大同南站清水混凝土雙胞胎柱施工工藝

劉 軍 尹韶哲 李治國

1. 中鐵建工集團西南分公司 貴州 貴陽 550002；2. 中鐵建工集團有限公司 北京 100160

1 工程概況

大同至張家口高速鐵路位于華北北部，貫通晉北和冀北地區(qū)。其中，大同南站由站房、站臺風雨棚（跨線雨棚）以及旅客地道3部分組成，采用4站臺面9線式布置，其中基本站臺1座，長450 m、高1.25 m、寬15.0 m；島式中間站臺3座，長450 m、高1.25 m、寬11.5 m；共設置9線，其中正線共計2條（Ⅳ、Ⅴ道），線間距分別為6.5、5.0 m；車站設置寬12 m出站地道1座，寬5 m行包物流地道1座；預留1條寬8 m的城市南北連通地道。同時車站東端新設動車存車場，用于預留動車。

2 清水混凝土雙胞胎柱概況

大同南站高架廳首層頂板之間存在寬100 mm的施工縫，為滿足整體結構的強度、剛度及穩(wěn)定性要求，同時滿足伸縮縫需要，將支撐柱體分為兩部分分別支撐首層平面板，形成清水混凝土雙胞胎柱（圖1）。雙胞胎柱共計6個，呈水平直線分布在高架廳北側，以高架廳東西走向中線為基準，左右各3個對稱布置。3個構造柱間距為18 m。雙胞胎柱的柱高統(tǒng)一為9.1 m，屬于超高型清水混凝土柱，須進行分層分段澆筑施工。

圖1 清水混凝土雙胞胎柱

3 清水混凝土雙胞胎柱深化設計

根據(jù)設計師的意圖進行圖紙深化設計。蟬縫及螺栓孔的位置需根據(jù)施工規(guī)范要求、現(xiàn)場實際情況，征求設計意見完成深化[1-2]，并經(jīng)設計及監(jiān)理最終認可后方可施工。清水柱與樓板蟬縫、柱子螺栓孔的排布原則為：橫向蟬縫與螺栓孔需水平交圈在同一標高上，且橫平豎直（圖2、圖3）。

4 清水混凝土雙胞胎柱模板加固

4.1 柱體清水模板加固

圖2 雙胞胎柱截面尺寸

圖3 高架廳支撐柱排版展開示意

高架區(qū)柱子尺寸為1 400 mm（長）×2 600 mm（寬），其四角均為R300 mm的圓形倒角。針對此種狀況，經(jīng)過探討分析，專門定制R300 mm的1/4圓柱模，根據(jù)模板的厚度與幾字梁的寬度加工背楞板與圓柱模緊密貼合做成一個加固盒[3-5]。加固體系分為3層：第1層為幾字梁型鋼（幾字梁型鋼布置間距不應超過150 mm），用長16 mm的自攻螺絲把幾字梁型鋼與清水模板連接在一起（自攻螺絲長度不得超過模板的厚度，不得穿透清水模板，不然會在混凝土表面留下釘眼）；第2層為C型鋼主背楞；第3層為φ48 mm×3.5 mm鋼管加固，用直徑16 mm的螺桿加蝴蝶卡、80 mm×80 mm×105 mm的墊片加雙螺帽鎖緊，螺桿間距為600 mm×600 mm（圖4～圖5）。

圖4 矩形柱加固平面

圖5 2 600 mm×1 400 mm矩形柱加固立面

陽角部位的模板為相互搭接，為防止水泥漿從陽角接縫處滲出失水，模板面的結合處需貼上雙面膠條，斜拉螺桿45°水平均勻對拉，以防角部脹模漏漿。陽角模板安裝時，擋頭板加固鐵釘不宜完全釘入模板，需留出約1 cm，方便拆模。圖6為清水墻陽角加固節(jié)點，圖7為清水雙胞胎柱陽角加固節(jié)點。

圖6 清水墻陽角加固節(jié)點

圖7 雙胞胎柱陽角加固

為使梁板接縫處陰角方正，陰角模板需45°倒邊切割，粘貼雙面膠條。陰角模板安裝時使用角鐵完全加固，保證陰角順直無錯位。本工程角模角度為90°，為保證陰角模板的穩(wěn)定性，保證角模不變形、接縫不漏漿，采用組拼成形角模，角模面板拼接采用斜口連接（圖8、圖9）。

圖8 陰角加固節(jié)點一

圖9 陰角加固節(jié)點二

4.2 清水柱的施工接縫處理

高架廳雙胞胎柱施工時與腳手架相連，使用泡沫膠條粘貼在接縫處，不能出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。在柱頭模板與梁板相接時對模板進行45°倒角，使用角鐵連接陰角模板[6-8]。由于雙胞胎柱頭部位鋼筋密集，混凝土振搗不便，故在澆筑之前需提前看好振搗位置，并預留鋼管，將混凝土振搗棒順著鋼管向下振搗，保證柱頭根部接縫位置無缺陷，如圖10所示。

圖10 雙胞胎柱柱頭接縫加固節(jié)點

4.3 預埋線盒安裝

若預埋件要與清水墻面平，則將預埋件定位、加固好后在預埋件上粘貼膠條，與清水混凝土模板粘貼，確保不漏漿、不失水。線盒預埋件安裝時，使用自攻螺絲將線盒四角與附加蓋板固定于模板面，附加蓋板也需涂刷清漆，防止吸水，影響成品效果（圖11）。

圖11 線盒預埋節(jié)點

5 雙胞胎柱清水混凝土控制要點

5.1 清水混凝土原材料的選擇

雙胞胎柱采用預拌混凝土，清水混凝土配合比必須經(jīng)過多次試配確定，確保混凝土的和易性（流動性），保證色澤均勻、無氣泡[9-11]。坍落度要求為180～190 mm，擴展度要求為450～550 mm，無離析泌水現(xiàn)象，初凝時間控制3～4 h。

同時，混凝土的外觀質(zhì)感、工作性能、力學性能、耐久性能及顏色等，也必須進行控制，以確保達到設計及業(yè)主的要求。

1）清水混凝土必須滿足《預防混凝土工程堿集料反應技術管理規(guī)定》，對于Ⅱ類工程，應使用B類低堿活性集料配制混凝土。

2）采用普通硅酸鹽水泥（低水化熱）。

3）采用5～25 mm連續(xù)級配碎卵石，針片狀顆粒的質(zhì)量分數(shù)≤10%，含泥量（質(zhì)量分數(shù)）＜1%，泥塊的質(zhì)量分數(shù)＜0.5%；采用中砂，含泥量（質(zhì)量分數(shù)）＜3%，泥塊的質(zhì)量分數(shù)＜1%，通過0.315 mm篩孔的砂的質(zhì)量分數(shù)應≥15%。

4）攪拌用水采用自來水。

5.2 雙胞胎柱清水混凝土配合比

本項目混凝土要求坍落度為180～190 mm，擴展度為450～550 mm，故需要在滿足強度要求的前提下，應盡量減小水灰比，尤其是清水混凝土部分，較大的水灰比將會形成水紋，甚至出現(xiàn)泌水離析現(xiàn)象，影響表觀質(zhì)量。現(xiàn)場派專人對混凝土的坍落度進行測試，對于坍落度不符合要求的混凝土，堅決要求退場。

在設計計算后，確定初始的試驗配合比，而后開始試驗樣板澆筑，并進行效果對比，經(jīng)過多次試驗，從而得到最優(yōu)的混凝土配合比。

5.3 清水混凝土特殊要求

1）攪拌清水混凝土時，應采用強制式攪拌設備，每次攪拌時間宜比普通混凝土延長20～30 s。

2）同一視覺范圍內(nèi)所有清水混凝土拌和物的制備環(huán)境、技術參數(shù)應一致。

3）制備成的清水混凝土拌和物工作性能應穩(wěn)定，且無泌水離析現(xiàn)象，90 min的坍落度經(jīng)時損失值小于30 mm。

4）清水混凝土拌和物的運輸宜采用專用運輸車，裝料前容器內(nèi)應清潔、無積水。

5）清水混凝土拌和物從攪拌站拌和結束到入模的時間不宜超過90 min，嚴禁添加配合比以外的外用水及外加劑。

6）進入現(xiàn)場的清水混凝土經(jīng)坍落度試驗后其數(shù)值應滿足預定要求，無離析泌水現(xiàn)象。

6 結語

大同南站高架廳采用清水混凝土雙胞胎柱，不僅在結構上保證了高架廳上部建筑的穩(wěn)定性，而且清水的效果使其造型美觀、質(zhì)感細膩。

本文對清水混凝土雙胞胎柱的深化設計及清水模板加固技術進行了研究，總結了清水混凝土雙胞胎柱的模板加固、柱體施工縫處理及預埋件安裝等工藝。同時，對大同南站清水混凝土工程實施時的原材料要求、配合比設計等關鍵技術進行了闡述，以期為后續(xù)類似工程的施工提供借鑒。