推荐单位:济南市城乡交通运输局
实施单位:济南市交通工程质量与安全中心、济南交通发展投资有限公司
为解决城市轨道交通地下车站传统施工工艺存在着产生大量建筑垃圾及环境污染、施工效率较低等突出问题,中心会同济南交通发展投资有限公司积极推动地铁车站“永临一体”预制叠合绿色低碳建造工艺创新应用,以济南轨道交通二期车站工程为依托,基于“永临结合”和“预制装配”两项绿色建造理念,实现了地铁车站基坑支护结构与车站主体结构的一体化设计和施工,推动了地铁车站建造绿色低碳转型发展。
通过技术创新与设备研发,形成了城市地铁车站永临一体预制叠合绿色低碳建造工艺,主要做法如下。
(一)预制肋叠合墙
基坑施工阶段,预制方桩代替传统钻孔灌注桩作为围护结构,承担基坑外侧全部水土压力;车站使用阶段,预制方桩预留接驳器通过抗剪钢筋与主体结构侧墙连接形成预制肋叠合墙,实现支护结构与主体结构永临合一。避免大量临时围护结构废弃,侧墙厚度由700 mm减薄至400 mm,混凝土用量节省约43 %。
(a) 预制方桩 (b) 抗剪钢筋 (c) 叠合墙钢筋
图1 预制肋叠合墙现场实施图
(二)预制叠合顶板及中板
在第一道、第二道混凝土支撑之间铺设倒T型预制顶板、钢管桁架预应力混凝土预制中板,与后期现浇混凝土叠合形成永久顶板及中板,实现水平支撑体系与结构板永临合一。避免了混凝土支撑凿除废弃,节约资源,提升施工效率约50%。
(a) 钢管钢架预应力板 (b) 预制倒T型板
(c) 预制板拼装 (d) 叠合板效果
图2 预制叠合顶板及中板现场实施图
(三)预制芯叠合柱
基坑施工阶段,预制芯柱代替传统的钢格构柱承担上部竖向荷载;车站使用阶段,预制芯柱外包钢筋混凝土叠合形成永久结构柱,实现竖向支撑体系与结构柱永临合一。避免拆除临时竖向支撑,节约资源,提升施工效率约35 %。
(a) 预制芯柱 (b) 外包钢筋 (c) 叠合柱
图3 预制芯叠合柱现场实施图
(四)主体结构与内部装修安装相结合
通过在预制中/顶板预留预埋孔洞及滑槽,避免结构后打孔、开洞及明敷线管,实现内部装修安装的集成化、信息化、一体化设计;车站内部轨顶风道、站台板、楼梯、内隔墙ALC板全面采用预制构件内装,提高施工效率约50%,结合清水混凝土自然装饰,实现主体结构与装修安装的一体化,减少装修体量约80%。
图4 主体结构与装修安装相结合
三、实施成效
(一)节材降碳效益显著
1.节约资源和减少建筑垃圾
本技术将车站基坑开挖阶段的临时支护结构,与车站永久主体结构叠合,实现共同受力。侧墙由700减薄至400mm,节省混凝土43%,减少外侧止水帷幕45%,节约工期50%。
2.精简装修,便捷高效施工
车站内部结构轨顶风道、站台板、楼梯、设备区内隔墙ALC板全面采用预制构件进行工业化内装,提高施工效率约50%,结合清水混凝土自然装饰,实现主体结构与内部装修安装的一体化结合,减少装修体量约80%。
3.降低碳排放
建材资源化、减量化利用是一条基本的降碳技术路线,以济南轨道交通8号线围子山站为例,与传统现浇车站相比,总计节省4360 m3混凝土、钢材450吨,减少建筑垃圾680方,综合换算可减少碳排放量3400吨。
(二)经济效益持续显现
叠合结构体系中车站永久结构因与支护结构结合而减小了工程量,因此造价远低于常规结构体系。与传统现浇车站相比,车站主体工程的土建工程的直接工程造价节约434.6万元。
根据上海环境能源交易所发布的数据显示,1座标准地铁车站的碳排放3177 t转化为经济效益约为35万元。考虑直接工程造价、工期节约、碳排放减少在内的综合经济效益,每个车站约为1500万元。