中鐵建工集團(tuán)有限公司 上海 200331

1 工程概況

南昌西站是一座橫跨滬昆客運(yùn)專線、向莆鐵路2 個(gè)站場(chǎng)的超大型鐵路綜合樞紐，車站體量由包括南昌地鐵2號(hào)線、出租車通道、南北地下出站通道、高架車道和旅客落客平臺(tái)、南北站房和中間高架站房、滬昆和向莆鐵路站場(chǎng)、車站雨棚等多個(gè)單體綜合而成，建筑總面積259 015.1 m2，站房長(zhǎng)385 m，寬169 m，站場(chǎng)含12 站臺(tái)26 線，共同構(gòu)成了江西省最大的綜合性交通樞紐（圖1）。

2 結(jié)構(gòu)特征

1）地鐵2號(hào)線：地鐵2號(hào)線位于站房南北中軸線地下出站廳正下方，為地下2 層三跨矩形箱體框架結(jié)構(gòu)，地鐵箱涵的頂板為地下室的底板，地鐵跨柱距為25 m；地鐵箱涵下部為站房結(jié)構(gòu)柱基礎(chǔ)。箱涵典型層高7.86 m，外墻厚700 mm，站臺(tái)段中墻厚800 mm，隧道段中隔墻厚500 mm；地鐵頂板厚400 mm，底板厚800 mm。

圖1 南昌西站整體結(jié)構(gòu)模型

2）地下出站層：地下出站層為橋建合一結(jié)構(gòu)，采用φ800～φ1 200 mm鉆孔灌注樁基礎(chǔ)+厚800 mm C40承臺(tái)+地梁整體筏板，頂標(biāo)高-10.80 m；地下室頂板結(jié)構(gòu)采用3 100 mm×1 800 mm預(yù)應(yīng)力箱型混凝土梁，鋼骨混凝土柱。

3）高架候車室結(jié)構(gòu)：高架層樓面梁板為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，最大柱跨25 m。柱子采用φ1 300 mm的鋼管混凝土柱。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的框架梁和井字次梁均采用后張有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力梁。

4）商業(yè)夾層和屋蓋結(jié)構(gòu)：+10 m標(biāo)高以上鋼柱截面φ1 700 mm×30 mm，大部分鋼柱分四叉，大屋蓋采用鋼桁架結(jié)構(gòu)；+19 m標(biāo)高夾層采用平面鋼桁架結(jié)構(gòu)，夾層的角部X向懸挑15 m，Y向懸挑18 m，鋼桁架上下弦的中心距為1.9 m，夾層樓面剛度較小，局部加斜桿，形成跨層桁架（圖2）。

圖2 南昌西站結(jié)構(gòu)典型斷面

3 施工工期要求

地鐵及地下1 層結(jié)構(gòu)需在5 個(gè)半月完成，1層結(jié)構(gòu)需在2 個(gè)半月完成，鋼結(jié)構(gòu)需在3 個(gè)月內(nèi)完成，高架層結(jié)構(gòu)需在鋼結(jié)構(gòu)完成后3 個(gè)月內(nèi)完成，非常規(guī)的工期需要先進(jìn)且合理的創(chuàng)新技術(shù)予以保證。

4 施工條件和資源分析

1）基坑開挖規(guī)模：基坑開挖規(guī)模巨大，基坑表層開挖范圍410 m×219 m，底面開挖尺寸378 m×188 m，站房底板挖深12 m，地鐵2號(hào)線總挖深20 m，2號(hào)線基坑內(nèi)國(guó)鐵樁基最深達(dá)26 m，總土方開挖量150萬(wàn) m3。

2）地質(zhì)地貌條件：既有場(chǎng)地復(fù)雜，地質(zhì)條件多樣，由于坑底土方主要以中風(fēng)化泥砂巖為主，開挖難度非常大，主要以爆破配合開挖為主[1]。

3）投入資源組織：由于地質(zhì)條件多樣，結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，工期非常緊張，故既需要充分考慮周轉(zhuǎn)材料和機(jī)械設(shè)備投入，也要考慮先進(jìn)合理的施工方法。

5 施工方案設(shè)計(jì)研究

在上述結(jié)構(gòu)分析和地質(zhì)、資源分析的基礎(chǔ)上，提出了3 種方案分別進(jìn)行比較研究[2,3]。

5.1 高架層吊裝方案

主要指導(dǎo)思想是當(dāng)高架候車層施工完成后，大型履帶吊上高架層吊裝屋面鋼結(jié)構(gòu)。

1）結(jié)構(gòu)總體施工順序：地鐵2號(hào)線→地下室底板→地下室頂板（軌道層結(jié)構(gòu)）→高架層結(jié)構(gòu)→屋面鋼結(jié)構(gòu)→四電用房交付→室內(nèi)外裝修完成。

2）優(yōu)點(diǎn)：常規(guī)的施工順序；由于按部就班施工，施工工期長(zhǎng)，工序簡(jiǎn)單。

3）缺點(diǎn)：軌道層和高架層均為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，且均為高大模板工程，上層施工期間，下層臨時(shí)支撐架均不得拆除，周轉(zhuǎn)材料投入極大。若考慮地鐵，則為3 層全面積投入，成本巨大；鋼結(jié)構(gòu)吊裝通道下部需進(jìn)行雙層鋼結(jié)構(gòu)加固，且需在站房南北向各搭設(shè)4 條鋼棧橋，以便于鋼結(jié)構(gòu)材料運(yùn)輸和重型履帶吊上10.0 m高架層，工裝投入非常之大。

4）施工步驟：基坑開挖、底板及地鐵施工→地鐵兩側(cè)軌道層施工→軌道層施工完成→高架層施工完成→高架層上走行通道架設(shè)→高架層上鋼構(gòu)吊裝→鋼構(gòu)吊裝完成。

5.2 軌道層吊裝方案

主要指導(dǎo)思想是將高架層進(jìn)行甩項(xiàng)后施工處理，待軌道層施工完成后即吊裝屋面鋼結(jié)構(gòu)，之后再行施工室內(nèi)高架候車層。

1）結(jié)構(gòu)總體施工順序：地鐵2號(hào)線→地下室底板→地下室頂板（軌道層完成）→屋面鋼結(jié)構(gòu)→高架層結(jié)構(gòu)→四電用房交付→室內(nèi)外裝修完成。

2）優(yōu)點(diǎn)：該吊裝方案相對(duì)于方案1，是一種創(chuàng)新的方案，屋蓋施工工期加快，基本能夠滿足既定工期要求。

3）缺點(diǎn)：由于軌道層為預(yù)應(yīng)力大跨度橋式框架結(jié)構(gòu)梁，按照該方案，需一次性滿投入地鐵2號(hào)線及軌道層結(jié)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu)，且在屋面鋼結(jié)構(gòu)安裝卸載之前不得拆除；?、?軸兩側(cè)吊車行走路線需對(duì)軌道層結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面鋼結(jié)構(gòu)支撐加固；由于軌道層為站臺(tái)和軌道的高低錯(cuò)層結(jié)構(gòu)，站臺(tái)板無(wú)承載能力，故需要利用軌道梁設(shè)置跨站臺(tái)的走道板行走通道，履帶吊走行體系復(fù)雜；高架層施工時(shí)，屋面鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)吊裝完成，且由于屋面鋼構(gòu)覆蓋面積大，導(dǎo)致高架層水平、垂直運(yùn)輸難度巨大，極大地增加施工成本。

4）施工步驟： 基坑開挖、底板及地鐵施工→地鐵兩側(cè)軌道層施工→軌道層施工完成→軌道層上路基箱走行通道架設(shè)→鋼構(gòu)吊裝→鋼構(gòu)吊裝完成→完成室內(nèi)高架層結(jié)構(gòu)。

5.3 出站層吊裝方案

主要指導(dǎo)思想是預(yù)留軌道層部分結(jié)構(gòu)，在地下出站層底板上以向莆橋?yàn)榻?，南北雙向同步吊裝屋面鋼構(gòu)，待屋面鋼構(gòu)完成后，首先實(shí)施軌道層預(yù)留結(jié)構(gòu)的合攏，然后實(shí)施高架層結(jié)構(gòu)。

1）結(jié)構(gòu)總體施工程序：地鐵2號(hào)線→地下室底板→向莆正線橋施工→地下室東西兩側(cè)軌道層完成（地鐵上空25 m跨預(yù)留）→南北兩端線側(cè)高架站房（地鐵上空預(yù)留）→屋面鋼結(jié)構(gòu)吊裝→地鐵上空軌道層、高架層補(bǔ)全（四電用房交付）→室內(nèi)外裝修完成。

2）優(yōu)點(diǎn)：符合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，由于地鐵2號(hào)線兩側(cè)站房出站層結(jié)構(gòu)（承軌層頂板）僅為地下1 層，施工速度快，結(jié)構(gòu)先期完成。地鐵2號(hào)線相對(duì)于±0.00 m（承軌層頂板）為地下2 層結(jié)構(gòu)，施工速度慢，落后于地鐵兩側(cè)結(jié)構(gòu)1 個(gè)層面。如采用此方案，則地鐵2號(hào)線完工后，即可進(jìn)行屋面鋼結(jié)構(gòu)吊裝，使得總體工期能夠大大提前；前2 種方案都需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，而采用本方案，利用地鐵和出租車通道的側(cè)墻剛度和筏板底板，能夠滿足重型履帶吊車的承載力需求，從而節(jié)省了巨額的結(jié)構(gòu)支撐工裝和周轉(zhuǎn)材料，且無(wú)需架設(shè)吊車上樓的鋼棧橋；材料運(yùn)輸可以從預(yù)留通道直接喂送至吊裝地點(diǎn)。

3）缺點(diǎn)：由于地鐵上方軌道層需考慮預(yù)留且高架層整體預(yù)留，鋼結(jié)構(gòu)完成后的結(jié)構(gòu)合攏量進(jìn)一步加大；鋼結(jié)構(gòu)吊裝完成后，結(jié)構(gòu)施工基本轉(zhuǎn)入室內(nèi)，相對(duì)于巨大的結(jié)構(gòu)體量和平面尺寸，水平和垂直運(yùn)輸非常復(fù)雜，難度極大，因此會(huì)帶來(lái)人工成本的急劇增加，且混凝土結(jié)構(gòu)由于不能組織平行施工，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)工期拉長(zhǎng)。

4）施工步驟：地鐵2號(hào)線及出站層底板施工→地鐵兩側(cè)軌道層結(jié)構(gòu)施工→向莆正線橋及軌道層結(jié)構(gòu)施工→向莆橋南側(cè)鋼結(jié)構(gòu)吊裝→向莆橋南側(cè)鋼構(gòu)完成，鋼構(gòu)吊裝過(guò)程中，緊隨鋼構(gòu)施工進(jìn)度，流水完成軌道層合攏和高架層施工→向莆橋北側(cè)鋼構(gòu)吊裝→向莆橋北側(cè)軌道層合攏，高架層結(jié)構(gòu)施工→結(jié)構(gòu)全部施工完成。

6 方案確立及需解決的問(wèn)題

在綜合比較上述3 種方案，并對(duì)投入和成本進(jìn)行計(jì)算分析后，得出的結(jié)論是第3種方案，即出站層吊裝成本最低，鋼結(jié)構(gòu)工期能夠滿足建設(shè)工期節(jié)點(diǎn)要求。在確定出站層吊裝方案后，尚需要結(jié)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的施工程序進(jìn)行綜合分析，以驗(yàn)證該方案的可行性和總體實(shí)施流程[4-6]。

6.1 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問(wèn)題

地鐵上方?～?軸承軌層、高架層后施工、鋼結(jié)構(gòu)屋面先行吊裝的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問(wèn)題，用通用有限元分析設(shè)計(jì)軟件MIDAS/GEN V7.8.0建模分析，驗(yàn)算結(jié)果滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和承載力要求。

6.2 水平運(yùn)輸問(wèn)題

?～?軸承軌層、高架層后施工狀態(tài)下水平運(yùn)輸問(wèn)題：采用室內(nèi)短臂塔吊解決垂直運(yùn)輸問(wèn)題，利用12～13軸地鐵上方未施工區(qū)域作為水平運(yùn)輸通道。

6.3 方案優(yōu)化和確立

1）原計(jì)劃由向莆正線橋南北同時(shí)吊裝，改為先吊裝向莆正線橋北側(cè)，然后再吊裝向莆橋南側(cè)，依次退吊完成。

2）高架夾層鋼結(jié)構(gòu)隨屋面鋼結(jié)構(gòu)同步吊裝完成。

3）中間吊裝通道東西兩側(cè)+10.0 m高架層（即⑦-?軸、?-?軸高架層）先于屋面鋼結(jié)構(gòu)吊裝前施工，與屋面鋼結(jié)構(gòu)吊裝形成流水，加快土建結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度（圖3）。

6.4 實(shí)施方案施工步驟

地鐵2號(hào)線及出站層底板施工→地鐵兩側(cè)軌道層結(jié)構(gòu)施工→向莆正線橋及軌道層結(jié)構(gòu)施工→地鐵兩側(cè)高架層施工完成→鋼結(jié)構(gòu)吊裝→隨鋼構(gòu)施工進(jìn)度，兩側(cè)高架先行、中間結(jié)構(gòu)后合攏的流水施工→軌道層、高架層結(jié)構(gòu)合攏施工→結(jié)構(gòu)全部施工完成

圖3 方案實(shí)施步驟

7 結(jié)語(yǔ)

南昌西站工程在經(jīng)過(guò)多種方案比較、多輪技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上，采取了最為合理經(jīng)濟(jì)且快速的施工方法，在詳細(xì)分析結(jié)構(gòu)特征的基礎(chǔ)上，充分利用地鐵和出租車通道側(cè)墻剛度，拆分和預(yù)留主體結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了屋面鋼結(jié)構(gòu)的快速完成，并且為屋面施工、內(nèi)部裝飾施工贏得了大量同步平行施工的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了大型交通綜合體施工的一次重要施工組織創(chuàng)新。