地鐵車輛段高強度清水混凝土立柱施工質量控制研究

呂榮山

（中鐵十四局隧道工程有限公司，山東 濟南 250000）

0 引言

地鐵車輛段是地鐵線路的管理中心，主要用于地鐵停靠、檢修、保養、運行等。根據地鐵發展要求，車輛段內建筑擔負的功能也越來越多，使得車輛段建筑結構越來越復雜，在設計和施工方面增加了難度。鋼筋混凝土框架結構具有內部空間大、布置靈活的優勢，同時結構自身重量較小，因此其被廣泛應用于地鐵車輛段。大體積高強度框架柱是地鐵車輛段框架結構的主要構件，承受主體上部結構傳來的荷載，對于上部結構的穩定發揮著重要作用。清水混凝土是特殊混凝土，具有“綠色、環保、經濟”的優點，已廣泛應用于地鐵施工中。在地鐵施工中，C35~C50清水混凝土較為常見，深圳地鐵16號線田心車輛段框架柱根據設計要求采用C60高強度清水混凝土，其體積大、施工標準高、驗收要求嚴格。本文根據現場施工經驗，以深圳地鐵16號線田心車輛段聯合檢修庫框架柱施工為例，從高強度清水混凝土配比、標準、工藝等角度對框架柱施工質量控制進行分析，為類似工程提供經驗。

1 工程應用

田心車輛段位于蘭田路以南，金田路以北，規劃聚龍路以東的地塊內。其中田心車輛段聯合檢修庫長323.6m，寬145.8m，結構采用鋼筋混凝土框架結構（見圖1）。檢修庫首層層高13.8m，上蓋預留開發條件，含上蓋開發建筑總高不大于50m。聯合檢修庫框架柱尺寸1.8m×1.8m，局部框架柱設置有單側或者雙側牛腿。

圖1 聯合檢修庫框架實體結構

2 質量控制要點

混凝土立柱表面質量控制是施工質量控制的重點，特別是構件表面色澤，必須達到色澤均勻，減少表面色澤差距，且表面須光滑平整、無蜂窩麻面、破損缺角。其質量控制要點包括混凝土配比、模板加工和混凝土澆筑、選擇有效的立柱保護涂劑、混凝土拌合站拌制管理等。

2.1 混凝土配比

嚴把混凝土原材關，從材料源頭控制混凝土質量；在混凝土配比確定過程中，嚴格按照試驗程序做好試配，準確確定混凝土的坍落度，保證混凝土的工作性能、強度及耐久性。

2.2 模板加工和混凝土澆筑

根據設計要求，確定立柱尺寸，選取優質模板。田心車輛段立柱選用定形鋼模，節段安裝，模板表面涂刷脫模劑，把握好模板加工的細節處理；嚴格按照施工要求做好運輸、澆筑、振搗、養護。

2.3 選擇有效的立柱保護涂劑

立柱施工完成后，在后續施工及運營中，極易受到外界因素污染及破壞，選用透明保護劑是保護立柱表面的有效措施。

2.4 混凝土拌合站拌制管理

因清水混凝土要求較高，在生產過程中，應增設專用生產線，防止與其他標號混凝土混合，造成材料的污染；項目部指定試驗人員進場盯控生產過程。

3 質量控制技術

3.1 高強度清水混凝土試配技術

3.1.1 原材要求

（1）水泥。在生產過程中，選用同一廠家，同一品牌，同一強度，且等級不小于42.5的普通硅酸鹽水泥。

（2）粗、細骨料。粗細骨料應產自同一地區，且符合國家現行標準《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204-2015、《普通混凝土配合比設計規程》JGJ55-2011的要求。

（3）摻合料。摻合料級別相同，同一品牌，不含雜物，符合《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204-2015、《普通混凝土配合比設計規程》JGJ55-2011的規定。

（4）外加劑。因體積較大，須保證混凝土的流動性和密實性，因此選擇保證用水量，高效減水劑對于減少用水量效果顯著。

3.1.2 試配技術

高強度清水混凝土使用前，需要試驗室試配確定，合格后投入使用。試配主要確定以下技術指標：

（1）根據試配試件，確定混凝土構件表面顏色、質量；

（2）混凝土配比的優化需要保證材料用量最少，且保證混凝土耐久性；

（3）粗骨料氯離子含量不超過0.02%，并要保證抗腐和耐久；

（4）在配置時，需比設計強度大一標號，保證坍落度在130~170mm，損失率不超過10%；

（5）水膠比大于0.25且不超過0.45，每方水泥用量不超過470kg，用砂不大于42%且不小于34%；

（6）同構件同配合比。根據設計及規范要求，按照試驗室試驗數據，現場不斷改進，確定田心車輛段立柱高強度清水混凝土配合比。

表1 田心車輛段立柱高強清水混凝土配合比

3.2 高強度清水混凝土施工控制技術

3.2.1 模板控制

聯合檢修庫框架柱1.8m×1.8m采用鋼模板澆筑。鋼模板采用6mm厚鋼板做面板，豎肋10#槽鋼，背楞雙12#槽鋼，法蘭12mm×100mm鋼板；豎肋間距300mm，背肋間距800mm，連接孔間距200mm；模板連接采用M20×60螺栓連接，拉桿采用Φ20精軋螺紋鋼。模板外側設纜風繩于柱模板頂部，柱模板支撐互成整體、驗收合格后澆筑[1]。混凝土澆筑設備與管道下方支撐架均單獨采取加固措施，不與模板支架連接。支架內人員上下、水平通道與操作平臺，應采取水平、臨邊的防護措施、用電防火與防雷接地措施，確保滿足相關安全規范與現場環境要求。

（1）根據設計大體積要求，并要保證立柱的清水效果，項目部制定專業設計、生產及安裝模板廠家，分節設計、拼節安裝；圖2、圖3為車輛段立柱模板設計圖。

圖2 框架柱鋼模板平面圖

圖3 框架柱鋼模板側面圖

（2）立柱設計對于鋼模板的各項要求較高，主要包括剛度、強度、內面板厚度及平整度、錯接拼縫的順直度、加固螺栓等。設計完成后，需現場試拼接，拼接成功后才能投入現場。田心車輛段現場采用6mm的鋼模板（見圖4），加強肋板厚度為8mm，錯接寬度為5mm，錯接拼縫寬度不超過2mm。加固螺栓調節幅度控制在10mm內[2]。

圖4 框架柱鋼模板

（3）應用脫模劑是保證立柱表面效果的有效措施，脫模后必須保證立柱表面無起皮、毛刺等缺陷。施工過程中，脫模劑的涂刷遍數、厚度、用量應嚴格按照規定要求。在施工前應進行試驗，保證涂刷1h內內面板不出現聚集、滑落的現象。現場施工選用高效脫模劑，涂刷完成后立即安裝，防止沾染塵土。

（4）強度滿足要求后，拆除模板。拆除時，應做好模板保護，防止出現變形，以防后續施工時影響實體質量。

3.2.2 混凝土拌制及運輸

混凝土施工時，選擇專用生產線，并且拌制時間多于普通混凝土拌制時間20~30s；坍落度在130~170mm；采用專用泵車運輸。

3.2.3 高強度清水混凝土澆筑工藝控制

清水混凝土施工時標準高，區別于普通混凝土施工，主要包括：澆筑前制作試塊，對比上一組顏色，通過儀器檢測符合要求后才可繼續施工。高強度混凝土水泥用量較高，在運輸過程中，和易性往往會造成一定的損失，所以在施工時應嚴格控制，主要包括：澆筑、振搗、養護。

（1）澆筑設備選型。為防止運輸中造成的坍落度損失，現場選用高壓泵車，避免了泵車堵管，同時減少了冷縫出現。

（2）澆筑和振搗。嚴格控制每次下料的高度和厚度，立柱混凝土下料采用串筒，混凝土厚度每層控制在300mm內，混凝土澆筑連續間隔時間不應超過2h。

振搗采用低頻振搗器，每層振搗時要插入下層且深度不小于50mm，振搗過程中應防止振搗棒觸碰鋼模內面板，周邊振搗時，振搗棒距離模板邊緣距離控制在10cm，每次振搗時間控制在2min以內。

（3）框架柱模板支設完成后，進行混凝土澆筑。澆筑前在根部先澆筑厚度不小于30mm的同等級砂漿，隨后澆筑混凝土，振搗密實。并對澆筑時間進行有效控制，初凝不小于4h，終凝應短于8h。

3.2.4 高強度清水混凝土養護控制

（1）立柱強度滿足要求后方可拆模，拆模后即可進行養護，保證立柱構件的外觀及強度。

（2）拆模后，應在立柱表面涂刷養護劑，防止立柱表面暴露于空氣中造成失水。涂刷后，在表面立即覆蓋塑料薄膜進行養護（見圖5），同時保護柱角不被破壞。混凝土養護時間不短于14d。

圖5 拆模后的框架柱

3.3 框架柱質量

截止2020年底，田心車輛段已完成700根框架柱的施工，經現場檢查，所有框架柱表面光澤、無色差、平整，無蜂窩、掉皮、孔洞；無漏漿、脹模，各項指標均達到地鐵驗收標準。

4 結束語

綜上所述，高強度清水混凝土立柱施工存在一定的難度。其中，混凝土質量是施工質量控制的關鍵，不能忽視原材料、試配、模板、施工工藝及后期保護等任何一個環節。這些環節關系到鋼筋工程、模板工程、混凝土工程質量控制的效果。總的來說，高強度清水混凝土立柱的施工不僅要保證框架柱一次澆筑成型，還要保證結構實體質量滿足規范要求。這是類似工程不可忽視的經驗。