蘭州西站站房工程關(guān)鍵施工技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用

李宏

（蘭州樞紐工程建設(shè)指揮部，甘肅 蘭州 730000）

蘭州西站站房工程關(guān)鍵施工技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用

李宏

（蘭州樞紐工程建設(shè)指揮部，甘肅 蘭州 730000）

隨著鐵路大規(guī)模發(fā)展大型高鐵站房建設(shè)越來越多，不同地區(qū)大型站房的興建，不同地質(zhì)條件下大型站房施工技術(shù)也隨之不斷創(chuàng)新；蘭州西站共創(chuàng)建12個關(guān)鍵技術(shù)即高大空間、單元式組合弧面吊頂施工技術(shù)；不等截面柱仿清水混凝土涂料應(yīng)用施工技術(shù)；通透大空間金屬魚紋網(wǎng)板吊頂施工技術(shù)；站房幕墻施工技術(shù)；高鐵站房落客平臺施工技術(shù)；無站臺柱、無吊頂雨棚施工技術(shù)；地鐵逆作法施工技術(shù)；高大空間、大跨度復(fù)雜管桁架屋蓋結(jié)構(gòu)施工；站房廣播點聲源系統(tǒng)施工應(yīng)用；虹吸式雨水收集系統(tǒng)施工應(yīng)用；BIM技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用；精益建造理論在施工技術(shù)中的實踐及應(yīng)用，解決了蘭州西站整個工程施工期間一系列技術(shù)難題，超前實現(xiàn)了“全國一流高鐵示范站”建設(shè)目標(biāo)，為此該項目獲得2015甘肅省“飛天金獎”第一名，為申報2016“魯班獎”、“詹天佑獎”打下了堅實基礎(chǔ)，對今后類似工程施工具有較高的借鑒和推廣使用價值。

蘭州西站；站房工程；關(guān)鍵施工技術(shù)；創(chuàng)新應(yīng)用

1 工程簡介

蘭州西站即蘭州西客站，等級為特等站，隸屬蘭州鐵路局管轄。有蘭渝鐵路、京蘭客運專線、蘭新高鐵、蘭成鐵路、隴?？瓦\專線等6條10個方向的客運專線交匯于此。蘭州西站是西部地區(qū)最大的路網(wǎng)型客運樞紐，是國內(nèi)一流的現(xiàn)代化大型綜合交通樞紐，也是原鐵道部規(guī)劃的十大區(qū)域性客運中心之一。

蘭州西站總建筑面積26萬m2，總投資31.88億元，是一座“高普結(jié)合”的車站，能同時開行動車組、城際列車和普通列車。主站房面積為99963m2，雨棚覆蓋面積為102000m2，車站平面布置分南北站房、高架候車廳、南北城市通廊和出站層、高架車道、落客平臺、站臺雨棚和東西通道，蘭州城市軌道2號線從出站層下南北穿過，軌道1號線在北廣場設(shè)西客站站，并與城市公交、出租車、長途客車站形成城市立體交通樞紐。根據(jù)站房的功能和城市既有的規(guī)劃條件，建筑的主要功能分區(qū)大致為三層，局部設(shè)夾層，自上而下分布依次為：高架候車層、站臺層、出站層。結(jié)構(gòu)體系為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)屋蓋。站場設(shè)計按照高速場、普速場并場布置，總規(guī)模按13站臺26線布設(shè)，其中規(guī)劃高速場7站臺13線，正線兩條、規(guī)劃普速場6站臺13線，其中正線2條。

蘭州西站的建成，有利于逐步形成對接中外的西北區(qū)域型門戶：加強路網(wǎng)型鐵路樞紐和國家公路運輸樞紐建設(shè)，打造西部地區(qū)核心樞紐；構(gòu)建輻射周邊、服務(wù)西北地區(qū)的內(nèi)部溝通組織中樞；加強南北向通道建設(shè)，形成“承東啟西”與“溝通南北”并重的對外交通體系。

2 關(guān)鍵施工技術(shù)

2.1 高大空間、單元式組合弧面吊頂施工技術(shù)

通過對設(shè)計方案優(yōu)化，將原設(shè)計普通條板吊頂改為單元式條板吊頂，按照黃金分割比例進行排版，單元式吊頂板塊中，收邊條四角采用“L”型角碼固定（如圖1，圖2所示），弧段與直線段采用定制連接板，吊頂施工采用單元式組合反吊頂法，有效解決了立體交叉作業(yè)、吊裝過程中易發(fā)生扭曲變形、弧段與直線段銜接存在縫隙等問題。

圖1 修邊條連接件

圖2 卡齒龍骨與修邊條連接件

2.2 不等截面柱仿清水混凝土涂料應(yīng)用施工技術(shù)

蘭州西站使用不同基底對截面不同的混凝土柱進行外包，使之協(xié)調(diào)統(tǒng)一，對仿清水混凝土柱的圓角采用硅酸鈣板條進行密拼（如圖3所示），使圓角過渡自然美觀；對仿清水涂料與其他材質(zhì)面層的交界處進行凹槽及玻璃膠分割線處理，對踢腳采用大芯板內(nèi)襯+鋁板包邊，弱化細(xì)部瑕疵且使仿清水柱更有層次。

圖3 出站層包圓柱橫剖圖

2.3 通透大空間金屬魚紋網(wǎng)板吊頂施工技術(shù)

通過分析網(wǎng)板吊頂顏色、網(wǎng)眼尺寸、網(wǎng)板寬度、斜率以及高度的不同，導(dǎo)致不同的視覺效果，最終確定網(wǎng)板顏色為白色，棱寬10mm，菱形孔尺寸為15mm×45mm，板厚2.5mm，拉筋斜度為132°；網(wǎng)板為隱框，背面與20mm×40mm鋁方通點焊連接。如圖4所示。

圖4 網(wǎng)板吊頂

2.4 站房幕墻施工技術(shù)

使用CAD三維建模技術(shù)，運用全站儀現(xiàn)場定位測量，根據(jù)現(xiàn)場測量實際情況建立模型并分析，防止鋁板因現(xiàn)場誤差無法安裝。通過在不同材料與結(jié)構(gòu)間增加披水板，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)自防水，有效保證站房石材幕墻與雨棚金屬屋面剛性防水連接節(jié)點 （如圖5所示）的安裝及防水質(zhì)量。

圖5 剛性防水連接節(jié)點

2.5 高鐵站房落客平臺施工技術(shù)

由于混凝土中的膠凝材料屬于不透明的非金屬礦物，因此在選擇顯微鏡時就推薦選擇在物鏡部分帶光源的反光顯微鏡。

通過方案優(yōu)化將現(xiàn)場200V高電壓的電阻絲設(shè)備降低成為36V低電壓設(shè)備，增加電氣回路以加強現(xiàn)場電加熱可靠性，使混凝土受熱均勻，成功有效地保證冬季施工的混凝土施工質(zhì)量，提高了現(xiàn)場的施工進度。如圖6所示。

圖6 電加熱技術(shù)實例圖

落客平臺箱梁與擋塊之間填充緩沖材料，起緩沖作用，延長擋塊與箱梁之間的作用時間，當(dāng)滑動摩擦阻力耗能平衡地震輸入能時，整個體系處于安全狀態(tài)。

2.6 地鐵逆作法施工技術(shù)

蘭州西站采用全覆蓋無站臺柱、無吊頂雨棚，它與傳統(tǒng)站臺雨棚的最大區(qū)別就是無站臺柱。無站臺柱雨棚首次采用全新型輕鋼結(jié)構(gòu)，采用連續(xù)拱形桁架一次橫跨站臺，跨越距離41m，最大跨度達(dá)到46m，東西兩側(cè)各懸挑12.5m，從而實現(xiàn)包括基本站臺在內(nèi)的所有站臺上無柱。雨棚上弦最高處與軌頂距離15m。雨棚表面保持了原有的混凝土及鋼結(jié)構(gòu)本色，無吊頂，股道上方4m寬透空不封頂，使得站臺視野寬闊，塑造出輕盈、通透、飄逸的交通建筑新形象，實現(xiàn)了力與美的結(jié)合。

2.7 地鐵逆作法施工技術(shù)

國鐵及地鐵施工工期都非常緊張，國鐵與地鐵需要同時開工，站房樁基礎(chǔ)施工與地鐵圍護樁施工可以同步進行；但地鐵后續(xù)施工中土方開挖嚴(yán)重制約國鐵站房基礎(chǔ)底板、地下室結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)工程的施工。為了能有效地解決這一難題，在大面施工前對施工情況和施工方法進行了仔細(xì)模擬，結(jié)合收集大量施工機械性能的相關(guān)資料，確定最終的地鐵逆作法施工技術(shù)施工方法（如圖7所示），除已經(jīng)完成的圍護樁、第一道砼支撐外，其它剩余工序均需要在站房出站層狹小空間內(nèi)進行。

圖7 國鐵與地鐵位置圖

2.8 高大空間、大跨度復(fù)雜管桁架屋蓋結(jié)構(gòu)施工

運用數(shù)控相貫線切割機對拼裝構(gòu)件進行仿真加工及下料 （如圖8所示），保證了拼裝構(gòu)建合理性、科學(xué)性。根據(jù)拼裝構(gòu)件監(jiān)測結(jié)果，拼裝構(gòu)件偏差均在允許偏差范圍內(nèi)。通過過程工序的控制及結(jié)構(gòu)監(jiān)測，既保證了質(zhì)量與安全，又印證了數(shù)控相貫線切割機的準(zhǔn)確性。

圖8 相貫線切割實例圖

2.9 站房廣播點聲源系統(tǒng)施工應(yīng)用

根據(jù)不同地點、場景，模擬劇院擴聲、大型聚會場所、流動和固定AV系統(tǒng)，模擬大型系統(tǒng)的中區(qū)和側(cè)區(qū)補聲系統(tǒng)、演奏廳以及主題公園、體育館分布式系統(tǒng)，模擬俱樂部，運用現(xiàn)代技術(shù)采用廣播點聲源系統(tǒng)JM-1P，克服了點聲源系統(tǒng)的局限。緊湊的設(shè)計，利落的線條，無需角度的局限。每只JM-1P都采用了REM帶狀仿真多岐管技術(shù)和號角，以達(dá)到緊湊陣列中精準(zhǔn)的200覆蓋角；體積小、功率大，輕松勝任主擴系統(tǒng)、延時系統(tǒng)和補聲系統(tǒng)；Quickfiy吊掛系統(tǒng)滿足垂直和水平陣列需的靈活性，可吊掛或地面疊放；穩(wěn)定且可預(yù)見的陣型，保證了精確的系統(tǒng)設(shè)計。

2.10 虹吸式雨水收集系統(tǒng)施工應(yīng)用

虹吸式雨水收集系統(tǒng)是除重力流外的屋面雨水排水的一種形式，是在設(shè)計條件下利用雨水斗至排出管之間的有效位差為動力，使系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓的雨水排水系統(tǒng)，其水力計算依據(jù)流體力學(xué)的伯努利方程。蘭州西站利用屋頂專用的雨水漏斗進行氣水分離，開始時由于重力作用，使雨水管道產(chǎn)生真空，但管中的水呈壓力流狀態(tài)時形成虹吸現(xiàn)象，不斷排水，最終雨水管內(nèi)達(dá)到滿流狀態(tài)。在降雨過程中，由于連續(xù)不斷的虹吸作用，整個系統(tǒng)得以快速排移屋頂上的雨水。

2.11 BIM技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用

BIM-4D施工模擬是在BIM-3D模擬的基礎(chǔ)上附加時間因素，將3D模型以動態(tài)方式表現(xiàn)出來，用于施工單位指導(dǎo)施工，避免工程返工，明確施工進度。BIM-4D施工模擬可以動態(tài)跟蹤項目進展情況，提高模型的準(zhǔn)確性，是動態(tài)控制項目施工全過程的有效工具，減少了建模的工作量，進一步提高建設(shè)工程的效率和效益（如圖9所示）。

BIM信息在建設(shè)工程全生命周期中為決策提供可靠依據(jù)，通過BIM信息平臺傳遞、共享及反饋建設(shè)單位、設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理單位之間的工程信息，而且對于BIM數(shù)據(jù)庫的全部信息，不同參與方具有不同使用權(quán)限。BIM信息平臺對錄入的信息及時更新，并產(chǎn)生自動關(guān)聯(lián)更改，確保各參與方能夠準(zhǔn)確、全面清楚的了解項目進展。如圖10所示。

圖9 BIM-4D施工模擬圖

圖10 BIM咨詢平臺

通過BIM技術(shù)的應(yīng)用和實踐，減少了在施工中出現(xiàn)的返工和窩工情況，并通過碰撞檢測，對機電管線綜合起到了提前預(yù)防，減少成本開支與后期運維管理，提升了建筑工程生產(chǎn)效率和質(zhì)量。如圖11、圖12、圖13所示。

圖11 管線綜合應(yīng)用

圖12 復(fù)雜節(jié)點模擬

圖13 后期運維管理

2.12 精益建造理論在施工技術(shù)中的實踐及應(yīng)用

在本項目積極應(yīng)用精益建造理論，一是劃區(qū)域控制，按照建筑功能布局、使用對象等的要求不同進行劃區(qū)、片、部位進行劃區(qū)域控制；二是實行網(wǎng)格化管理，成立駐場、過程檢查、試驗檢驗、成品驗收保護等專業(yè)盯控組，實行網(wǎng)格化管理，落實包保制度；三是控制原材料，從材料的開采、加工、運輸、驗收、樣板制作等每個環(huán)節(jié)派專人實時盯控，從根本上杜絕材料自身質(zhì)量問題；四是堅持樣板引路，對樣板制作過程中的施工工藝、細(xì)部節(jié)點、交接過渡、使用功能、安全美觀性等進行重點盯控。五是提前謀劃工藝性試驗，保證工藝流程控制，保證工藝施工質(zhì)量，為后續(xù)施工提供技術(shù)數(shù)據(jù)，保證了結(jié)構(gòu)的可靠性；六是建立考核機制，以動態(tài)管理為手段，進行日總結(jié)、周考核，重點面向作業(yè)層，把作業(yè)的成果考核與相應(yīng)的獎罰對象緊密結(jié)合。

3 實施效果

通過這些施工技術(shù)的應(yīng)用，解決了蘭州西站整個工程施工期間一系列技術(shù)難題，為保證2014年5月15日轉(zhuǎn)線，蘭新線順利開通提供了有力的技術(shù)保障。在短短的18個月內(nèi)一座集城市綜合交通體系的大型客站精彩亮相，超前實現(xiàn)了“全國一流高鐵示范站”建設(shè)目標(biāo)，此項目獲得2015甘肅省“飛天金獎”第一名，現(xiàn)申報2016“魯班獎”、“詹天佑獎”。高大空間反吊頂技術(shù)、高鐵站房落客平臺混凝土電加熱技術(shù)、地鐵逆作法技術(shù)、BIM技術(shù)以及精益建造理論在施工技術(shù)中的實踐及應(yīng)用，不僅縮短了工期，更是節(jié)約了工程成本，為今后類似工程施工具有較高的借鑒和推廣使用價值。

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