预制装配式地铁车站异性混凝土构件钢筋施工技术

摘  要  近年来预制装配式施工技术在国内及国际进行了广泛的推广和应用，本文通过长春地铁2号线预制装配式车站工程实例，阐述了预制装配式地铁车站异性砼构件钢筋施工工艺，自行研制设计了异性构件钢筋骨架施工胎具，解决了钢筋下料不精准，安装、定位困难、预埋件及预留孔洞多等难题，的完成了长春地铁2号线预制构件的生产，工程应用结果表明，施工效果良好。

关键词  预制装配式；地铁车站；异形混凝土构件；钢筋胎具；钢筋胎具  

Construction technology of precast reinforced concrete member of prefabricated Metro Station

Yan Bo Huang

(Chinese Rai.lway Bridge Engineering Bureau Group Co.Ltd. Changchun, Jilin Province, 130000)

Abstract  in recent years, prefabricated construction technology are widely applied in domestic and international, this paper Changchun Metro Line 2 prefabricated station projects, expounds the prefabricated concrete members reinforced specific subway station construction technology, developed by the design of the specific component reinforced cage construction for solving the reinforced material is not accurate, installation, positioning difficulties, embedded parts and reserved holes more problems, the successful completion of the Changchun Metro Line 2 precast production, engineering application shows that the good construction effect.

Keywords  precast concrete; profiled; steel construction; steel mould

1   工程概况

长春地铁2号线一期工程西起西湖车辆段、东至东方广场站，全场23.58公里，设计车站19座，其中西湖站、袁家店站、西兴站、西环路站及建设街5座车站采用预制装配式工法修建。如图1所示。

图1  长春地铁2号线线路走向

预制装配式车站主体宽度20.5m，高度为17.45m，环宽2m，由7块预制构件组成。底板由3块预制构件组成（1A +2B）通缝拼接，侧墙左右各设置1块（2C）与底板通缝拼接，顶板2块采用拱形结（1D+1E）交替错缝拼接。预制构件之间纵向、环向设置凹凸榫槽榫头，拼装过程中采用抗剪销定位、精轧螺纹钢张拉锁定。预制构件采用空腔肋板结构，空腔内填充预制轻质混凝土，内设预埋件含哈芬吊钉、哈芬槽道、压浆管道、张拉孔道、钢筋接驳器等。如图2所示。

图2  装配结构效果图

2异形混凝土构件钢筋施工技术重难点

预制装配式构件各块均为异型结构，体积大，预埋件多，钢筋骨架加工精度高，施工重难点如下：

⑴构件为异形结构，钢筋精准下料难度大，主筋弯弧下料精度不易控制，不规则变截面导致箍筋型号较多；

⑵预制构件精度高，成型后钢筋骨架体积大，外形不规则，绑扎成型难度大、精度要求高。

⑶预埋件、预留孔洞较多、易与钢筋位置冲突，导致成型后钢筋骨架无法安装至模板。

⑷钢筋骨架体积、自重大，整体吊装易变形，部分钢筋骨架（B块）绑扎成型后需转体90度安装，易导致翻转变形。

3关键施工技术

3.1半成品钢筋加工

半成品主筋加工主要借助于钢筋切断机、弯曲机、弯弧机、调直机等工具；对于主筋在CAD中模拟出每根钢筋半成品长度考虑钢筋弯曲伸长量等因素进行钢筋下料，在切好的钢筋上通过计算、量测找出钢筋弯折点、变弧点并做标记；在弯弧机上进行碾压弯弧。

为保证钢筋弧度准确,采用1cm钢板加工钢筋大样对比案板，在钢板上严格按照设计图纸利用全站仪放样出钢筋大样，采用20mm圆钢定位（小半径间距25cm、大半径间距50cm），钢筋弯弧完成后，在钢筋案板上校核下料尺寸，严防钢筋下料超限，极大的保证成型后的钢筋骨架形状。如图3所示。

图3 主筋胎具实例图

构件箍筋下料采用全自动数控弯箍机下料，在CAD中模拟出每个构件各腹板不同截面的箍筋尺寸，在全自动弯箍机上进行批量下料，并制作箍筋存放台架，在台架上设置箍筋型号标签，确保型号使用正确，自动弯箍机下料精度±2mm，满足设计要求。

3.2钢筋骨架组装

⑴钢筋骨架加工胎具设计

由于预制构件采用流水施工工艺，钢筋骨架必须绑扎成型后、吊装入模，为保证钢筋骨架绑扎完成后外形尺寸满足结构外形要求，保证钢筋保护层满足要求；构件预埋件、预留孔洞在钢筋骨架上的预留位置准确，避免入模后预埋件不能安装到位；满足流水作业施工周期要求，提高钢筋骨架制作效率；降低钢筋骨架绑扎难度，使钢筋骨架绑扎易操作、易成型，保证成品钢筋骨架易吊离胎具；芯模安装，尽量减少架力限位装置的拆卸安装等，自行研究设计了钢筋骨架加工胎具。如图4所示。

图4 钢筋骨架胎具建模设计图

⑵钢筋骨架组装施工顺序

钢筋按在预制构件中的位置分为迎水板、背水板、腹板、横隔板、榫头、榫槽及各细小部位；由于预制构件为变截面，迎水面、背水面沿环向分别由两段不等半径圆弧组成，腹板高度为变高，钢筋骨架绑扎施工难度较其大。根据构件砼浇筑状态，确定钢筋骨架绑扎时迎水面在上，背水面在下，具体安装顺序如下：

①构件背水板外层主筋排布：按照顺序由环向榫头侧向环向榫槽侧依次在限位板卡槽上排布（注意附加筋，当存在附加筋时，附加筋一起排布）。

②构件迎水板与腹板相交位置外层主筋排布：按照顺序由环向榫头侧向环向榫槽侧依次在限位板卡槽上排布。

③螺旋筋、内弧面平台钢筋就位；按照图纸设计要求，提前在钢筋胎具相应的孔洞定位装置上安放螺旋筋，如预紧装置孔、连接装置手孔盒、定位销孔。

④腹板封闭箍筋绑扎：将腹板下筋用拉钩吊起挂在腹板上筋上，将封闭箍筋套在腹板筋上，按照胎具上定位尺寸依次摆放到位，然后将腹板下筋放下，调整封闭箍筋绑扎（注意预留横隔板位置）。

⑤构件背水板内侧主筋就位（包括背水板侧两根6-1号钢筋），套入横向封闭箍筋（预留横隔板位置），封闭箍筋、拉钩绑扎；

⑥横隔板钢筋、腹板腰筋及拉钩绑扎：横隔板先穿入上铁钢筋，然后套入封闭箍筋，最后穿入横隔板下筋及腰筋绑扎。

⑦芯砼安装，迎水板内筋排布，外筋剩余6跟1-1、加筋以及迎水板侧两根6-1号筋就位，由钢筋限位板装置架立，用铁丝将内筋吊起（原理同腹板封闭箍筋绑扎），将封闭箍筋套入迎水板主筋上，将内筋放下，绑扎封闭箍筋及拉钩。

⑧接C侧环向预紧装置孔周围钢筋安装，按照限位板卡槽装置依次排布

⑨13号分布筋绑扎，环向榫头、环向榫槽钢筋（剩余6-1号钢筋、9、10号钢筋）绑扎及环向榫槽面钢筋（11号钢筋）补全：先将9、10号钢筋按照胎具上定位标尺对号绑扎，然后穿入剩余其他钢筋绑扎。

⑩钢筋连接、吊点加固：钢筋骨架成型后对钢筋骨架进行焊接加固，对环向预紧装置孔周围钢筋进行必要的焊接连接；所有封闭箍筋与竖直方向夹角≥15°的均与主筋进行点焊连接；从而提高钢筋骨架的的整体刚度。在10个吊点(5个断面)50cm内所有钢筋进行环向封闭点焊加固，减小钢筋骨架因为局部不均匀受力产生的形变。如图5所示。

图5 底板A块钢筋骨架成品图

3.3钢筋骨架吊装及存放

在钢筋经过绑扎焊接加固之后需吊装至存放架存放，这就涉及到吊梁与存放架的设计，吊梁的设计主要通过软件建模，控制吊装过程中的钢筋变形量来设计，主要用到的材料为工字钢。存放架的设计就相对简单，不加以说明。如图6所示。

图6  钢筋骨架吊装及存放图

3.4底板B块钢筋骨架翻转

⑴钢筋骨架台案

制作钢筋台案是为了保证带有弯弧钢筋形状、尺寸满足图纸要求。制作过程是先在施工现场CAD图纸中根据A、B、C、D、E弯弧钢筋、特殊角度钢筋形状画出各个弯弧钢筋的弯弧点以及关键位置，然后写下各个坐标，用全站仪在一块水平钢板上放点，并截取小段圆钢，焊接在水平钢板上的点位。所使用的材料有5mm厚钢板、型钢、圆钢。钢筋台案具有优点是圆钢形成的弧线与图纸尺寸、形状完全一致。使用的时候工人很据经验先压出相似弧形，后拿到钢筋台案比对校正，这样就可以保证钢筋形状的准确性。

⑵钢筋骨架胎具及B块翻转支架

①有了钢筋台案确定钢筋形状，下一步就是如何绑扎焊接成型，这就是设计钢筋胎具的初衷。设计钢筋胎具就要保证所有钢筋的间距，位置与图纸完全一致。我们想到用带有卡槽的钢板和型钢来达到目的。通俗的说，钢筋胎具就是带有卡槽的支架。最关键的就是将所有主筋定位，其次就是将封闭箍筋、榫头、榫槽钢筋定位。钢筋胎具可以使钢筋定位准确，有效地控制了钢筋骨架的形状。在设计的时候要考虑到各种钢筋的位置，同时考虑到如何减少制作成本，也要考虑到高出作业时对施工人员安全保护。

②由于B块钢筋骨架绑扎后的姿态与落入底膜后姿态不一样，这时就需要翻转支架辅助。翻转支架整体形状与钢筋胎具较为相似，在翻转点处有翻转轴。吊装时将钢筋骨架与翻转支架一同吊起，待平稳落入底膜之后抽出穿杠，将翻转支架吊回原位。B块钢筋骨架翻转支架解决的B钢筋骨架翻转的问题同时也可作存放架使用，一举两得。如图7所示。

图7  B块钢筋骨架胎具及翻转支架图

4施工注意事项

长春地铁2号线预制装配式地铁车站为国内首创，特别在预制方面目前没有相关的文献资料，本文以预制构件厂钢筋骨架施工为实例，为此总结了一下几点施工要点：

⑴钢筋台案、钢筋胎具制作时应严格控制质量避免出现较大误差。

⑵钢筋下料严格控制尺寸。

⑶使用钢筋台案将钢筋弯弧过程中应严格控制弧度。

⑷钢筋机械连接与钢筋焊接应严按照相关规范施工。

⑸绑扎钢筋骨架时钢筋型号，根数应严格按照图纸要求，禁止缺筋少筋，钢筋乱用。

⑹钢筋骨架吊装之前应反复确认吊具安全性，禁止危险作业。

5结束语

作为地铁车站施工的新工艺，地铁拼装预制构件施工在以后的施工中会成为继现浇结构之后的另一种重要的施工方法，而钢筋工程又是预制构件施工的第一步，钢筋工程是否能正常有序的进行直接影响到成品混凝土构件的质量。钢筋胎具、钢筋台案可以简化施工步骤，有效的控制钢筋骨架形状。钢筋工程的成功施工，为国内后期在地铁拼装车站预制构件施工水平奠定坚实的基础，并为类似工程施工提供参考。

参考文献：

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