轨道交通车站土建施工工艺优化研究

轨道交通车站土建施工工艺优化研究随着国内城市轨道交通网络的不断完善，新建车站大多位于城市核心区域，周边建筑密集、交通流量大、地质条件复杂，传统土建施工工艺越来越难以适配当下的建设要求。我干轨道交通土建施工快十五年，经手过十来个不同规模的车站，见过太多因为工艺老旧带来的问题：小到周边居民投诉扬尘噪音，大到基坑变形引起周边建筑开裂，还有后期结构漏水需要反复维修，既增加成本，又影响工期，还落下不好的口碑。所以，针对轨道交通车站土建施工工艺做针对性优化，不只是技术层面的改进，更是对周边居民、一线作业人员、后续运营负责的必然要求。本文结合实际施工经验，从现存问题、优化方向、具体优化措施和落地保障几个方面展开研究，给同行提供一点实际参考。1轨道交通车站土建施工传统工艺的常见问题要做工艺优化，首先得把实际施工里的痛点摸清楚，这些问题都是一线天天碰到的，也是优化的出发点。1.1明挖法施工的典型痛点明挖法因为造价低、施工速度快，是目前浅埋车站最常用的工法，但传统工艺的问题也很突出。首先是围护结构施工周期长，占道时间久，传统钻孔灌注桩围护，做完桩之后还要二次进场施工桩间止水，整个围护结构施工少则四五个月，多则半年，市中心施工占用大量道路资源，早晚高峰堵车严重，周边居民出行特别不方便，几年前我在老城区做一个站，三个月就收到了一百多份投诉，大部分都是说占道堵路的。其次是止水和变形控制效果不好，传统钻孔灌注桩的接缝容易出现渗漏，一旦降水不到位，基坑开挖的时候容易出现流沙管涌，而且传统混凝土支撑养护时间长，开挖滞后，基坑暴露时间久，容易导致变形过大，引起周边地面沉降，旁边的老建筑很容易出现墙面开裂的情况，不光要赔补，还延误工期。1.2暗挖法施工的典型痛点对于埋深较大、周边不具备明挖条件的车站，一般用暗挖法施工，传统暗挖工艺的问题主要集中在两个方面：一个是安全风险高、工期长，传统大断面暗挖一般用CRD法分成多个小洞室开挖，设置大量临时支护，开挖完还要拆除临时支护，拆撑的时候很容易引起初支变形，甚至出现塌方风险，而且每一步都要等支护强度上来才能进尺，一个中等大小的暗挖站，主体施工就要一年半以上，工期成本都很高。另一个就是作业环境差，暗挖洞室里面通风不好，开挖产生的粉尘排不出去，工人进去作业一趟，出来满脸满身都是灰，长期干对肺部伤害很大，我之前跟几个干了十几年的老工人聊天，都说到干暗挖的，咳嗽是职业病，这一点真的挺让人心疼的。1.3大体积结构施工的典型痛点现在很多车站都是换乘站，主体结构底板、侧墙都是大体积混凝土，传统工艺控制水化热和裂缝的效果不好，传统做法就是分层浇筑，预埋冷却管通冷水降温，但很多时候还是因为内外温差控制不好，出现温度裂缝，后期运营的时候裂缝漏水，要反复堵漏，既影响使用体验，又缩短结构使用寿命。还有就是施工缝处理，传统人工凿毛不光效率低，粉尘大，还经常凿不干净，接缝位置容易成为漏水通道，很多车站运营几年后，施工缝位置漏水是最常见的病害。从这些问题能看出来，传统工艺的痛点不光是技术层面的，还牵扯到周边群众生活、一线工人健康、工程长期使用等多个方面，所以工艺优化必须从这些实际痛点出发，针对性调整，接下来我们谈工艺优化的核心方向。2轨道交通车站土建施工工艺优化的核心方向工艺优化不是盲目改，得先明确方向，才能改到点子上，结合这些年的经验，我认为优化要围绕四个核心方向展开：2.1优先保障安全与环境友好不管怎么优化，首先要把安全和对环境的影响放在第一位，任何工艺都要先保证基坑、结构和周边建筑的安全，还要尽可能减少施工对周边居民日常生活的影响，控制扬尘、噪音和地面沉降，这是优化的首要前提，不能为了赶进度降成本，把安全和群众利益丢在一边。2.2兼顾工期压缩与成本控制现在轨道交通项目投资大，工期要求紧，工艺优化就是要去掉多余的工序，减少二次作业，缩短总工期，同时减少材料浪费，降低整体施工成本，实现进度和效益的平衡，不能为了优化而优化，增加不必要的投入。2.3着眼结构长期耐久性提升车站是百年工程，工艺优化要从长远考虑，减少后期病害，提升结构耐久性，降低运营阶段的维护成本，不能只顾施工阶段省事，给后续运营留下隐患。2.4兼顾一线作业的人性化工艺优化也要考虑工人的作业强度和作业环境，不能为了进度让工人遭罪，好的工艺应该是既能提高效率，又能改善工人的作业条件，这才是真的有意义的优化。明确了优化方向，接下来结合我们实际项目应用的情况，谈几个具体工艺的优化实践，都是经过多个项目检验的，效果确实不错。3具体施工工艺的优化措施3.1明挖车站围护与支撑体系工艺优化针对传统明挖施工周期长、变形控制差的问题，我们做了三个方面的优化。首先是围护止水一体化施工优化，传统工艺是先施工钻孔灌注桩围护，再二次进场施工桩间旋喷止水，现在优化成“隔桩跳钻+桩间旋喷同步施工”，就是打桩的时候隔一个打一个，打完第一批次，打第二批次的时候，同步在两个桩之间做旋喷加固止水，不用二次进场，既减少了二次进场的占道时间，又提升了止水效果，之前我做的那个老城区项目，原来围护施工预计要6个月，优化之后只用了3个半月就完工撤场，把一半的道路还给了市民，投诉量直接降了七成多，效果特别明显。其次是支撑体系的预制装配化优化，传统混凝土支撑需要10到15天的养护期才能开挖，现在改成“预制装配式钢支撑+预加轴力自动补偿系统”，钢支撑都是在工厂提前预制好，运到施工现场拼好就能直接加轴力，当天安装完成就能往下开挖，不用等养护，而且传统预加轴力随着时间推移会出现应力损失，变形控制不好，自动补偿系统可以24小时监测轴力，一旦轴力不够自动补压，一直保持支撑的应力，控制基坑变形的能力提升了很多，那个项目旁边就是建成三十年的老居民楼，整个施工过程最大沉降才8毫米，远低于规范要求的30毫米，楼里的居民都说几乎没感觉到有施工，真的挺让人欣慰的。第三是降水工艺优化，传统整坑预降水会导致周边地下水整体下降，引起地面沉降，现在改成“按需分层降水+回灌联动”，就是挖到哪一层就降到哪一层，不提前降深层水，同时在基坑外侧设置回灌井，一旦监测到周边地下水位下降超过预警值，立刻补水回灌，有效控制了周边地面沉降，原来经常出现的居民楼墙面开裂问题，在我们最近三个项目都没有出现过。3.2暗挖车站施工工艺优化针对传统暗挖风险高、工期长、环境差的问题，我们做了两个核心优化。首先是开挖支护工艺优化，传统CRD法分多个小洞室开挖，临时支护多，拆撑风险大，现在根据车站断面大小优化成“大分区台阶开挖+临时支护减量”，对于常见的单拱大跨车站，原来分四个小洞，现在改成上下两个大分区，先开挖下台阶施做仰拱初支，形成受力体系之后再开挖上台阶，临时支护的用量减少了一半还多，不光降低了拆撑的安全风险，还缩短了开挖进尺的时间，我们之前做的一个埋深18米的暗挖站，原来主体工期预计18个月，优化之后只用了12个月就完成了主体施工，节省成本超过10%。其次是作业环境优化，传统暗挖就是靠风机送风，粉尘排不出去，现在优化成“掌子面水幕预降+分区负压吸尘”，在开挖掌子面架一层细水幕，开挖出来的粉尘直接被水拦住，然后每个作业分区设置吸尘口，用负压把剩余的粉尘吸出去，作业面的粉尘浓度降到原来的五分之一，工人不用整天戴着厚厚的防毒口罩，干活的时候呼吸顺畅多了，我上次进洞检查，干了十几年的老班长说，这是他干暗挖这么多年，干活最舒服的一次，听了这话我觉得这个优化真的值。3.3大体积混凝土结构施工工艺优化针对换乘站大体积混凝土容易开裂的问题，我们从配合比到施工工艺做了全流程优化。首先是配合比优化，原来的配合比水泥用量大，水化热高，现在改成“低水化热复合胶凝材料+聚丙烯纤维抗裂配方”，把三成的水泥换成粉煤灰和矿渣粉，再加入适量的聚丙烯纤维，水化热降低了近三成，纤维还可以抑制混凝土内部裂缝的发展，提升抗裂性能。然后是浇筑和温控优化，原来的分层浇筑留很多施工缝，现在改成“推移式连续浇筑”，从一端向另一端分层推移，不用留太多施工缝，减少了漏水的概率，同时用智能测温系统代替人工测温，把传感器埋在混凝土里面，手机上就能实时看各个位置的温度，一旦内外温差超过预警值，系统自动报警，我们及时调整保温层的厚度，不用工人每天爬上爬下测温度，既准确又省力。我们之前做的一个十字换乘站，底板混凝土有3万立方，做完之后半年检测，没有一条超过0.2毫米的结构性裂缝，省了后期堵漏的几十万成本，效果特别好。还有就是施工缝处理优化，原来人工凿毛效率低、粉尘大，现在改成预埋式凿毛带，浇筑混凝土的时候提前把凿毛带埋在施工缝位置，拆模之后把凿毛带揭掉，直接用高压水冲掉浮浆就可以，不用工人拿风镐凿，效率提升了三倍，还干净，接缝的密实性更好，不容易漏水。这些具体的工艺优化，要落地发挥效果，还需要配套的保障措施，不然再好的技术，工人不会用，管理跟不上，也出不来理想的效果。4工艺优化落地的保障措施4.1做好施工人员的前置培训新工艺和传统工艺不一样，哪怕是干了很多年的老工人，刚接触也容易出错，所以新工艺进场之前，一定要做针对性的培训，不光讲操作要求，还要讲为什么这么改，让工人明白优化的好处，比如装配式钢支撑的预加轴力操作，我们会安排厂家技术人员现场教学，让每个工人都亲手操作一遍，合格了再上岗，避免操作出错出问题。4.2落实全过程动态调整每个车站的地质条件、周边环境都不一样，没有放之四海而皆准的优化方案，所以施工过程中要根据监测数据动态调整，比如我们遇到过一个车站，地质是松散的砂层，原来的分层降水参数不适用，我们就根据监测到的沉降数据，及时调整了降水速度和回灌量，很快就把沉降控制住了，优化不是一成不变的，要跟着实际情况灵活调整。4.3坚持开放式的意见收集优化的时候多听听一线工人和周边居民的意见，比如原来我们优化降尘措施的时候，工人说水幕太大，衣服容易湿，我们就调整了水幕的孔径和出水量，既降了尘，又不会把工人衣服打湿；周边居民说晚上施工噪音大，我们就调整了工艺工序，把噪音大的工序放在白天，晚上做噪音小的，尽量减少对居民的影响，多听一线的意见，优化才能更实用、更贴心。结语总的来说，轨道交通车站土建施工工艺优化，不是什么高