上海市机械施工集团有限公司成立于1958年,其前身是1953年成立的上海市建筑工程局机具供应站,2004年改制为“上海市机械施工有限公司”,2013年变更为“上海市机械施工集团有限公司”。机施集团是上海建工集团股份有限公司的专业子集团之一,也是我国现代化大型机械施工的专业单位。注册资金6亿元,具有房屋建筑工程施工总承包和市政公用工程施工总承包双一级,机电工程施工总承包二级资质;钢结构工程、地基与基础工程、建筑幕墙工程、消防设施建设工程、起重设备安装工程等多项专业承包一级资质,并具有轻型钢结构设计专项资质和建筑幕墙工程设计资质。主要承担大型、特殊钢结构工程;城市地铁、大型桥梁、高架立交等市政工程;地下车站、地下车库、大型深基础工程等。近60年来承担了众多上海市和国家的标志性建筑项目,在共和国发展的各个历史时期都留下了无数现代工业和城市建设的杰作。
改革开放以来,公司不断整合资源,坚持以市场为导向,以科技促发展的道路,发挥多专业综合优势,向超高层、大跨度和特殊钢结构、地铁隧道、车站、城市立交、大型深基础、大型桥梁、地下顶管、磁悬浮工程等市政工程领域进军。近年来,深入贯彻科学发展观,确立了发展专业总承包、主承包的经营战略,使企业获得了持续快速发展。这一时期公司参加建设了上海铁路南站、浦东国际机场、北京国家大剧院、广州电视塔、上海世博会中国馆、世博轴、世博文化中心、世博中心、虹桥综合交通枢纽、黄浦江越江隧道、上海中心大厦、迪士尼主题乐园以及上海、南京、杭州、苏州、大连、无锡等城市轨道交通项目,奉献了一项项世人瞩目的精品工程。公司在重大工程的技术攻关中,获得国家和上海市科技进步奖60多项,拥有发明专利和实用新型专利200多项。获得“中国建筑工程鲁班奖”“中国土木工程(詹天佑)大奖”“上海市建筑工程白玉兰奖”“上海市市政工程金奖”“上海市金钢奖”等180多项。
经过近年来的快速发展,公司形成了多专业、多学科的经营管理、科技研发团队,拥有包括享受国务院特殊津贴高级专家、教授级高工等高职称,博士、硕士等高学历,各专业的学科带头人组成的经过认证的市级企业技术中心,以及百名国家注册建造师,还有覆盖各专业工种的高级技师、技师、高级工等高技能人才,成为完成重大工程和实施科研项目的中坚力量。
公司连续多年被评为上海市守合同重信用企业、上海市用户满意施工企业、上海市建筑施工企业综合实力排名30强企业、上海市建筑业诚信企业、上海市诚信创建星级企业。荣获上海市职工最满意企业、全国五一劳动奖状、全国建筑业先进企业、国家工商总局“守合同、重信用”企业、全国模范劳动关系和谐企业和上海市建设施工质量先进企业、上海市建设施工安全生产先进企业、上海市重点工程实事立功竞赛金杯公司,公司还被认定为“高新技术企业”和上海市创新型企业。
上海市轨道交通15号线是一条城市西部南北走向线,是新一轮轨道交通规划建设中重要的市区级线路,途经宝山区、普陀区、长宁区、徐汇区、闵行区等5个行政区。本工程北起宝山顾村公园站,南至闵行紫竹高新区站,共设30座地下车站,线路全长42.3公里,在上海城市综合交通和轨道交通路网中有着十分重要的地位。轨交15号线开通运营后,30座车站中将有10座车站与轨道交通网络中其他线路形成换乘。该线对改善上海市西部地区南北向交通,支撑重点地区开发建设,加强城市西部内外环线之间的轨道服务,带动沿线区域发展,汇集并转换沿线相交轨道路线客流,对均衡网路客流有着较强的作用。
上海市机械施工集团有限公司参与承建3个车站,分别为古北路站、姚虹路站、吴中路站,途径长宁区、闵行区、徐汇区,是整条15号线的中段,也是施工难度最大、维稳压力最重、文明施工标准最高的一个标段。
吴中路站位于徐汇区桂林路下,地处徐汇区与长宁区交界处,北侧靠近吴中路,呈南北走向,其上行线上方为姚虹路站,上行线下方为桂林路站。车站为地下二层岛式车站。车站规模为170米×20米,标准段基坑开挖深度为19.3米,南端头井基坑开挖深度20.93米,北端头井基坑开挖深度20.5米。车站共设4组出入口,2组风井。
由于吴中路车站地理位置优越,毗邻上海申通地铁集团有限公司和在建的上海市轨道交通网络运营指挥调度大楼,因此自工程开工起各级领导对该车站的工程建设就高度关注,尤其是在技术研发和科技创新领域提出了更高的要求。作为一家专业的施工企业,上海建工机施集团利用企业自身优势,采用创新工艺、设备自主研发实现行业领先,树立了新的轨道交通板块科技引领行业标杆,为今后城市地下空间开发积累了宝贵的经验。
一、引领技术创新,推行“预制+现浇叠合”新工艺研发运用
随着时代的变迁,上海轨道交通地下车站的建筑空间布局受到条件限制,在空间氛围营造,尤其是公共区的空间体验上无法像地面建筑那样实现丰富多彩的形式变化,低矮、扁平的空间截面成为车站结构最为常见的设计。早在规划设计阶段,轨交15号线项目公司就提出无柱拱形顶板这个新概念,随后隧道设计院进行深化设计,完善了大跨度无柱拱形顶板的设计理念。最终确定吴中路站将采用的无柱拱形顶板的地铁车站建筑设计风格,其优点很明显,即:能有效释放空间压抑感,提升乘客空间舒适度,实现地下车站公共空间充分利用及车站空间多元化表现的需要;站厅层公共区空间大、无立柱遮挡、视野开阔、综合管线布置灵活、装修美观。
1.足尺试验
由于现浇结构施工较难达到大跨度无柱拱形顶板车站的外观和质量要求,项目部结合施工现场实际情况,创新大胆地提出了拱形顶板“预制+现浇叠合”的施工概念,这在上海软土地基地铁车站施工中是首次。为了验证此概念的可操作性,经多次与设计沟通及向申通集团汇报后,修改了设计原有方案,并最终确定了与同济大学地下建筑与工程系开展合作,由4家单位一起合作开展足尺试验。考虑到当时施工场地条件不满足的问题,确定在本标段姚虹路车站进行试验。
经过专家论证后,2018年8月在姚虹路车站顺利实施了预制拱形顶板足尺结构实验。为了做到试验数据的完整性,整个试验采用1:1足尺试验,真实模拟出一榀拱形顶板。整个实验经过半跨堆载、全跨堆载、超限堆载等模拟拱形顶板的各类受力状态,得到了宝贵的实验数据,验证了预制拱形顶板设计的结构受力合理性和施工的安全性、可靠性,打消了设计方对结构受力方面的疑虑,并对预制拱形顶板拼装施工工艺进行了优化改进,为在吴中路站的全面运用提供了宝贵的经验。
2.场外制作与运输
预制拱板是在构件加工厂内进行制作和养护。采用半榀平卧浇筑方式,钢筋笼整体成形入模,混凝土分层浇筑同时进行插入式振捣,并使用蒸汽快速养护,既保证了构件质量,又提高了模板的周转率。预制拱形顶板采用20吨的载重平板车进行运输,运输时预制拱板采用四点支撑,与自然养护状态相同。预制拱板运输到现场后,利用现场150吨履带吊将预制拱板吊放到现场准备的支架上。
3.现场施工
吴中路并非常规的标准车站,整个车站呈喇叭口形,由北向南逐渐变大。为了配合标准件的预制拱板,经过技术研讨,决定将变化量全部转化至拱座中去,这就导致现场的拱座施工难度大大增加,内衬墙与拱座交线、拱座的下沿口线、拱座高度和长度等,均为变化的曲线。经过机施集团技术力量公关,利用三维空间建模,读取空间坐标,每隔1.5米精确定位拱座与内衬墙交点、拱座下檐口点以及预埋板中心位置点,顺利在2019年春节前完成了拱座的结构施工。经过复核,预埋板的中心位置偏差基本控制在1厘米内,达到毫米级精度,满足拼装要求。
由于施工现场场地限制,且工程要求精度为毫米级,上海建工机施集团自主研发了运架一体机来进行预制拱板的现场安装。运架一体机由液压模块车、支撑架和姿态调整装置组成。在平面内,模块车不仅能直行、横行和斜行,还可以绕车头、车位和侧边进行原地转向的动作,在安装大型构件时,可以非常灵活地调整构件的姿态,满足构件安装时的三维位置要求。
在现场施工时,先用150吨履带吊将两辆液压模块车吊放到中板上,然后将运架一体机主体平面桁架吊运到模块车上进行组装,最后分块组装斜杆、侧向支撑等部分,完成运架一体机的现场组装。预制拱板组合单元由两块预制拱板组成,预制拱板首先在运架一体机上进行定位和连接以形成预制拱板组合单元。拱板的拼装流程可分为以下几步:第一步,运架一体机停置于中板上,调整运架一体机水平;第二步,将左侧预制拱板在地面调整完成姿态后,放置于运架一体机的左侧位置,使用限位装置保持左侧预制拱板的位置准确;第三步,放置右侧预制拱板,保证拱顶处的预埋钢板靠齐,定位销正常安装在销孔内。右侧预制拱板安装完成后,安装拱顶加强肋两侧的连接螺栓,构成组合单元;第四步,拆除左侧的限位装置,同时在预制拱板和运架一体机之间利用固定装置进行连接,预制拱板的拼装工作完成。预制构件拼装完成后,在中板上使用“运架一体机”自北向南将整榀拱板向预定位置平移。平移过程中液压模块车按照预先设定的轮迹线行走,同时在拱座两侧和拱板顶部均安排人员监测,防止碰撞。
拱板拼装施工对精度有着极高的要求,调整定位的精度要求控制在5毫米。液压模块车利用本身的液压悬挂系统,竖向可在±350毫米范围内自由升降,该功能能在竖向任意调整预制拱板的标高,精度可以实现±1毫米,能精确地控制预制构件的标高。为保证施工质量,上海建工机施集团充分发挥自身优势,由原“上海中心”建设项目的“吊装英雄队”来完成本次拱板的拼装施工。
拱板拼装完成后,在预制拱板单元之间还存在间隙,包括纵向缝隙和横向缝隙,为了防止上述缝隙在浇筑叠合层时发生泄漏,需要使用2毫米厚的镀锌钢板对上述板缝进行封堵,并用硅胶封边。并且为了满足设计对纵向钢筋通长的要求,在完成板缝处理后,对预制拱板单元之间的桁架上弦筋进行焊接连接。
根据设计要求,将整个施工区域以纵向长度22.5米划分,现浇叠合层共分为四个施工段。混凝土浇筑总体方向由拱脚向拱顶对称浇筑,浇筑严格控制两侧浇筑速度。在浇筑混凝土前,预制底模与二端拱脚间及模板间间隙采取钢板固定措施,确保混凝土浇筑密实。混凝土浇筑时,对到场的每车商品混凝土均应进行坍落度试验,对不合格的混凝土坚决退货,保证浇筑混凝土的原材料质量。现场浇筑时,项目部严格控制浇筑流程,按照拱板两侧均布浇筑的顺序,保证浇筑时的荷载平衡。混凝土浇筑完成后,对混凝土表面进行不少于两次压光工作,以减少表面干缩裂缝。混凝土浇筑12小时后,混凝土表面敷设土工布,进行洒水养护,并在拱顶设置PVC管,连接水源24小时洒水养护,保持混凝土面呈湿润状态,确保养护时间不少于14天。
4.优势和特点
通过本工程的施工经验,“预制+现浇叠合”拱形顶板施工工艺具有其鲜明的优势和特点,符合现今预制装配式施工的先进理念,十分适合在上海地铁车站使用与推广:
1)采用工厂化预制,保证拱板质量可控
相比于以往的现场制作,预制拱板为场外工厂定加工,在不占用施工场地的同时,可以与施工现场实现同步施工,还降低了对周边环境的影响。此外,工厂标准化加工具有制作劳动力较为固定、混凝土质量易于控制、可以采用蒸汽养护等施工优势,确保了预制件的质量可控。
2)利用钢模板制作,实现成品精度高品质好
本次预制板施工为新型工艺,使用的磨具是专门为施工而定制的。考虑到预制板的外观效果与整体感官,机施集团技术中心根据预制板尺寸定加工了两套专用钢模板,并利用自行研发的运架一体机可以达到毫米级精度。此钢模板具有强度高、组合刚度大,相应制作出来的预制件精度高、尺寸准确、混凝土表面密实光洁。在本次施工中使用的预制拱形顶板充分体现了钢模板的优势,拼装完成后整体效果美观、弧度平滑、拼缝整齐一致,达到了设计预先设想的要求。
3)使用装配式施工,提升安装效率缩短工期
在吴中路的预制拱形顶板拼装十分顺利。在实际拼装过程中,经过初期的流程熟悉后,可以达到一榀2.5小时的安装效率,基本可以达到一天5榀的安装进度。按照预制拱板3米一段的制作宽度,一天可完成15米长的拼装作业。同时由于配合运架一体机的使用,简化了常规顶板施工模板排架的施工,大大加快了顶板施工作业进度。虽然吴中路车站整个拱板施工只有30榀,但对于今后地铁车站结构施工有着很重要的参考价值和推广运用。
二、强化红线意识,实施网络安全管理运用推广
项目部始终坚持“安全第一、预防为主、综合治理”方针。由项目经理为工程安全生产第一责任人,组建项目安全管理小组,逐层分解落实安全生产责任。此外,项目部严格贯彻建工集团安全生产管理十条指令内容,并召开专题学习会逐一对每一条指令进行深入贯彻并落实到各条线管理责任人身上。
坚持做到“三全管理”:从前期策划、施工准备、班组进场到过程控制,坚持“全过程”安全管控;从人员管理、设备管控、施工工法、作业环境到各项专项管理坚持“全要素”安全管控;落实非正常时段值班制度,与一线作业工人同步上下班,坚持“全时段”安全管控。坚持做好“重点管控”;抓住重点做好,危大工程、重大危险源、消防防火、防汛防台、起重吊装、持证上岗、交叉作业等关键环节控制。认真实施机施集团“班前交底”制度,每天就当日作业内容、作业环境、危险因素、防范措施等对作业人员认真交底,使作业人员对当天工作中安全保护更加了解,提前做好防范措施,交底留下影像记录,运用“信息化手段”管好安全工作,结合现场全球眼视频监控系统,实名制登记系统,微信交流平台系统等诸多新型信息化手段,现场安全管控得以更加高效,便捷、精准。项目安全管理目标得以实现。
贯彻申通集团以及上海建工集团文明施工“标准化”管理要求,坚持“三化”标准原则。不同施工阶段均落实相应的标化设施。认真做好“声光尘”污染防治工作,安装全时段污染自动监测系统,自动喷淋系统,自动洗车系统、标准化灯架、设备消音棚等装置。按照要求办齐各类证照,满足“依法合规”要求,包括:施工许可,工程报监、排水许可、夜间施工、卫生许可、占路许可、管线保护等。重点做好“大门围墙管理”,使用人工绿植美化工程围挡,制作定型化工程大门,安装标准化不锈钢一体式门禁系统,使工程外观更加美丽,融入周边环境。除了硬件保障以外,项目部还要求各位管理人员过程中规范操作,从一次检查策划到一项交底记录,从一份文件措词到一张会议通知,必须处处体现规范操作的痕迹,从软件上保障工程文明施工管控工作。目前,工程已获评2018年度“上海市文明工地”等多项荣誉称号,今年,还将继续努力,争取斩获更多殊荣。
三、激发党建活力,开拓基层项目党建新思路
目前项目部共有职工23人,其中党员4人,项目党支部积极发挥党员带头作用,结合工程实际特点,利用每周例会定期召开支部会议,深入贯彻“三会一课”制度,逐步化解工作上的困难,最终有序推进3个车站工程建设。
由于本工程3个车站地处长宁区、闵行区、徐汇区3区交界处,地理位置非常特殊。特别是姚虹路站,车站所属长宁区,但受影响较大的为闵行区,而且车站周边小区众多、人口密集,维稳压力较大。早在2016年起就有居民通过各种渠道向区、市政府进行上访。而由于该地区存在许多历史遗留问题,造成大部分小区居民业主将矛盾转移到施工单位,反对地铁施工。在工程开工期间项目部就多次走访所属居委会,均被婉言谢绝。
为进一步做好与周边各方的共建联建工作,做好与周边社区的解释工作,项目部积极贯彻“五个开展”,即:开展与周边社区的工程重要性普及工作,开展重要节点的提前告知工作,开展与周边社区的共建联建,开展与周边派出所、公安、交警等的警民共建,开展周边社区志愿者服务队工作。本着“早发现、早介入、早处置”的原则,急群众之所及、想群众之所想,换位思考,将维稳风险在第一时间予以化解,创建工地与周边的和谐局面。
特别是姚虹路站维稳工作,项目党支部制定维稳预案,强化责任体系,以开展“四个一”工作为切入点,即:走访一次社区居民、制定一项专项预案、编制一本宣传小册子、开展一次共建活动,来逐步化解周边居民的对立情绪,使整体维稳工作基本受控。在今年闵行区创建全国文明城区活动中,项目部主动出击帮助居委会清理小区楼道垃圾,得到小区居民的称赞,为工程顺利开工提供保障。