法施工的問題而研發(fā)的地鐵車站工業(yè)化建造方法，但工程實踐證明，在其他各種環(huán)境條件下，創(chuàng)新技術(shù)在高質(zhì)、高效、安全、綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展等方面均具有不可替代的優(yōu)勢。與一座同等規(guī)模的現(xiàn)澆車站相比：結(jié)構(gòu)不滲不漏，工程質(zhì)量高，耐久性好；施工工期可節(jié)省25%~30%，施工現(xiàn)場工人減少85%~90%，節(jié)省鋼材25%，綜合碳排放減少19.6%；現(xiàn)場無鋼筋綁扎、模板架立、混凝土澆筑等作業(yè)，施工噪聲和粉塵污染得到有效控制，環(huán)保優(yōu)勢突出。

創(chuàng)新技術(shù)已大規(guī)模成功應(yīng)用，技術(shù)成果得到充分的驗證：截止目前，創(chuàng)新技術(shù)已建和在建的裝配式車站數(shù)量達(dá)68座，成為中國乃至世界規(guī)模最大的裝配式車站集群。該項技術(shù)還在公路隧道、鐵路隧道、大直徑電力隧道、深大豎井等其他工程領(lǐng)域得到拓展應(yīng)用。

契合國家高質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展需求、促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級

“地鐵車站預(yù)制裝配建造技術(shù)”體系龐大，團(tuán)隊進(jìn)行了系統(tǒng)性研發(fā)，并注重每一個環(huán)節(jié)的安全、質(zhì)量、效率和環(huán)保的提升，是隧道工業(yè)化建造模式的創(chuàng)新和變革。

①提高了工程建設(shè)的安全性：工廠化高質(zhì)量生產(chǎn)、現(xiàn)場機(jī)械化高精度拼裝，使得裝配式結(jié)構(gòu)具有更高的質(zhì)量保證和耐久性；現(xiàn)場高風(fēng)險作業(yè)環(huán)節(jié)減少，施工作業(yè)人數(shù)減少，方便工程管理，工程事故風(fēng)險降低。

②創(chuàng)新的注漿式榫槽接頭：實現(xiàn)基坑里面“搭積木”，最關(guān)鍵的核心就是接頭連接技術(shù)，團(tuán)隊研發(fā)了一種獨(dú)特的接頭連接方式，接頭設(shè)置凸凹榫面直接對接，接縫設(shè)置密封防水墊，并注入專門漿液，可實現(xiàn)現(xiàn)場干式、快速、可靠拼裝，同時確保了隧道結(jié)構(gòu)的承載、抗震及防水性能。接縫之間不用通過鋼筋和澆筑混凝土連接，裝配施工無澆筑混凝土濕作業(yè)，隧道結(jié)構(gòu)無需設(shè)置外包防水層。

③突破傳統(tǒng)裝配建造模式，將車站隧道結(jié)構(gòu)全部拆分成模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件，構(gòu)件在工廠生產(chǎn)，運(yùn)至現(xiàn)場，通過干式連接工藝，完成構(gòu)件的快速、可靠連接，以“搭積木”方式拼裝形成結(jié)構(gòu)，成功建造了世界上首座全預(yù)制裝配式地鐵車站，開創(chuàng)了我國地鐵車站預(yù)制裝配化建造的先河。取得了覆蓋結(jié)構(gòu)理論、結(jié)構(gòu)設(shè)計、構(gòu)件生產(chǎn)、裝配施工、系列化專用裝備等支撐裝配化建造全過程、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)體系，創(chuàng)建了全新的工業(yè)化建造模式。

結(jié)語

創(chuàng)新技術(shù)可以幫助世界嚴(yán)寒地區(qū)解決工程建設(shè)難題，與此同時，自然資源的有效利用和環(huán)境保護(hù)是全世界共同面臨的重大課題，21世紀(jì)，開發(fā)環(huán)保型結(jié)構(gòu)物、延長建筑物的使用壽命、大膽研發(fā)可持續(xù)的創(chuàng)新技術(shù)成為我們工程建設(shè)者的使命和努力的目標(biāo)，相信城市軌道交通綠色與安全建造技術(shù)國家工程研究中心將不斷努力，繼續(xù)探索，讓這項優(yōu)勢技術(shù)發(fā)揮更大的作用，創(chuàng)造更高的價值。

來源|城市軌道交通綠色與

安全建造技術(shù)國家工程研究中心供稿

編輯 |吳菲

《探索·交通》紀(jì)錄片

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