全球首例单层大跨度网壳穹顶钢结构工程于家堡高铁站

于家堡高铁站“贝壳”形大跨度穹顶为国际首创

日前竣工的于家堡高铁站是我国第一条高速城际铁路——京津城际高铁延伸线的终点站，该站房是目前世界最大、最深的全地下高铁站房，也是全球首例单层大跨度网壳穹顶钢结构工程。施工队伍在没有现成经验可供借鉴的情况下，以技术创新为先导，克服了基坑深、地质差、地下水多等难题，为国内高铁站房建设填补了空白，创造了一系列“世界之最”。

地下连续墙最深达65米

于家堡站与以往高铁站房建设不同，除了露出地表的穹顶外，站房90%的主体结构都在地下。中国中铁建工集团于家堡站工程项目部总工程师李根喜介绍说，建设地下车站节地环保，并且便于实现与城市地铁、公路交通的“零换乘”。但是，海河千百年来冲积形成的盐碱地并不适合建设地下工程，透水等地质灾害对整个施工提出了巨大的挑战。

于家堡站的地下连续墙深度比一般建筑物要求高得多——达到地下60米、最深处到65米，几乎等于300米高楼所需桩基深度，地质条件复杂，基坑开挖及降水的难度大，给地下连续墙施工及基坑开挖安全施工带来极大难度。

要让设计图纸变成现实，首先起到防护作用的钢筋笼下放必须精准，为了将误差控制在1‰以内，项目部组织了13次专家论证会和计算机BIM模拟地连墙施工，最终采用高精度导墙和三抓成槽施工工艺控制垂直度，完成了此项难度极大的基坑支护工作。有了这个地底的铜墙铁壁作防护，后续的施工作业中成功避免了基坑漏水的风险。

在复杂的施工过程中，项目部克服困难，相继研发采用了地下连续墙施工、高压旋喷桩施工、AM扩孔灌注桩施工、半顺半逆深基坑施工等技术和工法填补国内空白，使工程顺利推进。

4200吨重穹顶无支撑

于家堡站外表独特的造型令人印象深刻，车站以海的文化为灵感设计，西北望去犹如贝壳、东南望去仿佛蓝鲸的透明穹顶，这种“贝壳”形大跨度穹顶为国际首创，被参观的游客津津乐道。

“从某种角度上讲这个结构有点儿类似鸟巢。可鸟巢内部有混凝土承重，我们这个全部是钢结构承重的。”该项目经理曹景全自豪地介绍说。这个大“贝壳”南北向长143.9米，东西宽度80.9米，最高点离地面25.8米。重达4200吨、相当于半个埃菲尔铁塔重量的穹顶，主要杆件采用36根正螺旋和36根反螺旋曲线钢箱梁相互交叉连接，中间却没有任何支撑物，全部是钢结构承重和周边36个基座施力，这种工艺在国际上都鲜有前例。

“于家堡站的钢结构非常特殊，有1000多个不同节点，2000多个不同杆件，如果采用高空散装，精度很难保证。”曹景全说，“最大的难度在于连接点太多，不能像普通的建筑一样程式化安装。”

“我们大小论证会就开了83场，光设计图纸就重达200公斤，最终决定采用部分逆施工法，提出"地面拼装、部分散装、中心提升"的施工方案。”李根喜说。“大吨位、大跨度、大面积”的超大型构件与超高空整体同步提升，创造了中国又一个建筑奇迹。

基于对地下站房采光和穹顶承重的考虑，于家堡站穹顶采用了钢结构和膜结构相结合的设计理念。膜结构采用与“水立方”相同的新型建材ETFE膜材料，具有抗撕拉极强、抗张强度高、中等硬度、出色的抗冲击能力、伸缩寿命长、透光性强等特点，仅依靠自然雨水及风即可完成外壳自洁，并且还会根据气温、湿度变化自动连接电脑进行充、放气，既体现着“智能、低碳、绿色”的环保设计理念，又确保了穹顶表面的稳定。

“除了采用各种绿色新材料新工艺，于家堡车站还是全球首例使用终身健康监测系统的高铁站房，每五分钟就将监测数据传回到主控机房，保障了车站的安全。”曹景全说。

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