大同南站清水混凝土雙胞胎柱施工工藝

劉 軍 尹韶哲 李治國(guó)

1. 中鐵建工集團(tuán)西南分公司 貴州 貴陽 550002；2. 中鐵建工集團(tuán)有限公司 北京 100160

1 工程概況

大同至張家口高速鐵路位于華北北部，貫通晉北和冀北地區(qū)。其中，大同南站由站房、站臺(tái)風(fēng)雨棚（跨線雨棚）以及旅客地道3部分組成，采用4站臺(tái)面9線式布置，其中基本站臺(tái)1座，長(zhǎng)450 m、高1.25 m、寬15.0 m；島式中間站臺(tái)3座，長(zhǎng)450 m、高1.25 m、寬11.5 m；共設(shè)置9線，其中正線共計(jì)2條（Ⅳ、Ⅴ道），線間距分別為6.5、5.0 m；車站設(shè)置寬12 m出站地道1座，寬5 m行包物流地道1座；預(yù)留1條寬8 m的城市南北連通地道。同時(shí)車站東端新設(shè)動(dòng)車存車場(chǎng)，用于預(yù)留動(dòng)車。

2 清水混凝土雙胞胎柱概況

大同南站高架廳首層頂板之間存在寬100 mm的施工縫，為滿足整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求，同時(shí)滿足伸縮縫需要，將支撐柱體分為兩部分分別支撐首層平面板，形成清水混凝土雙胞胎柱（圖1）。雙胞胎柱共計(jì)6個(gè)，呈水平直線分布在高架廳北側(cè)，以高架廳東西走向中線為基準(zhǔn)，左右各3個(gè)對(duì)稱布置。3個(gè)構(gòu)造柱間距為18 m。雙胞胎柱的柱高統(tǒng)一為9.1 m，屬于超高型清水混凝土柱，須進(jìn)行分層分段澆筑施工。

圖1 清水混凝土雙胞胎柱

3 清水混凝土雙胞胎柱深化設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)師的意圖進(jìn)行圖紙深化設(shè)計(jì)。蟬縫及螺栓孔的位置需根據(jù)施工規(guī)范要求、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，征求設(shè)計(jì)意見完成深化[1-2]，并經(jīng)設(shè)計(jì)及監(jiān)理最終認(rèn)可后方可施工。清水柱與樓板蟬縫、柱子螺栓孔的排布原則為：橫向蟬縫與螺栓孔需水平交圈在同一標(biāo)高上，且橫平豎直（圖2、圖3）。

4 清水混凝土雙胞胎柱模板加固

4.1 柱體清水模板加固

圖2 雙胞胎柱截面尺寸

圖3 高架廳支撐柱排版展開示意

高架區(qū)柱子尺寸為1 400 mm（長(zhǎng)）×2 600 mm（寬），其四角均為R300 mm的圓形倒角。針對(duì)此種狀況，經(jīng)過探討分析，專門定制R300 mm的1/4圓柱模，根據(jù)模板的厚度與幾字梁的寬度加工背楞板與圓柱模緊密貼合做成一個(gè)加固盒[3-5]。加固體系分為3層：第1層為幾字梁型鋼（幾字梁型鋼布置間距不應(yīng)超過150 mm），用長(zhǎng)16 mm的自攻螺絲把幾字梁型鋼與清水模板連接在一起（自攻螺絲長(zhǎng)度不得超過模板的厚度，不得穿透清水模板，不然會(huì)在混凝土表面留下釘眼）；第2層為C型鋼主背楞；第3層為φ48 mm×3.5 mm鋼管加固，用直徑16 mm的螺桿加蝴蝶卡、80 mm×80 mm×105 mm的墊片加雙螺帽鎖緊，螺桿間距為600 mm×600 mm（圖4～圖5）。

圖4 矩形柱加固平面

圖5 2 600 mm×1 400 mm矩形柱加固立面

陽角部位的模板為相互搭接，為防止水泥漿從陽角接縫處滲出失水，模板面的結(jié)合處需貼上雙面膠條，斜拉螺桿45°水平均勻?qū)苑澜遣棵浤Ｂ{。陽角模板安裝時(shí)，擋頭板加固鐵釘不宜完全釘入模板，需留出約1 cm，方便拆模。圖6為清水墻陽角加固節(jié)點(diǎn)，圖7為清水雙胞胎柱陽角加固節(jié)點(diǎn)。

圖6 清水墻陽角加固節(jié)點(diǎn)

圖7 雙胞胎柱陽角加固

為使梁板接縫處陰角方正，陰角模板需45°倒邊切割，粘貼雙面膠條。陰角模板安裝時(shí)使用角鐵完全加固，保證陰角順直無錯(cuò)位。本工程角模角度為90°，為保證陰角模板的穩(wěn)定性，保證角模不變形、接縫不漏漿，采用組拼成形角模，角模面板拼接采用斜口連接（圖8、圖9）。

圖8 陰角加固節(jié)點(diǎn)一

圖9 陰角加固節(jié)點(diǎn)二

4.2 清水柱的施工接縫處理

高架廳雙胞胎柱施工時(shí)與腳手架相連，使用泡沫膠條粘貼在接縫處，不能出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。在柱頭模板與梁板相接時(shí)對(duì)模板進(jìn)行45°倒角，使用角鐵連接陰角模板[6-8]。由于雙胞胎柱頭部位鋼筋密集，混凝土振搗不便，故在澆筑之前需提前看好振搗位置，并預(yù)留鋼管，將混凝土振搗棒順著鋼管向下振搗，保證柱頭根部接縫位置無缺陷，如圖10所示。

圖10 雙胞胎柱柱頭接縫加固節(jié)點(diǎn)

4.3 預(yù)埋線盒安裝

若預(yù)埋件要與清水墻面平，則將預(yù)埋件定位、加固好后在預(yù)埋件上粘貼膠條，與清水混凝土模板粘貼，確保不漏漿、不失水。線盒預(yù)埋件安裝時(shí)，使用自攻螺絲將線盒四角與附加蓋板固定于模板面，附加蓋板也需涂刷清漆，防止吸水，影響成品效果（圖11）。

圖11 線盒預(yù)埋節(jié)點(diǎn)

5 雙胞胎柱清水混凝土控制要點(diǎn)

5.1 清水混凝土原材料的選擇

雙胞胎柱采用預(yù)拌混凝土，清水混凝土配合比必須經(jīng)過多次試配確定，確保混凝土的和易性（流動(dòng)性），保證色澤均勻、無氣泡[9-11]。坍落度要求為180～190 mm，擴(kuò)展度要求為450～550 mm，無離析泌水現(xiàn)象，初凝時(shí)間控制3～4 h。

同時(shí)，混凝土的外觀質(zhì)感、工作性能、力學(xué)性能、耐久性能及顏色等，也必須進(jìn)行控制，以確保達(dá)到設(shè)計(jì)及業(yè)主的要求。

1）清水混凝土必須滿足《預(yù)防混凝土工程堿集料反應(yīng)技術(shù)管理規(guī)定》，對(duì)于Ⅱ類工程，應(yīng)使用B類低堿活性集料配制混凝土。

2）采用普通硅酸鹽水泥（低水化熱）。

3）采用5～25 mm連續(xù)級(jí)配碎卵石，針片狀顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤10%，含泥量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）＜1%，泥塊的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜0.5%；采用中砂，含泥量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）＜3%，泥塊的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜1%，通過0.315 mm篩孔的砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)≥15%。

4）攪拌用水采用自來水。

5.2 雙胞胎柱清水混凝土配合比

本項(xiàng)目混凝土要求坍落度為180～190 mm，擴(kuò)展度為450～550 mm，故需要在滿足強(qiáng)度要求的前提下，應(yīng)盡量減小水灰比，尤其是清水混凝土部分，較大的水灰比將會(huì)形成水紋，甚至出現(xiàn)泌水離析現(xiàn)象，影響表觀質(zhì)量。現(xiàn)場(chǎng)派專人對(duì)混凝土的坍落度進(jìn)行測(cè)試，對(duì)于坍落度不符合要求的混凝土，堅(jiān)決要求退場(chǎng)。

在設(shè)計(jì)計(jì)算后，確定初始的試驗(yàn)配合比，而后開始試驗(yàn)樣板澆筑，并進(jìn)行效果對(duì)比，經(jīng)過多次試驗(yàn)，從而得到最優(yōu)的混凝土配合比。

5.3 清水混凝土特殊要求

1）攪拌清水混凝土?xí)r，應(yīng)采用強(qiáng)制式攪拌設(shè)備，每次攪拌時(shí)間宜比普通混凝土延長(zhǎng)20～30 s。

2）同一視覺范圍內(nèi)所有清水混凝土拌和物的制備環(huán)境、技術(shù)參數(shù)應(yīng)一致。

3）制備成的清水混凝土拌和物工作性能應(yīng)穩(wěn)定，且無泌水離析現(xiàn)象，90 min的坍落度經(jīng)時(shí)損失值小于30 mm。

4）清水混凝土拌和物的運(yùn)輸宜采用專用運(yùn)輸車，裝料前容器內(nèi)應(yīng)清潔、無積水。

5）清水混凝土拌和物從攪拌站拌和結(jié)束到入模的時(shí)間不宜超過90 min，嚴(yán)禁添加配合比以外的外用水及外加劑。

6）進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的清水混凝土經(jīng)坍落度試驗(yàn)后其數(shù)值應(yīng)滿足預(yù)定要求，無離析泌水現(xiàn)象。

6 結(jié)語

大同南站高架廳采用清水混凝土雙胞胎柱，不僅在結(jié)構(gòu)上保證了高架廳上部建筑的穩(wěn)定性，而且清水的效果使其造型美觀、質(zhì)感細(xì)膩。

本文對(duì)清水混凝土雙胞胎柱的深化設(shè)計(jì)及清水模板加固技術(shù)進(jìn)行了研究，總結(jié)了清水混凝土雙胞胎柱的模板加固、柱體施工縫處理及預(yù)埋件安裝等工藝。同時(shí)，對(duì)大同南站清水混凝土工程實(shí)施時(shí)的原材料要求、配合比設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了闡述，以期為后續(xù)類似工程的施工提供借鑒。