京滬高速鐵路濟南西站站房超長無縫結構施工技術

崔利鵬，崔俊燕

(中鐵十二局集團建筑安裝工程有限公司，太原 030024)

京滬高速鐵路濟南西站站房超長無縫結構施工技術

崔利鵬，崔俊燕

(中鐵十二局集團建筑安裝工程有限公司，太原 030024)

京滬高速鐵路濟南西站地下通廊及高架候車廳部分192.3 m×107 m的超長超大結構，在施工中利用混凝土補償收縮原理，采用膨脹加強帶施工技術，實現了超長鋼筋混凝土的無縫施工。成功運用此技術避免了處理后澆帶占用操作空間的缺點，節省了工期。結合濟南西站超長結構無縫施工進行了施工總結。

濟南西站;高速鐵路站房;超長結構無縫施工

1 工程概況

濟南西站站房結構體系采用預應力混凝土梁+型鋼混凝土梁+鋼管混凝土柱的混合結構。基本柱網尺寸為:21.5 m×24 m和21.5 m×17.5 m，其框架柱均由地下通廊相應部位的鋼管混凝土框架柱變徑后延伸至樓面。屋面主體結構采用鋼管柱+空間三角形管桁結構。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。建筑層數地下二層、地上三層。高架候車廳區域長192.3 m，寬107 m。如圖1所示。

2 超長結構無縫施工基本原理

梁板式結構平均伸縮縫間距計算公式如下

圖1 高架候車樓及地下通廊部分土建結構整體軸測圖

式中，H為板的計算厚度;εp為混凝土的極限拉伸;E為混凝土的彈性模量;Cx為地基對混凝土的約束系數;α為混凝土的線膨脹系數;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境平均氣溫之差，T2為混凝土收縮當量溫差，T3為膨脹混凝土的膨脹當量溫差。

根據裂紋平均間距的計算公式可見:

當|αT|→εp，則［L］→∞，則可實現超長結構的無縫施工;

當|αT|＜εp，則［L］→∞，也可實現超長結構的無縫施工。

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。一是控制內外溫差，可減少水泥用量，加強覆蓋保溫養護;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償混凝土的冷縮和干縮，故可顯著地減少|αT|，從而延長伸縮縫的間距。

3 超長結構混凝土技術

3.1 優化混凝土的配合比設計

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量不大于10%，宜選用5～25 mm的級配石子，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超過170 kg/m3。混凝土入模坍落度不宜超過200 mm，嚴格控制用水。混凝土配合比見表1。

表1 每m3混凝土用料量 kg

3.2 超長結構無縫施工方法

采用超長結構無縫施工技術的最大特點是在混凝土中摻加8%～10%的NC-P1膨脹劑，通過水泥的化學反應，使混凝土產生適量膨脹，在鋼筋和臨位限制下，在鋼筋混凝土中建立0.2～0.7 MPa的預壓應力，可大致抵消混凝土收縮時產生的拉應力，防止混凝土開裂。

3.2.1 超長結構工程的無縫施工方案

方案一:“抗”的原則，即采用“加強帶”解決，帶寬2 m，“加強帶”內摻12%NC-P1膨脹劑，帶兩側摻8%～10%NC-P1膨脹劑。帶兩側設密孔鋼絲網，目的是防止兩側混凝土流入“加強帶”內。如圖2所示。

圖2 “加強帶”做法示意

方案二:是“抗”、“放”結合的原則，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，采用一個混凝土配合比就能解決問題，混凝土中的抗裂防水劑摻量與“加強帶”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收縮的混凝土，兩段之間的混凝土不存在收縮問題。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生的溫度應力。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，伸縮縫間距可延長至100 m以上。

3.2.2 超長結構工程的無縫施工

為便于最大限度地節約工期，同時確保混凝土的質量，采用“抗、放”結合、“留縫不留帶”的流水作業法澆筑混凝土，根據工程中實際情況，采取超長結構無縫設計的方案一和方案二結合的形式。

經計算，當底板縱向長度小于57.7 m，即可避免出現裂縫。

工程中的膨脹加強帶設2道，以增強混凝土的抗裂防滲性能。

施工中，將整個平面以中部變形縫為界分為2大區域，再將每個區域分成6個施工流水段(圖4)，即將原設計的后澆式后澆帶變更為施工縫。在Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ區混凝土澆筑時，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:通過調整NC-P1的摻量和混凝土的配合比優化設計，能夠確保混凝土收縮小或者不收縮，通過膨脹完全補償混凝土的收縮。

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，而且要嚴格控制混凝土坍落度，入模混凝土坍落度不宜超過200 mm。

(2)在膨脹加強帶混凝土內摻入NC-P1膨脹劑，提高混凝土的抗伸縮能力及強度。膨脹加強帶寬度2.0 m，加強帶兩側用密孔鋼絲網分隔。為防止混凝土壓壞快易收口網，加強帶內鋼筋連通，應附加15%的縱向鋼筋，鋼筋兩端伸出加強帶2.0 m，混凝土強度提高一個等級，以增強加強帶的剛性。

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

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

4.2 混凝土養護

膨脹混凝土只有充分濕養護才能發揮NC-P1混凝土的膨脹效能，必須提高養護意識，安排專職養護人員，建立嚴格的混凝土養護制度。混凝土澆筑完畢后即應保濕養護14 d。

工程施工時正處于季節變換時期，應密切注意天氣預報，根據氣溫情況采用相應的養護措施。梁板混凝土的養護根據氣候情況采取2項措施:

澆筑混凝土期間，風力很小時，采用混凝土表面2次抹壓+灑水的方式養護。

澆筑混凝土期間，風力較大時，采用覆蓋塑料薄膜+灑水的方式養護。

5 施工體會

通過對地下通廊和高架候車廳用膨脹加強帶+施工縫的方法代替了原來后澆帶，簡化了施工工序，加快了施工進度，大大降低了周轉器材的投入。工程中采用了混凝土中摻入NC-P1膨脹劑技術，解決了混凝土的早期收縮問題，最大限度地控制了混凝土裂縫的產生，降低了混凝土修補的發生幾率，取得了較好的經濟效益。

［1］王棟民．高性能膨脹混凝土［M］．北京:中國水利電力出版社，2006．

［2］蔣亞清．混凝土外加劑應用基礎［M］．北京:化學工業出版社，2004．

［3］王鐵夢．工程結構裂縫控制［M］．北京:中國建筑工業出版社，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年畢業于太原理工大學，工學學士。