膨脹加強帶在超大面積地鐵車輛段上蓋結構應用

邱正超，高清濤，薛志猛，張偉光，呂振蔥

（中建二局第四建筑工程有限公司，天津 300457）

0 前言

城市地鐵車輛段上蓋結構是我國借鑒國外地鐵成功經驗，根據(jù)城市自身特點形成的地鐵新型模式。因地鐵車輛段面積大，上蓋結構面積常會超過40萬km2。為保證上蓋結構施工質量，防止溫度、沉降裂縫。常規(guī)設計上蓋結構會被后澆帶分成若干個施工區(qū)域，但由于后澆帶施工周期長，一般工藝間歇在2個月左右，混凝土后澆帶工藝雖然是一種較成熟的施工方式，但存在施工繁雜、工期長、易滲漏等缺點，稍有疏忽就會對工程質量造成隱患或安全事故。本文結合天津某地鐵車輛段施工，就傳統(tǒng)的后澆帶施工工藝進行改進，利用膨脹加強帶代替后澆帶施工工藝進行分析。

1 簡要概述

某地鐵車輛段面積超過52萬km2，上蓋結構面積超過了30萬km2，建筑高度約9m。該工程共分廠家修庫、運用聯(lián)合庫、咽喉區(qū)三個分區(qū)，劃分52個結構段，每個結構段澆筑約2000方混凝土。結構段由后澆帶分段布置，后澆帶寬2m，連續(xù)布置不得斷開。

2 施工難點

①地鐵車輛段施工工期相對緊張，然后伸縮后澆帶需待結構混凝土澆筑滿60d后方可進行澆筑，給地鐵施工進度造成很大影響。

②地鐵上蓋結構后澆帶施工周期約2個月，給現(xiàn)場的文明施工、安全及標準化管理帶來很大難度。

③地鐵上蓋結構防水等級要求高，若采用后澆帶施工，為后期結構滲漏水及行車安全造成隱患。

④地鐵車輛段上蓋結構層高9m左右，對于后澆帶的保護、清理要求很高，后澆帶工程需支撐架體、支設模板，平添很多額外工程量，若節(jié)點施工不當，易留下質量隱患。

3 施工創(chuàng)新點

①簡化地鐵車輛段上蓋結構施工工序，大大縮短總工期。設計中要求傳統(tǒng)的后澆帶在鋼筋混凝土中澆筑滿60d后才可進行后澆帶的澆筑，采用膨脹加強帶替代后澆帶的技術，可將后澆帶的施工工期時間縮短至10d，節(jié)約50d的主體結構施工時間，大大提升了地鐵工程的施工進度，降低了建筑材料直接、間接以及管理的成本。

②地鐵沿線車輛段下蓋頂板結構防水采用基層膨脹帶加強帶代替上蓋頂板后澆帶，保證了地鐵車輛段主體結構上蓋頂板的防水整體性，特別是對于地鐵車輛段主體上蓋結構具有一定的基層防水性能要求的防水混凝土，提高了其結構整體防水性能。

③有效解決后澆帶在兩個施工縫中經常會出現(xiàn)的裂縫開裂、泄露和漏水滲漏等施工質量事故。

④減少管理難度。膨脹加強帶不需單獨搭設架體及模板，減少現(xiàn)場文明施工、安全及標準化管理難度。

4 具體措施

4.1 膨脹加強帶構造

膨脹加強帶寬度為2m，在膨脹加強帶兩側分別向上架設一個密孔式的鋼絲網(wǎng)，網(wǎng)孔4mm，有效地防止膨脹加強帶外的鋼筋混凝土進入加強帶。鋼筋綁扎安裝原來設計的后澆帶鋼筋進行綁扎，膨脹加強后澆帶的混凝土的強度應較兩側結構混凝土提高一級，并且摻入12%的微膨脹劑。

先澆筑兩側混凝土，待兩側的混凝土結構澆筑成型后養(yǎng)護7d以上，再澆筑膨脹加強帶。膨脹加強帶構造做法如圖1所示。

圖1 膨脹加強帶構造示意圖

4.2 膨脹加強帶工藝原理

根據(jù)混凝土硬化過程應力變化和強度分布，用相應數(shù)量的膨脹應力給予一個補償，在應力變化較大的地方可以摻入一定數(shù)量膨脹劑，澆筑一個補償應力收縮的混凝土帶，從而將后澆帶取消撤下，并可實現(xiàn)澆筑連續(xù)。

膨脹加強帶上的兩側均應施摻10%UEA的應力補償收縮混凝土(其受約束的膨脹率也應控制在4×10-4)。膨脹加強帶主要用于選擇內部摻12%UEA的膨脹混凝土，其膨脹強度等級要求比兩側鋼筋混凝土要高一個強度等級。利用UEA的膨脹劑中的鋁酸鈣的膨脹收縮反應作用機理，UEA的膨脹效應可有效抵抗混凝土硬化過程收縮應力，通過此應力交互作用，可大大提高混凝土結構的抗裂能力和耐久性。

4.3 施工工藝流程及操作要點

4.3.1 施工工藝流程

如圖2所示。

圖2 施工工藝流程圖

4.3.2 操作要點

①測量放線。上蓋頂板模板在鋪設工作完成后，要按照設計的位置來確定膨脹加強帶的所在位置，并且根據(jù)相關測量資料應及時復核。

②膨脹加強帶綁扎鋼筋。按照圖紙設計要求施工膨脹加強帶的鋼筋，要求綁扎膨脹加強帶鋼筋的配筋率同后澆帶要求。

③掛鋼絲網(wǎng)分隔。首先在膨脹加強帶上的兩側固定一根豎向的鋼筋A14@200mm，然后分別在兩側豎向鋼筋上固定一道鋼絲網(wǎng)，鋼絲網(wǎng)最大孔徑不超過4mm，目的就是有效防止鋼筋混凝土工程中的粒料通過。

④澆大面混凝土(補償收縮混凝土)。混凝土開始澆筑時，按照施工方案先進行兩側大面積的混凝土澆筑，采用摻10%UEA的補償收縮混凝土進行澆筑(最大限度膨脹比應控制為4×10-4)。

⑤澆筑膨脹加強帶。加強帶的混凝土澆筑過程中應由一側向另外一側方向推進，當兩側混凝土澆筑至膨脹加強帶時，改用高一級別的膨脹加強混凝土(其最高的極限膨脹率一般來說應嚴格控制在4×10-4～6×10-4)，直至膨脹加強帶混凝土全部澆筑完畢。

⑥養(yǎng)護。對于那些摻有膨脹劑的混凝土來說，及時地對其進行養(yǎng)護可快速消除收縮裂縫。所以在面層混凝土剛達到初凝時，立即在其表部覆蓋2層塑料薄膜，濕潤養(yǎng)護，并連續(xù)維持濕水養(yǎng)護期不少于14d。采用此養(yǎng)護方式，即做到了維持混凝土表面濕潤，又避免了澆水養(yǎng)護對表面的沖刷破壞。

4.4 注意事項

①混凝土攪拌站根據(jù)實驗室試配結果確定混凝土配合比，并經過設計單位確認后方可投料拌和。開盤前應對計量裝置進行校核，過程中指定專業(yè)技術人員進行監(jiān)督，嚴格控制膨脹劑投入比例。

②混凝土的坍落度應能夠滿足澆筑施工的要求，混凝土澆筑的時間間隙一般不宜大于1.5h，運距較遠或高溫季節(jié)施工時，可以摻入適量緩凝減水劑。在冬季氣溫較低時，可摻入適量早強減水劑或防凍減水劑。

③混凝土澆筑過程自由下落高度應控制在2m以內，振搗過程宜均勻、密實、不漏震、欠震、過度震。

④混凝土終凝前，應經過多次收光，避免混凝土表面收縮裂縫。

⑤夏季溫度30℃以上混凝土施工，要適當?shù)乜刂普{高改性混凝土入模膨脹攪拌劑的填料摻量，同時降低混凝土的入模溫度，特別注意加強灑水養(yǎng)護。

5 應用效果

5.1 施工監(jiān)測

通過對某地鐵車輛段上蓋結構膨脹加強帶部位的連續(xù)60d監(jiān)測。加強帶與兩側結構未出現(xiàn)沉降裂縫及溫度裂縫，并未出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象。說明采用膨脹加強帶替換后澆帶的施工工藝達到了預期效果。

5.2 經濟社會效益

經過計算，采用膨脹加強帶來取代后澆帶進行施工的一種方法，不但大大減輕了傳統(tǒng)后澆帶后期的清理、保護等工作，也極大地提高了對周轉材料的利用率。可減少周轉材料盤扣支架搭設租賃費約50萬元，模板、方木費用約8萬元，未考慮管理費及文明施工費等間接費用。項目工期比原計劃提前50d，施工過程獲得了全體業(yè)主和監(jiān)理單位的贊賞及良好反響。

通過對天津某地鐵車輛段膨脹加強帶代替后澆帶的理論分析及現(xiàn)場監(jiān)測試驗，對結構進行了安全性評價，并對工程施工過程中混凝土施工質量及采取的技術措施進行了探討。解決了后澆帶施工中安全、質量、工期等難題，總結出一套適合城市地鐵車輛段上蓋結構膨脹加強帶代替后澆帶施工技術，以期對類似工程提供一定的指導和借鑒意義。