周 彥 華

(中國國家鐵路集團(tuán)有限公司工程管理中心，北京 100038)

0 引言

當(dāng)前環(huán)境保護(hù)已成為全球化問題。在建筑結(jié)構(gòu)中過度消耗鋼材不僅帶來生態(tài)環(huán)境的破壞，也嚴(yán)重影響社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益。與鋼結(jié)構(gòu)相比，鋼筋混凝土有以下優(yōu)點(diǎn)：1)鋼筋混凝土的材料強(qiáng)度可以得到充分發(fā)揮，結(jié)構(gòu)承載力與剛度比例合適，基本無局部穩(wěn)定問題，單位應(yīng)力價(jià)格低，對(duì)于一般工程結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu);2)耐久性和耐火性較好，維護(hù)費(fèi)用低;3)材料來源廣泛，易于就地取材。經(jīng)綜合考慮在遵義站采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力受力體系更加合理。

1 工程概況

遵義高鐵站位于遵義市紅花崗區(qū)顏村，站場設(shè)4臺(tái)11線，站房及相關(guān)工程總建筑面積42 118 m2，其中站房11 992 m2，于2016年4月開工，2017年年底正式通車交付使用。站房長155.8 m，寬38.8 m，檐口高度18 m，建筑高度29.8 m。候車廳地上2層，兩層設(shè)備及辦公用房地上3層，局部地下1層，主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

2 現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土桁架施工重、難點(diǎn)分析

遵義站屋面結(jié)構(gòu)為三段式現(xiàn)澆鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力三角形桁架，共計(jì)12榀桁架，桁架最大跨度34.8 m，最大高度12.148 m。如此大跨度、大懸挑現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土桁架結(jié)構(gòu)在國內(nèi)站房工程中尚屬首次應(yīng)用。桁架梁高度高(屬于高支模)、單榀桁架自重大、投影面積小，最大一榀有400 t，而桁架的垂直投影面積只有19.08 m2，平均每平方米重量達(dá)20.96 t(見圖1)。桁架梁柱、梁梁節(jié)點(diǎn)鋼筋密集，鋼筋直徑大，鋼筋之間及鋼筋與波紋管之間極易產(chǎn)生碰撞。三角桁架預(yù)應(yīng)力張拉順序若不合理將對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生無法修復(fù)的損傷。桁架腹桿長細(xì)比大且為傾斜構(gòu)件，澆筑混凝土?xí)r無法振搗。一般施工方法無法完成鋼筋及預(yù)應(yīng)力波紋管的布置，且容易造成混凝土澆筑不密實(shí)、結(jié)構(gòu)變形、架體失穩(wěn)等質(zhì)量安全事故，難以將屋面桁架結(jié)構(gòu)工程按期、優(yōu)質(zhì)、安全的完成施工。

3 主要施工工藝

3.1 模板工程

支撐體系采用承插型盤扣式和鋼管支架的模板，站房局部復(fù)雜節(jié)點(diǎn)不符合盤扣架模數(shù)的部位采用扣件式鋼管架輔助，增加斜拉鋼管將模板支撐架分成具有穩(wěn)定性的三角形(見圖2)。模板、木枋在木工加工區(qū)加工，不宜在作業(yè)面上加工，以防模板內(nèi)殘留木屑。且鋼筋較密，不易清理，影響混凝土質(zhì)量。對(duì)于長度大于4 m的梁模板，按1/1 000～3/1 000起拱。模板支架立桿垂直度滿足小于L/300，水平桿滿足小于L/250。梁底立桿根數(shù)，嚴(yán)格按方案要求的搭設(shè)。由于桁架節(jié)點(diǎn)較多、施工縫較多造成模板拼縫較多，應(yīng)嚴(yán)格校核模板位置，避免縫隙造成漏漿、流墜，污染混凝土面。從三角形桁架的下弦桿開始設(shè)置安全兜網(wǎng)。要求投影面全覆蓋，階梯形布置，階梯高度1.5 m。模板安裝完成后，對(duì)模板的順直、垂直度進(jìn)行較正。加固模板不能采用帶塑料管的通絲螺桿。澆筑前對(duì)模板進(jìn)行灑水濕潤。

3.2 鋼筋工程

由于空間要求、承載力、造型的原因，桁架設(shè)計(jì)有大直徑鋼筋如HRB36和預(yù)應(yīng)力波紋管，且供排布的空間較小，無法順利排布下所有的鋼筋、波紋管。對(duì)于桁架結(jié)構(gòu)中鋼筋排布嚴(yán)格按BIM軟件優(yōu)化過，且通過設(shè)計(jì)驗(yàn)算確認(rèn)的方案進(jìn)行安裝。因分段施工設(shè)置的施工縫，增加經(jīng)設(shè)計(jì)核算的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋。利用BIM技術(shù)，采用Revit軟件建立桁架節(jié)點(diǎn)三維模型，進(jìn)行布筋碰撞檢查和優(yōu)化(見圖3)。為解決三角桁架結(jié)構(gòu)鋼筋排布沖突等技術(shù)問題，在現(xiàn)場試做桁架節(jié)點(diǎn)樣板，有效避免了預(yù)應(yīng)力波紋管和鋼筋“打架”現(xiàn)象，提高了施工質(zhì)量和進(jìn)度。

3.3 混凝土工程

混凝土采用C40自密實(shí)混凝土，以提高鋼筋過密節(jié)點(diǎn)處的澆筑質(zhì)量。澆筑時(shí)從上至下，對(duì)稱澆筑，即斜屋蓋兩側(cè)用兩臺(tái)泵車同時(shí)澆筑，讓坡屋面兩側(cè)的斜梁的水平分力相互抵消。在桁架腹桿澆筑時(shí)，設(shè)置1道～2道施工縫，降低一次澆筑風(fēng)險(xiǎn)，且讓先澆筑的混凝土上強(qiáng)度后，承受后澆筑混凝土的施工荷載。先澆筑危險(xiǎn)性較低的低跨桁架，以承受部分高跨桁架的側(cè)向水平施工荷載。在進(jìn)行斜屋蓋板澆筑的時(shí)候，采用到場為坍落度為120 mm～160 mm的混凝土。收面時(shí)陰、陽角拉線人工收面，保證混凝土表面平整，棱角分明。氣溫高時(shí)，表面覆蓋薄膜灑水濕潤養(yǎng)護(hù)。冬季施工時(shí)，蓋草簾被養(yǎng)護(hù)。振搗時(shí)避開預(yù)應(yīng)力波紋管，以防止波紋管位移，影響張拉效果。節(jié)點(diǎn)處由于鋼筋過密，無法下振搗棒時(shí)，采用人工插搗、錘敲等方式振搗，避免出現(xiàn)露筋、蜂窩麻面的現(xiàn)象。因分段施工設(shè)置的施工縫，將浮漿全部剔除，露出堅(jiān)硬石子，并將浮灰清除干凈。

3.4 預(yù)應(yīng)力工程

采用有限元分析軟件ABAQUS分別對(duì)遵義東站站房的四榀桁架進(jìn)行仿真模擬，采用混凝土實(shí)體單元進(jìn)行單榀桁架建模計(jì)算。對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土三角桁架進(jìn)行內(nèi)力分析，嚴(yán)控弦桿和腹桿合理張拉順序，確保桁架不會(huì)開裂。因桁架預(yù)應(yīng)力梁較多，為降低鄰近預(yù)應(yīng)力梁的相互影響，依托桁架受力且對(duì)稱的特性，預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)采用對(duì)稱張拉。搭設(shè)防護(hù)棚、覆蓋彩條布，避免預(yù)應(yīng)力波紋管、鋼絞線淋雨、生銹，影響使用。預(yù)應(yīng)力波紋管的安裝位置在張拉后可能影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的外觀和受力，所以預(yù)應(yīng)力波紋管的坐標(biāo)位置優(yōu)先考慮。桁架桿件下鐵、箍筋、上鐵、腰筋安裝完成后，拉筋待安裝完預(yù)應(yīng)力波紋管后再安裝。

3.5 變形監(jiān)測

采用應(yīng)力應(yīng)變檢測模塊及檢測設(shè)備，在施工過程中及竣工后持續(xù)對(duì)預(yù)應(yīng)力桁架內(nèi)力、應(yīng)變等進(jìn)行定期檢測，建立三角桁架結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測平臺(tái)，保證結(jié)構(gòu)安全。

4 結(jié)語

本工程建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)工程，涵蓋了高大模板工程、鋼筋工程、混凝土工程、預(yù)應(yīng)力工程、裝飾裝修工程、BIM技術(shù)多個(gè)專業(yè)為一體。BIM技術(shù)避免了因構(gòu)件碰撞返工造成的人員、機(jī)械、材料、資金浪費(fèi)。事實(shí)證明BIM技術(shù)在工程建設(shè)中起到了重要作用。