大型公建與地鐵站體結構結建綜合施工技術

□文/鄭 彬 崔 華 耿東各 杜 濱 張秀川 朱明華

大型公建與地鐵站體結構結建綜合施工技術

□文/鄭 彬 崔 華 耿東各 杜 濱 張秀川 朱明華

隨著城市軌道交通網絡越來越密集，地鐵上蓋工程或結建工程日益增多。如何做好地鐵上蓋工程，保證該部位的施工質量是擺在工程技術人員的一個新課題。某工程作為地鐵上部結建工程，存在多處與地鐵結構結建的部位。文章通過對地鐵風亭、地鐵出入口、地鐵頂板結建等部位的結建技術的研究和分析，總結了此類工程的結建施工方法。

大型公建；地鐵站體；結構；結建

1 工程概況

某工程地上8層，地下5層，框架剪力墻結構，總建筑面積203 300 m2：其中，地下總建筑面積為66 200 m2，地上總建筑面積為137 100 m2，為地鐵上蓋建筑。其中地鐵站體上部占地面積6 000 m2，總建筑面積48 000 m2。

該工程與原地鐵站體存在大量結構需要結建，包括3座地鐵風亭、2座地鐵出入口和地鐵上蓋框架柱，其中結建框架柱108根，預留甩筋97根、未預留甩筋11根；結建梁33根，預留甩筋32根、未預留甩筋1根；結建樓層板長度128 m，見圖1。

圖1 結建結構分布

2 現狀描述

2.1 構筑物

地鐵上部共有構筑物6座，其中地鐵風亭3座、地鐵出口2座、地鐵預留結構1座，現場地表面標高為-0.500～-0.700 m，地鐵頂板標高為-0.850 m。

2.2 結建構件現狀

2.2.1 結建框架柱現狀

結建框架柱共分為地鐵構筑物內框架柱（25根）、地鐵結構頂板預留甩筋框架柱（72根）、地鐵結構頂板未預留甩筋框架柱（11根）3種類型。

地鐵構筑物內框架柱均進行了甩筋處理。地鐵結構頂板部分框架柱進行了預留甩筋處理。地鐵結構頂板部分框架柱未預留甩筋。

2.2.2 結建框架梁現狀

結建框架梁見圖2。

圖2 結建框架梁

2.2.3 結建樓層板現狀

結建樓層板見圖3。

圖3 結建樓板

3 面臨的問題及解決方法

3.1 不同期混凝土的連接

3.1.1 問題

由于地鐵結構已施工3 a，不同期混凝土連接部位質量控制是重點。

3.1.2 解決方法

通過回彈等方法對現場地鐵結構接觸面的混凝土進行混凝土強度測定，測定結果顯示強度滿足設計要求。

根據現場實際情況和已施工混凝土強度測定的結果，采取如下技術措施。

1）新舊混凝交界面應采用結構界面膠，界面膠干態粘結的基本性能、長期使用性能和耐介質侵蝕性能應按配套結構膠的鑒定檢驗標準確定。

當不加填料時，界面膠膠體的無約束線性收縮率應≤4%；加填料時應≤0.2%。

2）對原混凝土構件的結合面進行打磨并鑿毛，用壓縮空氣除去粉塵，用脫脂棉沾丙酮擦拭表面。將界面膠按產品說明書配制好后，用滾筒或毛刷，在舊混凝土表面均勻涂刷2道，表面厚度1.2 mm。在25℃時，40～60 min內，澆新混凝土；溫度高于25℃時，時間相應縮短。

3）新老混凝土交接處，新打混凝土水泥選用快硬、早強、收縮性小的硅酸鹽水泥，混凝土中摻入UEA混凝土微膨脹劑。

3.2 鋼筋連接問題

3.2.1 結建框架柱鋼筋多余或缺失

1）問題。結建框架柱鋼筋存在多余或缺少現象。對結建框架柱多余和缺少的鋼筋數量及位置進行統計，統計結果：部分框架柱多余1～4根鋼筋，部分框架柱缺少1～2根鋼筋。

2）解決方法。多余的預留甩筋不處理，缺少的鋼筋進行植筋，植筋深度25d（d為鋼筋直徑）。

植筋按照GB50367—2013《混凝土結構加固設計規范》進行計算和設計。

植筋膠應通過GB50728—2011《工程結構加固材料安全性鑒定技術規范》所規定的安全性鑒定認證，達到I類A級膠標準并提供全國建筑物鑒定與加固標準技術委員會頒發的有效期內的材料安全性鑒定報告。

（1）根據控制線及標高線，進行鋼筋植筋定位線的放線工作。

（2）鋼筋位置的測定。用鋼筋探測儀測定原混凝土結構內部鋼筋位置并標記于結構表面或剔鑿混凝土表面保護層以露出原鋼筋位置。

（3）鋼筋位置的確定。根據設計圖紙，將鋼筋位置標示于結構表面，如與原結構內部鋼筋所在位置有沖突，則將鋼筋位置作相應調整，以避免在結構開孔時損傷結構內部鋼筋，影響原結構的可靠性；如無法全部避開，則確定最佳位置以求將結構內部鋼筋損傷減小到最低。

（4）鋼筋植筋孔的開取。按上述步驟所確定鋼筋植筋位置，用電錘鉆在原結構上鉆孔，使用硬質碳化鎢合金鉆頭或使用鉆石鉆頭進行取心鉆孔，開孔深度≮25D，開孔直徑D+3～8 mm（D為應栽鋼筋直徑），開孔后及時將孔內積水及雜物清理干凈。

（5）鋼筋植筋孔的清孔。在使用膠粘劑前，應清除松散的材料和鉆孔塵土，使用專業鋼刷或壓縮空氣清孔至少3次。吹出灰塵和積水，孔內必須無冰或油脂。

（6）將鋼筋表面浮塵清理干凈，如鋼筋表面有油污，則需使用高效洗滌劑對其進行清理，清理工作完成后將鋼筋表面干燥待用。

（7）預注膠。應使用專用混合嘴與注膠設備，最初由混合嘴流出的4槍膠粘劑須廢棄不用，確保膠粘劑成分適當混合。

從孔的底部開始注射膠粘劑，緩慢將混合嘴外移并逐漸向上直到混凝土表面，避免膠粘劑中產生氣泡。注膠至填滿孔深的2/3。

以連續旋轉的方式植入鋼筋至膠體流出。凝膠時間前可植入或調整鋼筋，凝膠時間至固化開始時間內不可擾動鋼筋。應在鋼筋上標示埋入深度，以扭轉動作插入鋼筋。

（8）后續施工。固化開始至完成時間內可以開始施工，但不可施加扭矩（25%設計力值），固化完成時間后，可完全發揮設計力值。應遵守產品說明中對膠粘劑的安裝溫度規定。

（9）現場取樣試驗數量每批次不少于1%且不少于3根。

3.2.2 結建框架梁鋼筋多余或缺失

1）問題。部分結建框架梁鋼筋存在多余或缺少現象。對結建框架梁多余和缺少的鋼筋數量及位置進行統計，統計結果：部分框架梁多余2～4根鋼筋，部分框架梁缺少1～2根鋼筋，本文選取2根具有代表性結建框架梁進行情況描述。

（1）KL9。在標高3.150 m處預留梁甩筋與結構圖紙對比無構造鋼筋：圖紙中標注有4根 16 mm構造鋼筋，現場勘察無，見圖4和圖5。

圖4 圖紙配筋要求

圖5 現場狀況

（2）KL10。18軸/AA軸框架柱在夾層標高3.150 m處預留梁筋與圖紙對比缺少2根 25 mm梁下鐵：圖紙標注為7根 25梁下鐵，現場為5根 25梁下鐵，見圖6和圖7。

圖6 圖紙配筋要求

圖7 現場狀況

2）解決方法。多余的預留梁筋不處理，缺少的鋼筋進行植筋，植筋深度25d（d為鋼筋直徑），植筋要求同結建框架柱。

3.2.3 結建樓層板鋼筋多余或缺失

1）問題。部分結建樓層板鋼筋存在多余或缺少現象。對結建樓層板多余和缺少的鋼筋數量及位置進行統計，統計結果：局部樓層板多余1～2根鋼筋，部分樓層板缺少2～3根鋼筋。

2）解決方法。多余的預留甩筋不處理，缺少的鋼筋進行植筋，植筋深度25d（d為鋼筋直徑）。植筋要求同結建框架柱。

3.3 鋼筋偏位

3.3.1 結建框架柱鋼筋偏位

1）問題。部分框架柱鋼筋存在偏位現象。

2）解決方法。首先將結建柱子設計的外輪廓與現場實際位置進行對比，取兩者較大的一個，即結建柱子按照最大截面尺寸進行施工；在進行地上一層柱子施工時再按照原設計位置進行施工，從±0.000位置進行變截面處理；框架柱混凝土強度等級、配筋方式均同原圖紙；植筋及新老混凝土結合面做法均同原圖紙。

本文選取3根具有代表性的框架柱KZ7、KZ8、KZ9。柱子實際位置與設計位置對比見圖8。

圖8 柱子實際位置與設計位置對比

考慮到柱子截面尺寸較大且實際位置相比設計位置有一定偏移，在結建時按如下方案進行施工。

（1）KZ7。截面尺寸按照設計尺寸進行擴大，沿A4軸向上偏移40 mm，同時沿3/B軸向左偏移100 mm。在柱的右側用6根直徑25 mm的HRB400級鋼筋進行植筋處理，見圖9。

圖9 KZ7柱子施工

（2）KZ8。將截面尺寸進行擴大，沿A2軸向下偏移160 mm。在柱的上側用6根直徑25 mm的HRB400級鋼筋進行植筋處理，見圖10。

圖10 KZ8柱子施工

（3）KZ9。截面尺寸按照設計尺寸進行擴大，沿A1軸向上偏移40 mm。在柱的右側用6根直徑32 mm的HRB400級鋼筋進行植筋處理，見圖11。

圖11 KZ9柱子施工

3.3.2 結建框架梁鋼筋偏位

1）問題。部分框架梁鋼筋存在偏位現象，鋼筋最大偏位340 mm。

2）解決方法。

（1）對于鋼筋偏位200 mm以內的梁，按照預留鋼筋位置施工。

（2）對于偏位200 mm以上的梁，按照原設計位置施工。將結建框架梁位置及兩側各150 mm范圍內原混凝土進行剔鑿處理，梁、板內原鋼筋不得損壞、移動；進行框架梁鋼筋綁扎，在結建區域新加設6 8 mm附加箍筋；將酥松混凝土清除、沖洗干凈，刷環氧乳液后澆筑混凝土；施工前梁下做好支頂后方可剔鑿，剔鑿范圍以外部分不得損壞，混凝土強度達到100%以上方可拆模。

3.4 鋼筋銹蝕

3.4.1 結建框架柱鋼筋銹蝕

1）地鐵構筑物內框架柱

（1）問題。地鐵構筑物內框架柱預留甩筋存在銹蝕情況。

（2）解決方法。若鋼筋銹蝕嚴重，已無法除銹，則不再使用，按照化學植筋處理；若鋼筋除銹后性狀較好，則繼續使用。使用游標卡尺對鋼筋直徑進行復核。最后核實鋼筋的銹蝕程度。該類框架柱預留鋼筋鋼筋銹蝕深度在1.4～2 mm，平均銹蝕深度為1.6 mm，但直徑均大于設計圖紙要求鋼筋直徑。針對現場情況對預留鋼筋承載力進行拉拔試驗，抽查鋼筋承載力均滿足設計要求且有一定的安全系數，按照原設計進行施工。

2）地鐵結構頂板預留甩筋框架柱

（1）問題。地鐵結構頂板預留甩筋框架柱預留甩筋存在銹蝕情況。

（2）解決方法。若鋼筋銹蝕嚴重，已無法除銹，則不再使用，按照化學植筋處理；若鋼筋除銹后性狀較好，則繼續使用。使用游標卡尺對鋼筋直徑進行復核。最后核實鋼筋的銹蝕程度。地鐵結構頂板預留甩筋框架柱鋼筋規格有25、28 mm兩種規格，結建設計鋼筋均為25 mm。經過鋼筋除銹后，進行鋼筋直徑測量。25 mm鋼筋銹蝕深度基本在2～4 mm，平均銹蝕深度為2.6 mm；28 mm鋼筋銹蝕深度基本在1.5～4 mm，平均銹蝕深度為2.9 mm。

針對現場情況對預留鋼筋承載力進行拉拔試驗，抽查鋼筋承載力均滿足設計要求，但安全系數不高。對結建節點進行加強處理。通過測定預留鋼筋目前的腐蝕量，計算所需補強鋼筋的數量并根據實際可植筋的深度，換算實際需要的植筋的鋼筋數量和規格并適當提高安全系數，地鐵頂板預留甩筋框架柱每根框架柱另增加植筋8 20 mm，每側3根，植筋深度25d（d為鋼筋直徑），植筋要求同框架柱。新植入的鋼筋延伸至首層（夾層）樓板。

為提高結建節點處安全系數，每根地鐵結構頂板未預留甩筋框架柱同樣進行增加植筋處理，增加方法同地鐵頂板預留甩筋框架柱。

3.4.2 結建框架梁鋼筋銹蝕

1）問題。使用游標卡尺對結建框架梁鋼筋直徑進行復核。最后核實鋼筋的銹蝕程度。鋼筋銹蝕深度在1.5～2 mm，平均銹蝕深度為1.7 mm，但直徑均大于設計圖紙要求鋼筋直徑。

2）解決方法。若鋼筋銹蝕嚴重，已無法除銹，則不再使用，按照化學植筋處理；若鋼筋除銹后性狀較好，則繼續使用。

針對現場情況對預留鋼筋承載力進行拉拔試驗，抽查鋼筋承載力均滿足設計要求，但安全系數不高。在梁中部增加抗剪件。

3.5 植筋深度無法滿足要求

3.5.1 地鐵結構頂板預留甩筋框架柱

1）問題。在進行框架柱中部補強筋植筋時發現，由于地鐵結構梁、板內鋼筋過密導致植筋異常困難。對20根已進行植筋工作的地鐵結建框架柱進行植筋深度的統計。共打植筋孔159個，平均深度為210.2 mm；植筋深度在150 mm以上孔119個，比例為75%，平均深度為246.7 mm；植筋深度在200 mm以上孔80個，比例為50.3%，平均深度為283.1 mm。

2）解決方法。可通過增加植筋數量的方式進行節點加強。

3.5.2 地鐵結構頂板未預留甩筋框架柱

1）問題。地鐵結構頂板未預留甩筋框架柱在進行化學植筋時，因地鐵結構梁、板內鋼筋過密導致植筋異常困難。地鐵頂板為框架結構，結建框架柱柱頭位置的鋼筋有縱向與橫向梁鋼筋；框架柱封頭筋；地鐵頂板板筋，見圖12。

圖12 地鐵框架柱柱頭處配筋

每個結建柱頭有水平向鋼筋44根，橫向梁鋼筋16根，縱向梁鋼筋8根，柱鋼筋20根。鋼筋密集導致無法進行植筋。

2）解決方法。改為柱墩形式施工，將植筋區域擴大至結建框架柱周圍區域。對于未預留甩筋的框架柱，在周圍梁板內植筋，其數量和規格應根據強度要求和實際植筋深度確定并應做擴大柱墩，該工程在未預留甩筋框架柱結建節點處做柱墩，框架柱縱筋采用插筋方式施工。

根據植筋數量及鋼筋間距，最終確定柱墩水平截面尺寸為2 500 mm×2 600 mm，高度為結建樓板至相對標高-0.100 m處，約900 mm。同時周圍梁板內植筋40 18 mm，每側16根，植筋深度25d（d為鋼筋直徑），植筋要求同框架梁，見圖13。

圖13 柱墩做法

為進一步保證結建節點處的施工質量，在柱墩內部增設兩道雙向暗梁，暗梁上部縱筋為925 mm，下部縱筋為920 mm，見圖14。

圖14 柱墩暗梁做法

新建的柱墩與原混凝土連接表面應做剔毛處理。其他均嚴格按照圖紙施工。

4 相關設計復核計算

4.1 設計復核

本工程為地鐵上蓋工程，保證地鐵及地鐵上蓋結構的施工質量和安全尤為重要。在進行相關節點設計時，須做好相關的設計計算。

4.2 基本設計參數

本工程采用鋼筋混凝土框架-剪力墻結構，抗震設防烈度為7度，設計地震分組為第二組，設計基本地震加速度值為0.15g，特征周期0.55 s，多遇地震水平地震影響系數最大值為0.12。本工程地基土場地類別為III類，屬于非液化場地。本工程按抗震設防分類標準其建筑抗震設防分類為乙類。

4.3 結構計算分析結果

周期T1=1.394 1 s，T2=1.263 4 s，T3=1.023 4 s。

最大位移角X向1/811，Y向1/809。

最大位移比X向1.41，Y向1.48。

4.4 未預留甩筋的框架柱柱墩復核驗算

復核內容：大震作用下框架柱底產生拉力時柱墩抗拔驗算。

大震計算時，主要計算參數同小震，水平地震影響系數取為大震的0.72并取消組合內力調整，地震作用效應組合的分項系數（組合值系數）不變，承載力抗震調整系數取為1.0，荷載及材料強度均取為標準值。經計算，大震作用下，框架柱底產生的拉力最大值為4 048 kN。HRB400鋼筋強度標準值為400 MPa，則4 048× 1 000/400=10 120（mm2）；10 120/254=39.8（根）。

故需要40根直徑18 mm的HRB400級鋼筋作為柱墩的受力主筋，經復核驗算，實配鋼筋滿足要求。

5 結語

本工程為地鐵上蓋工程，施工過程中對各構件的結構設計及施工做法進行了細致的研究。通過對結建框架梁、框架柱以及板各構件的混凝土、鋼筋、位置偏移等問題均進行了精細的分析、設計、施工，為結建施工質量及施工進度提供強有力的保障，同時為類似項目的設計、施工提供一定的參考依據。

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□崔 華、杜 濱/天津市建筑設計院。

□耿東各、張秀川、朱明華/中建一局集團建設發展有限公司。

U231.4

C

1008-3197（2016）06-11-06

10.3969/j.issn.1008-3197.2016.06.004

2016-09-18

鄭 彬/男，1987年出生，助理工程師，中建一局集團建設發展有限公司，從事工程技術管理工作。