建筑物狹小空間墻柱連接施工方法研究與應用*

占光斌，黃 超，陳蕃鴻，于三力，唐 杰

(中建一局華江建設有限公司，北京 100161)

0 引言

隨著我國社會經濟和城市建設的高速發展，城市空間治理與空間結構優化已成為現代城市發展的必然趨勢。許多具有保留價值的既有建筑物可以通過整體平移搬遷到規劃新址。在建筑物平移后的豎向構件連接施工中，因原結構的平移施工存在誤差，而新址基礎一般按原結構圖設計連接施工，從而造成新舊柱連接存在偏位的問題；同時，又由于連接柱施工空間狹小(凈高較低)，存在連接柱混凝土施工難度大的問題。

目前國內平移多采用帶建筑物基礎或采用保留托盤梁一同澆筑的方式平移，該類方法解決了平移后連接的問題：帶基礎平移時，只需在新址處建立穩固地基，待平移就位后，原基礎坐落在新址地基上即可，該方法僅適用于體量較小且建筑物基礎不得為樁基礎；而采用保留托盤梁澆筑連接的方式，直接將上部托盤梁作為就位后墻柱的一部分，也就不存在托盤梁影響施工的情況，但是該方法直接改變了連接層建筑的使用面積甚至會改變其使用功能。

1 工程概況

根據福廈高鐵總體規劃，廈門北高鐵站確定與既有廈門北站并站建設，建設用地將直接占用后溪長途汽車站主站房。為避免拆除和重復建設，經廈門市政府專題會議研究明確采用平移方式，將后溪長途汽車站主站房移至新址。工程平移就位后對柱子下端切割位置處鑿出主筋，與下端杯口鋼筋進行連接。托盤梁位于底板上距離1.15m處，空間狹小，如圖1所示。

圖1 托盤梁軌道梁位置關系

2 技術原理

采用建筑平移就位狹小空間墻柱連接施工工法，可解決傳統施工方法在建筑物平移后豎向構件連接施工存在偏位及狹小空間連接柱混凝土施工難度大的問題。建筑物平移前根據待平移建筑原結構圖紙進行杯口基礎位置設計，新址筏板施工時對杯口基礎混凝土進行預留。平移就位后，采用人工配合風鎬對杯口基礎與筏板基礎連接面鑿毛，隨后將柱切縫上部30cm混凝土鑿除，露出原柱鋼筋。柱新基礎部分采用與原柱同規格等數量的豎向主筋和箍筋，豎向主筋與柱上端露出部分的主筋采用套筒冷擠壓連接。模板設在原結構柱下方。模板體系包括模板面板、進料通道、支撐件、次楞、主楞、壓角板。模板面板設在待澆筑的新結構柱四周側面，模板面板的上端與原結構柱搭接，上部設有進料口。進料通道安裝在模板面板的外側面上對應進料口的位置處，進料通道由內而外向上傾斜，支撐件包括支撐桿和托塊，支撐桿設在進料通道下方，支撐桿上端與進料通道之間有間距，托塊墊在進料通道與支撐桿間的間隙中。壓角板沿著模板面板底部邊緣壓在模板面板外側。采用自密實混凝土不需要振搗，避免了在施工過程中漏振、過振以及配筋密集、結構形式復雜等不利因素，保證了施工質量，提高了結構可靠性。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程(見圖2)

圖2 施工工藝流程

3.2 施工操作要點

3.2.1杯口基礎混凝土預留

1)根據帶平移建筑原結構圖進行杯口基礎位置設計，杯口尺寸一般深度700mm，尺寸遠大于原柱尺寸(例如原柱尺寸700mm×700mm，杯口尺寸1 500mm×1 500mm)，可容許平移就位出現一定偏差，也能增強連接結構的整體性。

2)新址筏板施工，施工時應對杯口基礎的混凝土進行預留，即采用鋼絲網或者快易收口網在杯口基礎與新址筏板交界面進行隔離。

3.2.2平移施工及就位

1)平移托盤梁、軌道梁施工。

2)平移設備安裝調試，原建筑與周邊建筑及下部結構切割分離。

3)平移及平移就位施工。

3.2.3鑿毛施工

1)杯口基礎與筏板基礎連接面鑿毛施工。

2)加固改造施工中必須做好新舊混凝土結合面的處理，新舊混凝土結合面充分鑿毛(凹凸深度6～8mm)。

3)原柱鋼筋鑿出

主站房平移到位后，采用人工配合風鎬將柱切縫上部30cm混凝土鑿除，露出原柱鋼筋，新址柱底采用杯口基礎形式重新設置鋼筋，并與上部柱子鑿出的鋼筋一一對應用擠壓套筒進行連接。

為確保柱連接線形及外觀質量，柱外圍鋼筋鑿出時，按照連接要求，至少各鑿除30cm原柱混凝土，此時需要在鑿除高度30cm處劃線標記，采用切割機將混凝土沿水平面切入深度10mm，混凝土鑿除以此為界，切割機切入深度嚴格控制在10mm以內，不得切入過深，以免切斷柱鋼筋。若原有柱豎向鋼筋接頭位于鑿除混凝土區域，應將原鋼筋接頭切除，并相應增加混凝土鑿除高度，以確保原柱鋼筋外露長度≥30cm。柱鑿除完畢后須用清水沖洗,不得留有灰塵和雜物。

3.2.4連接柱鋼筋施工

冷擠壓工作原理如圖3所示，新舊柱連接主筋布置如圖4所示。

圖3 冷擠壓工作原理

圖4 新舊柱連接主筋布置

根據設計圖紙,柱新基礎部分采用與原柱同規格等數量的豎向主筋和箍筋。豎向主筋與柱上端露出部分主筋采用套筒冷擠壓連接。底板鋼筋可以預留，然后采用單面焊的形式連接。柱新址豎向主筋連接按規范要求通過機械連接Ⅰ級接頭，綁扎好橫向箍筋及縱橫向構造鋼筋。

由于鋼筋綁扎受鋼支架影響，操作空間狹小，施工時應認真檢查綁扎與焊接質量，對套筒冷擠壓應按規定頻率定時抽檢，確保工程質量。

3.2.5杯口混凝土澆筑

1)混凝土入場后要做擴展度試驗，應達到550～650mm,坍落度250±30mm，合格后方可入模澆筑。主站房杯口混凝土分兩次澆筑，第1次澆筑杯口位置至底板，第2次澆筑柱連接位置，采用C45自密實混凝土。

2)泵管布設應盡可能直線鋪設，少彎曲，管道與管道連接必須緊固可靠。泵管支架搭設牢固，每節泵管兩端用短鋼管將泵管與支架夾緊。泵管穿過的樓板處留200mm×200mm洞，用木楔將泵管楔緊。水平泵管與垂直泵管相交處下部加支撐，如圖5所示。

圖5 垂直管和水平管相交加固

3)混凝土泵送 混凝土泵送應連續進行，當因故暫停時應每隔5～10min泵1次，或逆向運轉1～2個行程，然后再順向泵送。泵送時料斗內應保持一定量的混凝土，不得吸空，當預計泵送間歇時間超過45min時應立即用壓力水沖洗管內殘留混凝土。混凝土輸送泵應專人操作，接管、移管應專人指揮，潤管用的砂漿不得澆筑至結構部位。

3.2.6連接柱外側模板及支撐體系施工

3.2.6.1模板支撐體系施工工藝要點

1)用于建筑物平移后新舊結構柱連接的模板體系支設在平移后建筑物原結構柱下方，原結構柱固定連接在托盤梁上，并且原結構柱的下端超出托盤梁的底面。原結構柱的底面由兩個斜面拼接而成，每個斜面由中間向側邊逐漸向上傾斜。托盤梁的下方設置有筏板、滑道梁和步履行走裝置，如圖6所示。

圖6 平移后建筑物原結構柱下方結構

2)模板體系包括有模板面板、進料通道、支撐件、次楞、主楞、壓角板(見圖7)。模板面板有4塊，分別設置在待澆筑的新結構柱四周側面，并且模板面板的上端與原結構柱的下端搭接；在模板面板的上部開設有進料口，進料通道安裝在模板面板的外側面上、對應進料口的位置處，并且進料通道由內而外逐漸向上傾斜。

圖7 模板體系立體結構

3)支撐件包括支撐桿和托塊；支撐桿支設在進料通道的下方，并且支撐桿的上端與進料通道之間留有間距。托塊墊設在進料通道與支撐桿之間的間隙中，并且托塊的頂面與進料通道底面相貼合。進料通道水平投影長度為25～35cm，豎向投影長度為5～10cm。

4)壓角板沿著模板面板的底部邊緣壓設在模板面板外側，防止混凝土澆筑時底部漏漿。

5)次楞沿水平向平行間隔壓設在模板面板的外側面，并且次楞的下端支撐在壓角板上；次楞為木方或者方鋼制成，且相鄰次楞間距為150～300mm。

6)主楞沿豎向平行間隔壓設在次楞外側，且主楞與次楞之間可拆卸連接。主楞為木方或者方鋼制成，且相鄰主楞間距為400～600mm；最上部的主楞與模板面板頂端間距為150～250mm；最下部的主楞與模板面板的底端間距為150～250mm。

3.2.6.2模板拆除

1)工藝流程

拆除拉桿或斜撐→自上而下拆除柱箍→拆除部分豎肋→模板及配件運輸維護。

2)柱模板拆除時，要從上口向外側輕擊和輕撬，使模板松動，要適當加設臨時支撐，以防柱子模板傾倒傷人。

3)拆除時應注意墻柱構件邊角，不應用力過度或使用重物撞擊，避免造成墻柱缺棱掉角。

3.2.7連接柱混凝土澆筑

3.2.7.1作業條件

1)檢查模板是否封嚴，柱模加固是否牢固可靠，符合要求。

2)鋼筋內部雜物和鋼筋本身應清理干凈，模板內已經清理干凈。

3)混凝土泵工作正常，振搗器要提前檢查，確保正常使用。各種計量器具、試驗器具均應在檢校有效期內。

4)檢查電源線路，做好照明準備。

5)混凝土試配通知單已經收到，所有材料檢驗合格，澆灌申請已批準。

3.2.7.2工藝流程

工藝流程：混凝土配制、攪拌→現場檢驗→澆筑→振搗→養護→拆模。

3.2.7.3混凝土攪拌要求

1)攪拌混凝土前，宜將攪拌筒充分潤滑。在全部混凝土卸出之前不得再投入拌合料，更不得采取邊出料邊進料的方法進行攪拌。

2)混凝土攪拌中必須嚴格控制水灰比和坍落度，未經試驗人員同意嚴禁隨意加減用水量。

3)混凝土攪拌的裝料順序應為石子→水泥→砂，當有外加劑時應為石子→水泥→砂→外加劑。

3.2.7.4工藝要點

1)原材各項性能應符合要求，并帶有出廠合格證及復試報告，并對每次自拌混凝土進行坍落度、擴展度檢驗，經現場試驗后確定坍落度為200±30mm，擴展度為450～550mm為宜。

2)主站房新舊連接短柱混凝土一次澆筑成型，混凝土澆筑至中部兩側喇叭口頂后，及時用預先制作好的封口板封死中部喇叭口，然后繼續澆筑至柱頂。混凝土采用自拌C45自密實混凝土，如圖8所示。

圖8 混凝土分次澆筑示意

3)澆筑前需將柱內綁扎絲、鐵釘、雜物等清理干凈，然后用水濕潤模板。

4)不得隨意留置施工縫，應按施工方案要求留置。為保證結構整體性，混凝土應連續澆筑，不留或少留施工縫。墻體連續進行澆筑，間隔時間不超過2h。接槎處應加強振搗密實，澆筑過程中隨時清理落地灰。

5)墻柱混凝土澆筑時，應從觀察口觀察混凝土是否振搗密實，并應注意觀察柱模上口是否出現溢漿，四周溢漿且觀察口漿滿時，應先暫停澆筑，待振搗棒進行振搗之后，再次進行澆筑，直到從出料口和排氣口能明顯觀察到混凝土振搗時無下降且四周溢漿為止，并在澆筑完后1h內，派專人巡查已澆筑完的墻柱是否發生沉降，如出現沉降應馬上進行混凝土補足。

6)振搗時振搗棒從進料口及其他振搗口插入，快插慢拔。振搗時間以觀察混凝土表面無氣泡、混凝土不再下沉、表面泛漿為準。振搗上層時振搗棒插入下層混凝土約50mm交叉振搗，確保混凝土振搗后無隔離層。振搗棒振搗時應盡量避免碰撞鋼筋、模板、預埋件等。

7)澆筑混凝土的過程中派專人看護模板，發現模板變形、位移時立即停止澆筑，并在已澆筑的混凝土終凝前修整完好，再繼續澆筑。

8)對每根新舊連接框架柱進行強度檢驗，每根框架柱齡期達到28d時進行回彈檢測并記錄。

9)混凝土養護 ①本部位混凝土養護采用帶模養護及覆蓋與噴水相結合兩種方式，澆筑完新舊框架柱連接部位后，帶模養護3d經過監理同意方可拆模，拆模后用薄膜覆蓋并噴水養護；②在澆筑完畢后的12h內對混凝土進行覆蓋并保濕養護；③養護時間不得少于14d。

3.2.7.5注意事項

1)澆筑混凝土時應嚴格控制振搗間距、深度和澆筑厚度，不得漏振。混凝土擴展度要符合要求，模板應嚴密不漏漿。模板上要均勻涂刷脫模劑，拆模不能過早,防止麻面。

2)澆筑完混凝土后要在12h內進行養護。

3)混凝土入模前必須檢驗坍落度，不合格的應按經監理同意的方法添加外加劑，并由專業人員添加，其他人不得添加。嚴禁隨意加水，不合格混凝土嚴禁入模。

3.2.7.6缺陷修補措施

1)產生的原因 ①因主站房平移托盤梁及下滑道梁未拆除，造成澆筑空間狹小，混凝土澆筑不便；②因主站房平移托盤梁未拆除，且托盤梁底至澆筑高度只余20cm，導致框架柱模板需做出斜口至托盤梁外側，斜口過長且空間狹小不利于振搗。

2)處理措施 ①先將孔洞鑿去松散部分，使其形成規則形狀；②用鋼絲刷將破損處的塵土、碎屑清除；③用壓縮空氣吹干凈修補面；④用水沖洗修補面，使修補面周邊混凝土充分濕潤；⑤使用SCS加固型灌漿料修補，振搗、壓實、抹平。

3.2.8連接柱超聲波無損檢測

為了確保連接結構的強度及混凝土結合面的完整性，除進行混凝土強度回彈法檢測外，還對其進行超聲波檢測。檢測前，在抽檢構件檢測范圍內布置100mm×100mm網格線，檢測時以網格交點對稱布置水平或斜測點，對構件內部混凝土進行檢測。

超聲波法采用ZBL-U520型非金屬超聲波檢測儀，混凝土完整性根據超聲波波幅、波形及聲速值綜合推定。最終得出所有檢測連接柱的聲學參數均在正常范圍內波動，未見異常，新舊混凝土結合面基本完整。

4 結語

平移技術在國內已經有很多工程實例，對于部分小型建筑物，如古建筑、民用建筑等只需將建筑物同基礎一同平移至新基礎上即可，而對于體量大的公共建筑，很難采用同基礎一同平移的方式，而是采用從基礎以上局部進行平移。采用的托盤梁設計是眾多類似工程的選擇，如福建濠景大廈旋轉移位工程、后溪長途汽車站平移工程等。托盤梁設計既要考慮結構安全性，又要考慮經濟合理性，因此設計的高度一般非常低，極不利于后期就位連接。本次采用的冷擠壓套筒連接方法綜合考量了規范要求和現場條件，連接強度滿足要求，過程先進、合理、經濟可行。采用自密實混凝土不需要振搗，避免了在施工過程中漏振、過振等因素以及配筋密集、結構形式復雜等不利因素。采用的新型模板體系搭設方法簡單，并且在后期澆筑混凝土的過程中，施工方便，解決了由于空間狹小引起的混凝土施工難度大的問題，確保了連接質量。