崔利鵬，崔俊燕

(中鐵十二局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，太原 030024)

京滬高速鐵路濟(jì)南西站站房超長(zhǎng)無(wú)縫結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

崔利鵬，崔俊燕

(中鐵十二局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，太原 030024)

京滬高速鐵路濟(jì)南西站地下通廊及高架候車廳部分192.3 m×107 m的超長(zhǎng)超大結(jié)構(gòu)，在施工中利用混凝土補(bǔ)償收縮原理，采用膨脹加強(qiáng)帶施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了超長(zhǎng)鋼筋混凝土的無(wú)縫施工。成功運(yùn)用此技術(shù)避免了處理后澆帶占用操作空間的缺點(diǎn)，節(jié)省了工期。結(jié)合濟(jì)南西站超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無(wú)縫施工進(jìn)行了施工總結(jié)。

濟(jì)南西站;高速鐵路站房;超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無(wú)縫施工

1 工程概況

濟(jì)南西站站房結(jié)構(gòu)體系采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁+型鋼混凝土梁+鋼管混凝土柱的混合結(jié)構(gòu)?；局W(wǎng)尺寸為:21.5 m×24 m和21.5 m×17.5 m，其框架柱均由地下通廊相應(yīng)部位的鋼管混凝土框架柱變徑后延伸至樓面。屋面主體結(jié)構(gòu)采用鋼管柱+空間三角形管桁結(jié)構(gòu)。主站房建筑面積99 786 m2，其中，高架候車廳22 802 m2，地下城市通廊6 474 m2。建筑層數(shù)地下二層、地上三層。高架候車廳區(qū)域長(zhǎng)192.3 m，寬107 m。如圖1所示。

2 超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無(wú)縫施工基本原理

梁板式結(jié)構(gòu)平均伸縮縫間距計(jì)算公式如下

圖1 高架候車樓及地下通廊部分土建結(jié)構(gòu)整體軸測(cè)圖

式中，H為板的計(jì)算厚度;εp為混凝土的極限拉伸;E為混凝土的彈性模量;Cx為地基對(duì)混凝土的約束系數(shù);α為混凝土的線膨脹系數(shù);T為綜合溫差，膨脹混凝土T=T1+T2－T3，其中T1為混凝土水化熱最高溫度與環(huán)境平均氣溫之差，T2為混凝土收縮當(dāng)量溫差，T3為膨脹混凝土的膨脹當(dāng)量溫差。

根據(jù)裂紋平均間距的計(jì)算公式可見:

當(dāng)|αT|→εp，則［L］→∞，則可實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的無(wú)縫施工;

當(dāng)|αT|＜εp，則［L］→∞，也可實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的無(wú)縫施工。

由此可以看出，溫差和收縮很重要。這就需要降低溫差或混凝土收縮或提高混凝土的極限拉伸εp，然而提高混凝土的εp相當(dāng)困難，只有降低混凝土的水化熱和收縮，即滿足|αT|≤εp要求。一是控制內(nèi)外溫差，可減少水泥用量，加強(qiáng)覆蓋保溫養(yǎng)護(hù);二是在混凝土中摻入適量的抗裂防水劑，由于混凝土的膨脹可補(bǔ)償混凝土的冷縮和干縮，故可顯著地減少|(zhì)αT|，從而延長(zhǎng)伸縮縫的間距。

3 超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)混凝土技術(shù)

3.1 優(yōu)化混凝土的配合比設(shè)計(jì)

底板混凝土采用摻NC-P1膨脹劑的混凝土，樓板、頂板等部位混凝土易裂，NC-P1膨脹劑摻量不應(yīng)低于10%，后澆帶等填充性混凝土中抗裂防水劑的摻量宜為13%;混凝土中纖維摻量為0.9 kg/m3;由于底板混凝土體量大，混凝土中選用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥，并采用粉煤灰+磨細(xì)礦粉的雙摻方法降低水泥用量和混凝土水化熱;粗骨料的顆粒形狀對(duì)混凝土的和易性和用水量也有較大影響，因此粗骨料中針片狀顆粒按質(zhì)量不大于10%，宜選用5～25 mm的級(jí)配石子，含泥量＜1%;含泥量＜1%的天然水洗河砂。在保證混凝土和易性和混凝土強(qiáng)度的前提下，盡量降低混凝土的水膠比，C40混凝土的水膠比不宜大于0.42;C50混凝土的水膠比不宜大于0.38;混凝土的用水量一般不會(huì)超過(guò)170 kg/m3。混凝土入模坍落度不宜超過(guò)200 mm，嚴(yán)格控制用水?；炷僚浜媳纫姳?。

表1 每m3混凝土用料量 kg

3.2 超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無(wú)縫施工方法

采用超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無(wú)縫施工技術(shù)的最大特點(diǎn)是在混凝土中摻加8%～10%的NC-P1膨脹劑，通過(guò)水泥的化學(xué)反應(yīng)，使混凝土產(chǎn)生適量膨脹，在鋼筋和臨位限制下，在鋼筋混凝土中建立0.2～0.7 MPa的預(yù)壓應(yīng)力，可大致抵消混凝土收縮時(shí)產(chǎn)生的拉應(yīng)力，防止混凝土開裂。

3.2.1 超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)工程的無(wú)縫施工方案

方案一:“抗”的原則，即采用“加強(qiáng)帶”解決，帶寬2 m，“加強(qiáng)帶”內(nèi)摻12%NC-P1膨脹劑，帶兩側(cè)摻8%～10%NC-P1膨脹劑。帶兩側(cè)設(shè)密孔鋼絲網(wǎng)，目的是防止兩側(cè)混凝土流入“加強(qiáng)帶”內(nèi)。如圖2所示。

圖2 “加強(qiáng)帶”做法示意

方案二:是“抗”、“放”結(jié)合的原則，即采用“留縫不留帶”施工。此種方法在地鐵、隧道等工程中被普遍采用。采用分段澆筑法后，采用一個(gè)混凝土配合比就能解決問(wèn)題，混凝土中的抗裂防水劑摻量與“加強(qiáng)帶”法稍有不同，摻量介于中間值，一般10%。每段澆筑的混凝土本身確保不開裂，并有良好的膨脹性，由于澆筑的每段混凝土都是無(wú)收縮的混凝土，兩段之間的混凝土不存在收縮問(wèn)題。另外，兩段之間的間隔一般7 d左右，可以釋放大部分混凝土水化熱產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。如圖3所示。

圖3 分段澆筑示意

在采取以上2種方案之一的情況下，伸縮縫間距可延長(zhǎng)至100 m以上。

3.2.2 超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)工程的無(wú)縫施工

為便于最大限度地節(jié)約工期，同時(shí)確保混凝土的質(zhì)量，采用“抗、放”結(jié)合、“留縫不留帶”的流水作業(yè)法澆筑混凝土，根據(jù)工程中實(shí)際情況，采取超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)的方案一和方案二結(jié)合的形式。

經(jīng)計(jì)算，當(dāng)?shù)装蹇v向長(zhǎng)度小于57.7 m，即可避免出現(xiàn)裂縫。

工程中的膨脹加強(qiáng)帶設(shè)2道，以增強(qiáng)混凝土的抗裂防滲性能。

施工中，將整個(gè)平面以中部變形縫為界分為2大區(qū)域，再將每個(gè)區(qū)域分成6個(gè)施工流水段(圖4)，即將原設(shè)計(jì)的后澆式后澆帶變更為施工縫。在Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ區(qū)混凝土澆筑時(shí)，在施工縫位置用C45微膨混凝土澆筑。不留后澆帶的主要原因是:通過(guò)調(diào)整NC-P1的摻量和混凝土的配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠確保混凝土收縮小或者不收縮，通過(guò)膨脹完全補(bǔ)償混凝土的收縮。

圖4 施工分段示意(單位:mm)

4 混凝土施工過(guò)程控制措施

4.1 混凝土澆筑

(1)在澆筑NC-P1混凝土前，模板及鋼筋間的所有雜物必須清理干凈，而且要嚴(yán)格控制混凝土坍落度，入?；炷撂涠炔灰顺^(guò)200 mm。

(2)在膨脹加強(qiáng)帶混凝土內(nèi)摻入NC-P1膨脹劑，提高混凝土的抗伸縮能力及強(qiáng)度。膨脹加強(qiáng)帶寬度2.0 m，加強(qiáng)帶兩側(cè)用密孔鋼絲網(wǎng)分隔。為防止混凝土壓壞快易收口網(wǎng)，加強(qiáng)帶內(nèi)鋼筋連通，應(yīng)附加15%的縱向鋼筋，鋼筋兩端伸出加強(qiáng)帶2.0 m，混凝土強(qiáng)度提高一個(gè)等級(jí)，以增強(qiáng)加強(qiáng)帶的剛性。

(3)由于地下通廊及高架候車廳采取一次性澆筑，在工期和造價(jià)上都不合理，因此，采用間歇式無(wú)縫施工的方法。即在施工中以膨脹加強(qiáng)帶為界，采用分段施工，釋放熱量。按照膨脹加強(qiáng)帶的位置確定混凝土澆筑方向。Ⅰ區(qū)混凝土澆筑時(shí)，用摻10%NC-P1的C40P8膨脹混凝土向膨脹加強(qiáng)帶方向澆筑，澆筑完第一段混凝土后7 d才能進(jìn)行第二段混凝土的澆筑，Ⅱ區(qū)混凝土澆筑時(shí)，膨脹加強(qiáng)帶外澆筑摻10%NCP1的C40P8膨脹混凝土，澆筑到加強(qiáng)帶時(shí)，改為摻13%NC－P1的C45P8膨脹混凝土，到膨脹加強(qiáng)帶另一側(cè)時(shí)，又改為澆筑摻10%NC－P1的C40P8膨脹混凝土;其余段按照Ⅱ區(qū)方法施工。在混凝土澆筑至膨脹加強(qiáng)帶附近時(shí)，應(yīng)注意使振動(dòng)棒插搗點(diǎn)與密目快易收口網(wǎng)保持距離不小于30 cm，并不得過(guò)振。

(4)超長(zhǎng)無(wú)縫板面上的粗鋼筋處，容易在振搗后、初凝前出現(xiàn)早期塑性裂縫和沉降裂縫，必須通過(guò)控制混凝土下料和2次振搗予以消除，以免成為混凝土的缺陷，導(dǎo)致應(yīng)力集中，影響溫度收縮裂縫的防治效果。在終凝前用磨光機(jī)反復(fù)抹壓多次，防止混凝土表面的沉縮裂縫出現(xiàn)。

4.2 混凝土養(yǎng)護(hù)

膨脹混凝土只有充分濕養(yǎng)護(hù)才能發(fā)揮NC-P1混凝土的膨脹效能，必須提高養(yǎng)護(hù)意識(shí)，安排專職養(yǎng)護(hù)人員，建立嚴(yán)格的混凝土養(yǎng)護(hù)制度?；炷翝仓戤吅蠹磻?yīng)保濕養(yǎng)護(hù)14 d。

工程施工時(shí)正處于季節(jié)變換時(shí)期，應(yīng)密切注意天氣預(yù)報(bào)，根據(jù)氣溫情況采用相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施。梁板混凝土的養(yǎng)護(hù)根據(jù)氣候情況采取2項(xiàng)措施:

澆筑混凝土期間，風(fēng)力很小時(shí)，采用混凝土表面2次抹壓+灑水的方式養(yǎng)護(hù)。

澆筑混凝土期間，風(fēng)力較大時(shí)，采用覆蓋塑料薄膜+灑水的方式養(yǎng)護(hù)。

5 施工體會(huì)

通過(guò)對(duì)地下通廊和高架候車廳用膨脹加強(qiáng)帶+施工縫的方法代替了原來(lái)后澆帶，簡(jiǎn)化了施工工序，加快了施工進(jìn)度，大大降低了周轉(zhuǎn)器材的投入。工程中采用了混凝土中摻入NC-P1膨脹劑技術(shù)，解決了混凝土的早期收縮問(wèn)題，最大限度地控制了混凝土裂縫的產(chǎn)生，降低了混凝土修補(bǔ)的發(fā)生幾率，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］王棟民．高性能膨脹混凝土［M］．北京:中國(guó)水利電力出版社，2006．

［2］蔣亞清．混凝土外加劑應(yīng)用基礎(chǔ)［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004．

［3］王鐵夢(mèng)．工程結(jié)構(gòu)裂縫控制［M］．北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997．

Jointless Construction for the Super-long Building Structure of Ji'nan West Railway Station on Beijing－Shanghai High-speed Railway

Cui Lipeng，Cui Junyan

(Building and Installing Co．，Ltd．，China Railway 12th Engineering Bureau Group，Taiyuan 030032)

Considering the super-long and super-wide 192.3 m ×107 m structure，consisting of part of the underground passageway and high elevated waiting hall of Ji'nan west railway station，this paper introduces the technique of jointless construction of reinforced concrete structure，following the principle of concrete shrinkage compensation and adopting the technology of expansion reinforcing bands．Successful application of the technology avoided the post construction treatment for the later-casted concrete parts，saved working time and the space for the later-casted parts．

Ji'nan west railway station;High-speed railway station building;Jointless construction of super-long structure

TU248.1

B

1004-2954(2011)12-0067-02

2011-10-20

崔利鵬(1982—)，男，工程師，2005年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，工學(xué)學(xué)士。