地铁上盖项目的设计与施工_温喜廉.pdf

202212Building Construction2934地铁上盖项目的设计与施工温喜廉 叶家成 张超洋 胡敬杰广州珠江建设发展有限公司 广东 广州 510075摘要：以广州某地铁上盖项目设计与施工为例，介绍了地铁上盖项目设计与施工全过程BIM技术应用、“强下部、弱上部”盖板并缝技术、大型复杂转换梁施工与监控、架空交叉梁塔吊基础施工，以及施工车道变形缝改造施工保障措施等。经工程实践证明，解决了地铁车辆段上盖结构存在底部刚度突变、竖向构件大量转换、复杂转换大梁、盖上塔吊基础设置等系列技术难题，保证结构施工质量和安全，加快施工进度，提升设计与施工协同、可视化、智能化建造水平。关键词：地铁上盖；BIM技术；转换梁；塔吊基础中图分类号：TU755 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2022)12-2934-04 DOI：10.14144/ki.jzsg.2022.12.036Design and Construction of Subway Upper Cover ProjectWEN Xilian YE Jiacheng ZHANG Chaoyang HU JingjieGuangzhou Pearl River Construction Development Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong 510075,ChinaAbstract:Taking the design and construction of a subway upper cover project in Guangzhou as an example,the application of BIM technology in the whole process of design and construction of the subway upper cover project,the technology of strong lower part,weak upper part cover plate joint,the construction and monitoring of large and complex transfer beams,the construction of overhead crossing beam tower crane foundation,and the construction guarantee measures for the transformation of construction lane deformation joints are introduced.The engineering practice proves that a series of technical problems,such as sudden change of bottom stiffness,large number of vertical components conversion,complex conversion girder,and foundation setting of tower crane on the top of the subway depot,are solved.It can ensure the quality and safety of structural construction,accelerate the construction progress,and improve the level of design and construction coordination,visualization and intelligent construction.Keywords:subway upper cover;BIM technology;transfer beam;tower crane foundation1 工程概况广州某地铁上盖TOD项目（图1），一期总建筑面积为18.71万 m2，已建设车辆段为跨度较大框架结构，地上为2层车辆段盖板（分别为8.5 m和14.5 m盖板），在14.5 m盖板上建设3栋住宅楼（17#19#）、2栋商业楼、1所九年一贯制学校，其中，17#19#栋为新建的48层（盖下2层，盖上46层）超高层住宅，车辆段建筑首层层高8 m，2层层高6.5 m，盖上住宅首层为6 m，标准层层高3 m，结构总高度156.6 m。8.5 m盖板早期已完成施工，通过结构抗震缝划分为23个区，盖下地铁车辆段正常运行。图1 广州某地铁上盖TOD项目效果图随着城市化建设步伐加快，城市轨道交通基础设施建设提速，为缓解城市用地紧张和充分利用现有基础设施资源，依托高运量的轨道交通建设一个高密度、集约化的公共交通引导开发（transit-oriented development，TOD）建筑群来缓解现代都市的城市病问题。TOD社区作为浓缩型高效城市生态样本，将交通、居住、商业、办公、公共空间等高效结合，是未来城市规划的发展趋势1。但因地铁车辆段盖上盖下开发与建设主体、使用功能不同等，给运营地铁车辆段盖上项目设计与施工带来一系列难题。本文以实际工程为背景，对运营地铁车辆段盖板上的TOD项目设计与施工关键技术进行分析研究和实践，以期为今后同类工程提供借鉴。基金项目：住房和城乡建设部科学技术计划项目（2020-K-088）。作者简介：温喜廉（1984），男，硕士，高级工程师。通信地址：广东省广州市越秀区环市东路476号之一8楼（510075）。电子邮箱：L收稿日期：2022-08-03结构施工STRUCTURE CONSTRUCTION建筑施工第44卷第12期29352 项目特点1）地铁车辆段盖上盖下层高变化大及使用功能不同，导致主体结构底部刚度存在突变而出现软弱层。且盖下原有地铁车辆段竖向构件跨度较大，需要在盖上设置转换层，形成全转换或大部分框支结构体系，满足上部建筑开发功能要求。2）在既不能影响盖下车辆段正常运行，也不具备在盖下进行回顶加固的环境下，地铁车辆段盖上建筑施工涉及塔吊基础设置、运输车道等场地布置，以及大型转换梁支模体系等，需要结合既有盖上预留条件进行设计和重点解决。受原盖上预留柱设计荷载限制及各柱头长期在暴露环境下等因素，需要对旧有柱进行施工加固改造以满足上部结构荷载传递及柱节点施工质量要求。3）TOD项目转换成层处，各个专业之间沟通烦琐，需要相互之间反复协调，影响项目总体设计质量，使整个项目推进缓慢，协同性差。3 技术思路1）通过在地铁上盖TOD项目建筑方案设计、初步设计和施工图设计等阶段应用BIM技术，覆盖建筑、结构、机电等专业，实现多专业协同，并辅以正向设计系列插件应用，提高项目设计效率和质量。2）引入“强下部、弱上部”为目标的性能设计方法，采用并缝技术合并转换层，加强关键构件的构造措施，解决地铁车辆段上盖结构存在底部刚度突变、竖向构件大量转换等难题。3）TOD结构超大框支转换梁采用2段浇筑施工方法，下段梁增配面筋与交界面抗剪钢筋，解决框支梁自重大而盖板下无法回顶的高支模支撑体系施工难题，并利用信息技术，实现对超大框支梁高支模进行施工智能监控，保障TOD项目转换结构施工安全和质量。4）对TOD项目盖板原结构柱进行加固改造，因地制宜设置架空交叉梁塔吊基础，施工车道处变形缝改造等措施，保障TOD项目整体施工组织。4 TOD项目设计4.1 建筑设计本项目从方案设计阶段开始采用正向设计方法，以三维模型直观进行空间展示，解决TOD项目因前后开发主体不同、建设时间差、结构转换层内大量设备转换等因素导致户型变化差异大引起的一系列设计难点，有效协调各专业，清晰反映具体专业技术内外各种需求，加快与业主对接和方案确认，解决传统CAD二维平面难于直观对比和定量分析决策的不足，提升方案设计质量和落地效率。本项目住宅区为超高层建筑，北向分布有幼儿园、小学、商业楼等建筑。利用正向设计模型进行基于BIM平台的绿色性能分析。其中在室外风环境方面：通过优化场地规划设计，调整首层架空层配套用房布置，提高首层架空率，实现了场地内夏季人行高度大部分区域的风量平均风速可达2.0 m/s，主要分布在0.23.0 m/s之间，冬季风速基本处于0.53.5 m/s之间，满足人体舒适度和户外活动要求；针对项目周边有密集交通干道，通过模拟预测交通噪声的污染情况（图2），结合各单体建筑的经济性定位要求，提出缓解交通噪声的污染防治策略；通过模拟对不同规范方案的住宅与住宅、住宅与幼儿园、小学相互影响进行动态分析，对场地内的日照时间的遮挡情况进行量化分析，保证各单体之间合理的遮挡范围。通过对室外风环境、室外交通噪声、场地日照时长等关键因素进行数值模拟，为建筑设计提供更加准确的数据支撑，有利于提升绿色建筑设计的品质。图2 夜间场地室外噪声分布4.2 结构设计本TOD项目车辆段为跨度较大框架结构，而盖上为小开间的剪力墙结构住宅，大量上部竖向构件一次甚至多次转换，且车辆段及住宅首层层高较高，已施工完的8.5 m标高处盖板通过结构抗震缝划分为23个区。上述原因容易造成结构底部刚度突变，形成底部软弱的“鸡腿”形式结构。为解决该难题，提出“强下部、弱上部”为目标的性能设计方法，对盖上、盖下结构选定不同的抗震性能控制目标，采用并缝技术合并转换层；待高程塔楼主体沉降稳定后，对原相互独立的盖板进行分区域合并，从而使得各盖板形成相互协调受力的“大底盘”，以保证TOD高层塔楼底部结构的整体刚度2。本工程高层住宅区域，在8.5 m标高处盖板通过“并缝”分别形成2个边长约为200 m区域的大底盘结构，其中13区、57区合并成一个大区，911区-A、1214区合并成另一个大区。14.5 m标高处盖板分缝形式同8.5 m标高处盖板。4.3 给排水设计已建项目盖下结构设计时，对盖上结构荷载预计不足，在后期盖上开发过程中，对盖上覆土的深度有巨大限制，部分区域甚至无法实现盖上覆土（图3）。温喜廉、叶家成、张超洋、胡敬杰:地铁上盖项目的设计与施工202212Building Construction2936规划道路覆土1.50 m覆土1.40 m覆土1.30 m覆土1.20 m覆土0.50 m覆土0.10 m覆土0 m图3 项目盖上覆土深度分布为此，“近零覆土”区域的室外排水干管均采用在车库顶板下穿梁铺设方式。排水管线敷设在车库层天花板，每段梁的穿梁套管标高均不同，为了清晰表达现场准确的预埋位置，项目采用BIM正向设计，自动根据正向设计模型中的管线和梁的交叉位置自动生成预留孔洞，解决大量预留孔洞及管线坡度造成的预留精度难题。4.4 数字化设计项目采用BIM正向设计的模式进行全专业的初步设计及施工图设计，各专业在BIM环境下进行三维设计及专业协调，并基于BIM模型直接输出专业图纸，使设计阶段BIM模型顺利流转到施工阶段应用，确保设计质量和模型有效传递和共享。项目主体结构采用PKPM模型进行结构内力计算分析，并通过插件，将PKPM数据导入Revit，自动形成结构BIM模型。在转换过程中，将PKPM模型几何信息转化为Revit的结构构件（如竖向结构、梁、板），将PKPM的计算结果转化为Revit模型的钢筋信息及钢筋实体。有了Revit结构模型后，利用插件，读取模型信息，自动生成竖向平面布置图、竖向结构钢筋大样图、结构平面布置图、梁平法施工图、板配筋施工图，达到一键出图的效果，极大提升结构设计质量和效率。为使BIM模型输出的dwg图纸符合传统CAD制图习惯，应用“优比ReCAD3”等系列插件，解决BIM正向设计流程中普遍存在的后处理问题，提升正向设计成果输出、算量、模型浏览等效率。5 TOD项目施工5.1 盖板并缝施工8.5 m标高处盖板并缝采用植筋后做叠合板做法。由设计复核分区间传递的剪力及拉、压力，确定叠合板单边宽度取为2.5 m，植筋规格单边612 mm，纵向间距500 mm，植入原结构100 mm（图4）。合缝处的