地铁车站预制板快速封堵设计研究

地铁车站预制板快速封堵设计研究

肖峰

广州地铁设计研究院股份有限公司，广东 广州 510010

摘要：城市地铁建设在土建工程完工后进入铺轨阶段，一般一条地铁线路会间隔设置若干个铺轨基地以满足铺轨工期要求。往往铺轨基地都优先考虑设置于明挖车站处，在铺轨结束后，车站预留的轨排井通常采用支模现浇的封堵方案，而模板在搭设及混凝土浇筑、养护期间会阻碍下方轨道上的车辆热滑试验，影响全线通车时间节点。为解决这一矛盾，针对明挖车站的预留后封堵的轨排井，本文提出采用预制预应力混凝土板快速封堵的方法，并就预制板受力变形及企口处受力进行了分析。

关键词：预留孔洞  快速封堵  预制板 受力分析 

对于部分装配式地铁车站[1-3]，预制板已有应用；而对于常规地下车站一般采用明挖现浇法施工居多，车站用作盾构始发、接收的盾构孔，轨排井孔等后浇孔洞通常在使用完成后采用微膨胀混凝土现浇封堵。模板在搭设及混凝土浇筑、养护期间会占用下方轨道空间，对于后期施工组织困难等需求时，改用预制预应力混凝土板快速封堵的方法[4]，可有效解决这一矛盾。

1、工程概况

以广州市轨道交通二十二号线工程某车站为例，车站为明挖地下二层双岛四线车站，车站一端接停车场出入场线，站台采用9.5m岛式站台。车站全长647.6米，标准段宽为40.88米，有效站台中心底板埋深19.4m。

车站在64轴~68轴之间的顶板、中板设置1个28670x10500的轨排井，其中顶板轨排孔采用现浇封堵，中板轨排井下方由于存在进出停车场的轨道，受下方车辆热滑影响，无法支模板现浇封堵，因此中板轨排孔采用预制封堵板封堵。

2、设计标准及参数

（1）结构构件设计使用年限为100年。构件安全等级为一级，构件重要性系数取1.1。

（2）结构裂缝控制：预制板裂缝控制等级三级。钢筋混凝土盖板跨中裂缝不大于0.3mm，预应力混凝土结构跨中裂缝不大于0.1mm。

（3）预制板应分施工工况及使用工况分别进行计算。

（4）预制板最大挠度允许值L0/400（L0为板跨度）。

（5）中板荷载取值

自重：20kPa；

人群活载：2.5kPa；

装修荷载： 0.15×20=3 kPa；

中板吊顶荷载：1 kPa；

轨顶风道荷载：按实际结构布置加载。

设备区设备荷载：8kPa。

设备区隔墙荷载：8kPa；

运输、吊装工况考虑1.5的动力系数。

3、受力计算分析

中板轨排孔预制板由17块标准预制板A与2块邻接预制板B0、B1组成，以标准块为例进行受力计算。标准预制板A为预应力空心板，构件尺寸10900×1530×500，空腔尺寸D250×3。采用C50混凝土。预应力钢绞线4×（4φ15.2），受拉区主筋15E20；受压区主筋15E20。

图1 轨排井预制板拼接平面图

                          图2 标准块A平面尺寸图                                       图3 标准块A横断面图

采用Midas Civil进行计算，受力工况分析包括预制板预应力张拉工况、使用工况。

（1）预应力张拉工况计算

1）预应力张拉阶段混凝土应力

混凝土上缘最大拉应力为2.3MPa小于混凝土拉应力允许值2.5MPa, 下缘最大压应力10.0MPa小于混凝土压应力允许值21.44MPa。满足要求。

2）预应力张拉阶段挠度

预应力张拉阶段预制板最大挠度值7.16mm，挠跨比为：1/1520< l/400，满足规范要求。

（2）使用工况计算

1）正截面抗弯强度

各单元正截面抗弯强度计算值948.98 kN·m小于抗弯强度允许值1566.17kN·m

2）斜截面抗剪强度

各单元截面抗剪强度计算值350.50 kN小于抗剪强度允许值1320.74 kN

3）裂缝计算结果

最大裂缝宽度为0.05mm小于裂缝允许值0.1mm，满足要求。

4）预应力钢筋应力计算结果

预应力钢筋应力为11079MPa小于应力允许值1209MPa。满足要求。

5）正常使用阶段混凝土应力

标准组合下正截面混凝土的最大压应力为9.2MPa小于混凝土压应力允许值16.2MPa；混凝土的最大主压应力为9.2MPa小于主压应力允许值19.4MPa；混凝土的最大主拉应力为2.1MPa小于主拉应力允许值2.5MPa

6）使用阶段挠度

使用工况预制板最大挠度值14.04mm，挠跨比为：1/780< l/400，满足规范要求。

4、现场实施情况

中板轨排井采用预制板封堵方案，总共工期4天，其中2天吊装、拼装，2天封缝及施做表面防水砂浆。而如果采用常规支模板现浇方案，则需要支模、绑钢筋、浇筑混凝土约7天，养护28天，总工期35天。相比于现浇方案，预制板封堵方案工期节省31天。同时对于中板来说，不直接接触地下水土环境，预制板拼装加表面施做防水砂浆做法可以满足站内防水要求。结合近期运营的效果，中板轨排井预制板封堵处未出现渗漏水情况。

5、结论

通过计算表明用于车站中板轨排井快速封堵的预制板在预应力张拉及正常使用工况中，构件受力及裂缝、挠度均满足规范要求，通过在预制板拼装加表面施做防水砂浆可以满足车站内部防水功能要求。中板轨排井预制板封堵方案相比于支模现浇方案，工期上节约一个月。本工程的成功实施证明了预制板快速封堵后浇孔洞方案在城市轨道交通建设中具有较好的应用前景，也为后续为类似工程提供技术支持与经验。

参考文献：

[1]任涛. 装配式地铁车站预制板智能吊装施工技术研究[J]. 新型工业化,2022,v.12;No.140(08):239-243.
[2]张伟. 地铁站工程中的叠合装配式建造施工技术[J]. 黑龙江交通科技,2022,v.45;No.341(07):171-173.
[3]周仁君. 叠合装配式建造技术在地铁站中的施工应用研究[J]. 建筑技术开发,2020,v.47;No.448(22):9-11.

[4]阮雷,令狐延,陈锟,张玉军,张英智,谢众欢,赵永军,刘锋涛,张广政. 一种用于盾构井预留孔洞封堵的装配式板体系及施工方法[P]. 陕西省：CN114635752A,2022-06-17.
[5]《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）

[6]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010  2015年版）

[7]《现浇混凝土空心楼盖技术规程》（JGJ/T 268-2012）

[8]《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ 1-2014）