火車站站房大跨度預應力清水混凝土拱殼施工技術

包慧龍

摘要：近幾年來，隨著我國建筑行業的不斷發展，建筑的結構形式也多種多樣，大跨度混凝土拱殼作為建筑與結構結合非常緊密的結構形式，不僅能夠滿足設計人員對建筑外形的復雜設計要求，而且能夠將混凝土的受壓性能很好的利用起來。目前，在諸多工程中得到了廣泛的應用。本文通過對某一城市火車站站房大跨度預應力清水混凝土拱殼的施工技術進行分析，并且對施工段的劃分、工程流程的安排以及其穩定性的控制方法進行介紹，以此來為今后類似的工程施工提供一定的參考依據。

關鍵詞：清水混凝土；拱殼；大跨度預應力；施工技術

目前，大跨度預應力混凝土拱殼施工技術在建筑工程項目中得到了廣泛應用，因此，如果從根本上提升混凝土拱殼施工質量便成為了相關工作人員所面臨的一項重大課題。在跨度預應力清水混凝土拱殼施工過程中，能夠對其質量產生影響的因素有很多，比如說施工段的合理劃分、施工測量技術的應用、工程施工流程的具體安排以及對其穩定性控制方法的使用等。相關部門人員如果想要確保工程的整體質量，就必須對這些因素進行全面系統的考慮，從而達到理想的施工效果。

一、工程概況

某城市需要對原有的火車站進行改造，火車站的組成主要包括站房、雨篷、天橋以及地下通道幾個部分。其中，站房中部屋面所用的主要是三連大跨度預應力清水混凝土拱殼結構進行施工，整體為空間變曲面結構，相對于其他結構形式來說，這些結構形式較為復雜，其抗震設防烈度設為8度。火車站整體分為5層，地下1層，地上4層，站房橫向總寬和縱向總長分別為60m和240m，整體面積為30000m2。由于該城市過車站每日的最高聚集人數達到近5000人，屬于大型鐵路旅客車站，因此，在對火車站進行整體設計的時候，主要采用上進下出的旅客流線模式。為了能夠更好的確保工程的整體質量，實際施工的時候，應該預先在現場制作拱殼模型，采用三維施工測量技術，合理劃分施工段，同時科學安排工藝流程，使該火車站能夠達到預計的清水混凝土效果。

二、工程特點及難點

大型火車站站房一般中部樓面采用現澆C40清水混凝土拱殼結構來進行施工，該結構的組成主要包括3對連續單曲面薄殼板和6根雙曲面梁組成。對于鋼筋混凝土拱殼橫長以及薄殼板厚度的設計分別為63m和450mm，同時，鋼筋混凝土拱殼底部拱腳所采用的封閉式后張拉無黏結預應力平衡體系，拱腳預應力體系沿橫向軸線設計了4對直線預應力鋼筋。由于該火車站大跨度預應力拱殼清水混凝土整體來看屬于曲面造型，因此在施工過程中，會遇到一些比較難以解決的問題。

2.1拱殼清水混凝土模板的相關問題

拱殼清水混凝土模板的相關問題主要包括模板的選用、現場加工制作以及模板支撐架的選用等。模板的選用直接關系到混凝土澆筑的整體質量，對最終的建筑物的整體裝飾效果也會產生較大的影響，由于該火車站整體結構為雙曲面異形結構，因此導致模板的選用受到了一定的限制。同時，由于建筑本身的結構形式較為復雜，從而給模板的加工制作也帶來的一些困難。拱殼清水混凝土模板支撐架最高近38m，最大跨度27m，屬于大跨度超高支模架，模板支撐系統的結構受力復雜。

2.2拱腳預應力施工

拱腳預應力施工也是該火車站站房施工過程中的一個難點所在，在工程施工過程中，拱腳后張拉無黏結預應力筋需要在混凝土澆筑完成達到一定強度后以及裝修完成后進行兩次張拉工作，預應力的施工周期較長。

2.3拱殼清水混凝土配合比和澆筑

在火車站具體施工要求中，不僅需要拱殼混凝土滿足一定的強度和耐久性的需求，而且還要充分滿足清水混凝土的效果，無論是從混凝土的表面顏色、幾何還是從混凝土的尺寸和質量，都應該從根本上滿足工程的具體施工要求。此外，該工程拱殼板的混凝土澆筑還存在不易振搗的特點。

三、模板方案選擇

模板方案的制定是否科學合理，將直接關系到清水混凝土質量是否能夠達到建筑的具體需求。因此，在對模板進行選擇的時候，一定要選擇質量好的模板，不能選用造成混凝土表面染色，或者影響混凝土的均勻凝固而造成染色不一。一般來說，在工程項目施工中，清水混凝土模板一般有鋼模、木模以及組合鋼模等幾種選擇，由于膠合板木模板相對于鋼模和組合鋼模來說，具有容重輕、強度高以及紋理美觀等特點，同時，還能夠在很大程度上降低施工難度，不易出現變形。因此，經過對比，本工程對于模板方案的選擇主要采用膠合板木模板來進行施工。通過運用CAD軟件，充分發揮計算機輔助設計的優越性，對拱殼的施工模板進行布板排列，實現模板的參數化設計。

四、現場模型制作

4.1清水混凝土試配

在清水混凝土施工過程中，混凝土的質量如何直接影響到清水混凝土的整體效果，為了能夠確保清水混凝土觀感和質量達到工程的實際需求，施工人員就必須要對混凝土的配合比、拌制及澆筑以及養護等施工環節重視起來。同時，現場應該選用白水泥進行試配，并將所選用原材料及配合比送至設計單位，請設計單位對拱殼清水混凝土質量和外觀效果進行確認。

4.2模型制作

為了能夠從根本上保證建筑結構的質量能夠滿足具體需求，在進行實際施工之前，施工人員應該按照1：10的比例制作拱殼上部結構模型，以此來為拱殼施工提供經驗以及指導。這樣是為了能夠對拱殼清水混凝土施工工藝流程和相關配合比進行檢驗和驗證。

4.3模型混凝土澆筑

混凝土澆筑在5月，所在區域的平均溫度約為17℃，混凝土澆筑后按常規的澆水養護辦法進行養護，7d后拆除外模覆蓋塑料薄膜，養護14d。20d后拆除內模板及支撐架，整個拱殼模型的現澆結構外觀光潔，對拉螺栓孑L排列整齊，清水混凝土效果良好。

五、實施效果

通過對工程整體施工情況的分析，以及模板方案的選擇與現場制作之后，在大跨度預應力拱殼模板拆除之后，我們能夠看到，混凝土現澆結構的表面平整，線條順直，尺寸準確，色澤鮮明一致，達到了清水混凝土的效果。混凝土試塊見證取樣送檢最低強度為43MPa，現場回彈檢測最低強度為40.4MPa，均達到設計強度。

結語：

綜上所述，隨著我國建筑行業發展腳步的不斷加快，大跨度預應力清水混凝土拱殼施工技術也必然會得到相關人員的高度重視。但就目前我國混凝土拱殼施工技術來看，仍然還有一些技術不夠成熟，需要進行不斷的優化與完善。在未來的時間里，相關部門的工作人員必須在全面掌握其技術的基礎上，根據工程的實際情況對相關的工作進行統籌安排，以此來確保工程的質量能夠滿足一定的需求，促進我國建筑行業的可持續發展。

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