源自 | 中铁六局呼和浩特铁建公司、成都地铁
走进成都轨道交通13号线幸福梅林站工程，着实让人眼前一亮：超大跨度、无一立柱！该车站是目前全国轨道交通在建项目最大也是亚洲最大规模的大跨度中庭无柱弧形拱顶车站，工艺要求极高。
幸福梅林站，一座地下两层车站，基坑平均深度约30米，相当于10层楼的高度。据施工人员介绍，车站为12米岛式车站，主体总建筑面积为47833.4平方米，相当于6.5个大型足球场的大小。
之所以采用“无柱设计”，一方面，是因为受地形限制，车站轨面埋深较大，若按传统平板车站设计需增设一层车站结构，而采用无柱设计可有效节省工程造价投资；另一方面，因为弧形拱顶特有的拱形效应，能减少无柱大跨结构对车站顶板厚度的影响，能够进一步增大车站空间。
“随着时代发展，地铁车站施工工艺日趋成熟，简约、美观、新颖成为了大部分车站选择的风格。目前大部分车站均采用框架结构，与之相比，弧形拱顶结构新颖而富有韵律，更有特色，且受力安全，还能实现节能环保。”项目负责人表示。
“无柱设计”虽然独特，但也向施工作业提出了巨大挑战。在没有立柱支撑的情况下，保证拱形顶的稳定性是项目施工的关键。
“项目建设没有先例可以学习借鉴，一切都要从头开始。”该项目负责人说，“面对‘零基础’，就从头开始探索前进，摸着石头过河；没有任何经验，就在正式施工前留足时间，组织专家科学论证，反复琢磨方案。最终，经过三个月时间，最佳施工方案出炉；在施工过程中，轨道建设者们通过反复探讨和多方尝试，进一步确保工程的安全和稳定。”
幸福梅林站于2020年10月22日打下首钻开始施工，因项目地属膨胀土层地带，分布着素有工程“拦路虎”之称的黏性土，土质遇水易膨胀变形，失水会收缩开裂，性质极不稳定，加之基坑较深，无疑给基坑开挖造成了很大困难。
为了保持基坑土体的稳定性，建设者通过在基坑侧边注浆架设钢支撑，增加钢支撑数量，对基坑内部进行加固处理，并聘请第三方监测机构24小时全天候监测土体变形情况，有效确保了基坑开挖安全。
幸福梅林站采用明挖拱型建造技术：基坑开挖后，从下往上施工车站结构。拱形顶的受力，一般都集中在两侧的拱肩上，两侧的墙体相当于两个支座，起到支撑拱肩的作用。普通地铁两侧墙体的厚度仅0.8米，为了增强墙体的承重力，建设者将墙体厚度增加到了1.6米，其承重力提升了两倍。
在弧形拱顶施工过程中，建设者也加大力度运用多种科研技术成果，加强技术质量管理。充分运用“一种重物举升用升降装置”等多项国家新型专利、省部级工法，助力质量控制提升，提高装配式综合支吊架安装效率；运用BIM技术搭建模型，精准计算出各部件数量及受力程度，确保了整个支架体系的稳定性，达到了临时支撑的作用；通过建立分级质量管理体系，实施样板引路，制定各工序工艺的施工标准，确保将项目建设成为工艺精细、安全可靠的品质工程。
作者执笔编制了《地铁车站大跨度中庭无柱弧形拱顶支架体系施工工法》、《地铁车站大体积侧墙高大模板及其支撑体系分层施工工法》获得内蒙古自治区省部级工法；获得《一种装配式地铁车站横撑拆除设备》实用新型专利。随着时代发展，地铁车站施工工艺日趋成熟。多元化的地铁空间美学设计和内部造型追求简约、美观、新颖的脚步从未停歇。目前大部分车站均采用框架结构，与之相比弧形拱顶结构美观大方，新颖而富有韵律，外观突出视觉效果，且受力安全、节省材料，成为地铁车站施工趋势。北京地铁六道口站、上海地铁衡山路站、深圳地铁田头站等均为弧形拱顶车站，受到广大人民的喜爱。成都地铁13号线幸福梅林站为亚洲最大规模的大跨度中庭无柱弧形拱顶车站，弧形段长221m，跨度25.2m，层高10.8m，顶板厚1.3m，拱顶净高10.75m。跨度大、层厚大、施工工艺复杂。该项目支架体系要求较高，对将来地铁车站大跨度无柱弧形拱顶施工具有借鉴意义。
2.1 由于地铁车站的特殊性，基坑内有钢支撑和格构柱作为支撑体系，支架体系在施工时要避开钢支撑、格构柱以及笼梯等，传统施工工艺采用钢架或者桁架，组拼以及排布不灵活，满足不了施工要求，本工法施工灵活，人员容易操作。2.2 本工法施工材料不受工况影响能够循环利用，传统施工所需定制钢架，受工况影响，为一次投入，不能循环应用。本工法使用的盘扣、普通钢管、I12工钢、竹胶板等全部能够周转利用。地铁车站大跨度中庭无柱弧形拱顶支架体系施工工法是一种创新、高效的施工方法，有效解决了架体施工灵活度与整体性的矛盾，即便于地铁车站的施工，又满足弧形拱顶复杂受力要求。由立杆、水平杆、斜拉杆、对顶杆、抛撑、工字钢、钢管、竹胶板、铁楔子、U型卡组成支架体系，起拱以上部位通过加工铁楔子U型卡等小工具，克服弧形有角度的难题，使顶托与主楞、主楞与次楞有效连接，增大了抗滑移系数。在起拱5m高度范围内按照500mm步距采用Ф50钢管增加对顶；按照1200mm间距采用Ф50钢管扇形布置抛撑，抵消拱形结构水平力。
（1）模板及支撑体系工程编制了专项施工方案并已经过专家评审，并已报监理审批完成。（2）委托局设计院对架体进行验算：架体的稳定性强度、材料的强度以及刚度也满足要求。（3）对特种操作人员进行安全教育培训及安全技术交底，考核合格后持证上岗。工字钢按照弧度加工，工字钢上口尺寸为半径11.87米，内口半径为11.75米，采用12工字钢。整个弧长长度为23.0米，具体长度尺寸见下图，工字钢弯曲延伸长度根据实际自控扣除，每两块工字钢之间连接采取打八孔，40cm长2cm厚弧形钢夹板固定，8颗M22螺栓锁紧。每块工字钢两头切头，两头钻孔，且必须加工成标准件，保证任意两块都能连接。连接片要求：首先连接片应略带弧度，宽度与工字钢净内空契合，然后螺栓使用加长丝杆，连接片做成标准件与工字钢钻孔位置匹配。选用60盘扣支架，横向布距1200mm，纵向布距1200mm，竖向布距1500mm，立杆采用直径60.3mm，壁厚3.2mm，水平杆直径48.3mm，壁厚3.2mm。架体搭设到设计标高后。检查斜拉杆是否满挂，插销抗拔力不得小于3KN。起拱高度内按500mm间距对顶，并设置抛撑，注意抛撑一定要落地，并在抛撑落地处植筋防止抛撑位移。一定要保证斜拉杆、对顶、抛撑三者共存。待架体检查合格后，主楞采用特制与结构弧度匹配的12工钢，主楞工钢之间连接采用高强螺栓连接，顶托与主楞的空隙采用铁楔子填塞，铁楔子与顶托焊接在一起，保证接触面积及位移限制。次楞采用双拼Φ50mm钢管，面板拼缝处次楞采用50*100mm方木，面板采用15mm厚的竹胶板，次楞双拼钢管为保证其在主楞弧形工钢架上不发生位移，用钢筋制作U型卡，固定钢管位置。（2）监测点材料及规格：监测点布设采用反射片，规格为15mm×15mm。（3）监测点布设：每层、每段支撑架在横断面设置5个断面20个测点，每个监测断面间距5m。（4）监测方法：使用经纬仪、水平仪等监测仪器进行监测，不得目测，监测仪器精度应满足现场监测要求，并设变形监测报警值。为保证能够观测到所有点位，我单位将从地面将测量点位引至结构底板并妥善保护。（5）监测频率：在浇筑砼过程中应实施实时监测，一般监测频率不宜超过 20～30分钟一次。在砼初凝前后及砼终凝前后也应实施实时监测，监测时间可根据现场实际情况进行调整。监测时间应控制在高支模使用时间至砼终凝后。（6）监测数据变化过大时需对支撑体系采取加固措施；当监测数据超过预警值时必须立即停止浇筑砼、疏散人员。（1）支撑架搭设完成，必须进行验收后，方可进行使用。（2）基础：查看基础表面是否坚实平整，表面是否积水，垫板是否晃动，检查方法：观察。（4）间距检查：支撑架步距误差不得大于±20mm、纵距误差不得大于±50mm、横距误差不得大于±20mm，用钢卷尺测量。成都轨道交通13号线一期工程土建7工区幸福梅林站是成都轨道交通13号线一期工程的中间站，车站位于成龙大道与锦江大道交叉口东北侧绿化带内，沿成龙大道东西向敷设，是成都轨道交通13号线一期工程第18座车站。车站主体总建筑面积为47845.66㎡，车站主体长度729m，有效站台长186m，结构标准段宽22.1m。基坑深度为25.3-29.4m，平均覆土厚度为3.43m。共设5个出入口、2组风亭、7个安全出口。本工法已在成都地铁13号线幸福梅林站主体结构施工进行了使用，取得了良好的效果。
