地鐵車輛段高強度清水混凝土立柱施工質(zhì)量控制研究

呂榮山

（中鐵十四局隧道工程有限公司，山東 濟南 250000）

0 引言

地鐵車輛段是地鐵線路的管理中心，主要用于地鐵停靠、檢修、保養(yǎng)、運行等。根據(jù)地鐵發(fā)展要求，車輛段內(nèi)建筑擔負的功能也越來越多，使得車輛段建筑結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，在設(shè)計和施工方面增加了難度。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)具有內(nèi)部空間大、布置靈活的優(yōu)勢，同時結(jié)構(gòu)自身重量較小，因此其被廣泛應(yīng)用于地鐵車輛段。大體積高強度框架柱是地鐵車輛段框架結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件，承受主體上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載，對于上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定發(fā)揮著重要作用。清水混凝土是特殊混凝土，具有“綠色、環(huán)保、經(jīng)濟”的優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于地鐵施工中。在地鐵施工中，C35~C50清水混凝土較為常見，深圳地鐵16號線田心車輛段框架柱根據(jù)設(shè)計要求采用C60高強度清水混凝土，其體積大、施工標準高、驗收要求嚴格。本文根據(jù)現(xiàn)場施工經(jīng)驗，以深圳地鐵16號線田心車輛段聯(lián)合檢修庫框架柱施工為例，從高強度清水混凝土配比、標準、工藝等角度對框架柱施工質(zhì)量控制進行分析，為類似工程提供經(jīng)驗。

1 工程應(yīng)用

田心車輛段位于蘭田路以南，金田路以北，規(guī)劃聚龍路以東的地塊內(nèi)。其中田心車輛段聯(lián)合檢修庫長323.6m，寬145.8m，結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)（見圖1）。檢修庫首層層高13.8m，上蓋預(yù)留開發(fā)條件，含上蓋開發(fā)建筑總高不大于50m。聯(lián)合檢修庫框架柱尺寸1.8m×1.8m，局部框架柱設(shè)置有單側(cè)或者雙側(cè)牛腿。

圖1 聯(lián)合檢修庫框架實體結(jié)構(gòu)

2 質(zhì)量控制要點

混凝土立柱表面質(zhì)量控制是施工質(zhì)量控制的重點，特別是構(gòu)件表面色澤，必須達到色澤均勻，減少表面色澤差距，且表面須光滑平整、無蜂窩麻面、破損缺角。其質(zhì)量控制要點包括混凝土配比、模板加工和混凝土澆筑、選擇有效的立柱保護涂劑、混凝土拌合站拌制管理等。

2.1 混凝土配比

嚴把混凝土原材關(guān)，從材料源頭控制混凝土質(zhì)量；在混凝土配比確定過程中，嚴格按照試驗程序做好試配，準確確定混凝土的坍落度，保證混凝土的工作性能、強度及耐久性。

2.2 模板加工和混凝土澆筑

根據(jù)設(shè)計要求，確定立柱尺寸，選取優(yōu)質(zhì)模板。田心車輛段立柱選用定形鋼模，節(jié)段安裝，模板表面涂刷脫模劑，把握好模板加工的細節(jié)處理；嚴格按照施工要求做好運輸、澆筑、振搗、養(yǎng)護。

2.3 選擇有效的立柱保護涂劑

立柱施工完成后，在后續(xù)施工及運營中，極易受到外界因素污染及破壞，選用透明保護劑是保護立柱表面的有效措施。

2.4 混凝土拌合站拌制管理

因清水混凝土要求較高，在生產(chǎn)過程中，應(yīng)增設(shè)專用生產(chǎn)線，防止與其他標號混凝土混合，造成材料的污染；項目部指定試驗人員進場盯控生產(chǎn)過程。

3 質(zhì)量控制技術(shù)

3.1 高強度清水混凝土試配技術(shù)

3.1.1 原材要求

（1）水泥。在生產(chǎn)過程中，選用同一廠家，同一品牌，同一強度，且等級不小于42.5的普通硅酸鹽水泥。

（2）粗、細骨料。粗細骨料應(yīng)產(chǎn)自同一地區(qū)，且符合國家現(xiàn)行標準《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50204-2015、《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》JGJ55-2011的要求。

（3）摻合料。摻合料級別相同，同一品牌，不含雜物，符合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50204-2015、《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》JGJ55-2011的規(guī)定。

（4）外加劑。因體積較大，須保證混凝土的流動性和密實性，因此選擇保證用水量，高效減水劑對于減少用水量效果顯著。

3.1.2 試配技術(shù)

高強度清水混凝土使用前，需要試驗室試配確定，合格后投入使用。試配主要確定以下技術(shù)指標：

（1）根據(jù)試配試件，確定混凝土構(gòu)件表面顏色、質(zhì)量；

（2）混凝土配比的優(yōu)化需要保證材料用量最少，且保證混凝土耐久性；

（3）粗骨料氯離子含量不超過0.02%，并要保證抗腐和耐久；

（4）在配置時，需比設(shè)計強度大一標號，保證坍落度在130~170mm，損失率不超過10%；

（5）水膠比大于0.25且不超過0.45，每方水泥用量不超過470kg，用砂不大于42%且不小于34%；

（6）同構(gòu)件同配合比。根據(jù)設(shè)計及規(guī)范要求，按照試驗室試驗數(shù)據(jù)，現(xiàn)場不斷改進，確定田心車輛段立柱高強度清水混凝土配合比。

表1 田心車輛段立柱高強清水混凝土配合比

3.2 高強度清水混凝土施工控制技術(shù)

3.2.1 模板控制

聯(lián)合檢修庫框架柱1.8m×1.8m采用鋼模板澆筑。鋼模板采用6mm厚鋼板做面板，豎肋10#槽鋼，背楞雙12#槽鋼，法蘭12mm×100mm鋼板；豎肋間距300mm，背肋間距800mm，連接孔間距200mm；模板連接采用M20×60螺栓連接，拉桿采用Φ20精軋螺紋鋼。模板外側(cè)設(shè)纜風繩于柱模板頂部，柱模板支撐互成整體、驗收合格后澆筑[1]。混凝土澆筑設(shè)備與管道下方支撐架均單獨采取加固措施，不與模板支架連接。支架內(nèi)人員上下、水平通道與操作平臺，應(yīng)采取水平、臨邊的防護措施、用電防火與防雷接地措施，確保滿足相關(guān)安全規(guī)范與現(xiàn)場環(huán)境要求。

（1）根據(jù)設(shè)計大體積要求，并要保證立柱的清水效果，項目部制定專業(yè)設(shè)計、生產(chǎn)及安裝模板廠家，分節(jié)設(shè)計、拼節(jié)安裝；圖2、圖3為車輛段立柱模板設(shè)計圖。

圖2 框架柱鋼模板平面圖

圖3 框架柱鋼模板側(cè)面圖

（2）立柱設(shè)計對于鋼模板的各項要求較高，主要包括剛度、強度、內(nèi)面板厚度及平整度、錯接拼縫的順直度、加固螺栓等。設(shè)計完成后，需現(xiàn)場試拼接，拼接成功后才能投入現(xiàn)場。田心車輛段現(xiàn)場采用6mm的鋼模板（見圖4），加強肋板厚度為8mm，錯接寬度為5mm，錯接拼縫寬度不超過2mm。加固螺栓調(diào)節(jié)幅度控制在10mm內(nèi)[2]。

圖4 框架柱鋼模板

（3）應(yīng)用脫模劑是保證立柱表面效果的有效措施，脫模后必須保證立柱表面無起皮、毛刺等缺陷。施工過程中，脫模劑的涂刷遍數(shù)、厚度、用量應(yīng)嚴格按照規(guī)定要求。在施工前應(yīng)進行試驗，保證涂刷1h內(nèi)內(nèi)面板不出現(xiàn)聚集、滑落的現(xiàn)象。現(xiàn)場施工選用高效脫模劑，涂刷完成后立即安裝，防止沾染塵土。

（4）強度滿足要求后，拆除模板。拆除時，應(yīng)做好模板保護，防止出現(xiàn)變形，以防后續(xù)施工時影響實體質(zhì)量。

3.2.2 混凝土拌制及運輸

混凝土施工時，選擇專用生產(chǎn)線，并且拌制時間多于普通混凝土拌制時間20~30s；坍落度在130~170mm；采用專用泵車運輸。

3.2.3 高強度清水混凝土澆筑工藝控制

清水混凝土施工時標準高，區(qū)別于普通混凝土施工，主要包括：澆筑前制作試塊，對比上一組顏色，通過儀器檢測符合要求后才可繼續(xù)施工。高強度混凝土水泥用量較高，在運輸過程中，和易性往往會造成一定的損失，所以在施工時應(yīng)嚴格控制，主要包括：澆筑、振搗、養(yǎng)護。

（1）澆筑設(shè)備選型。為防止運輸中造成的坍落度損失，現(xiàn)場選用高壓泵車，避免了泵車堵管，同時減少了冷縫出現(xiàn)。

（2）澆筑和振搗。嚴格控制每次下料的高度和厚度，立柱混凝土下料采用串筒，混凝土厚度每層控制在300mm內(nèi)，混凝土澆筑連續(xù)間隔時間不應(yīng)超過2h。

振搗采用低頻振搗器，每層振搗時要插入下層且深度不小于50mm，振搗過程中應(yīng)防止振搗棒觸碰鋼模內(nèi)面板，周邊振搗時，振搗棒距離模板邊緣距離控制在10cm，每次振搗時間控制在2min以內(nèi)。

（3）框架柱模板支設(shè)完成后，進行混凝土澆筑。澆筑前在根部先澆筑厚度不小于30mm的同等級砂漿，隨后澆筑混凝土，振搗密實。并對澆筑時間進行有效控制，初凝不小于4h，終凝應(yīng)短于8h。

3.2.4 高強度清水混凝土養(yǎng)護控制

（1）立柱強度滿足要求后方可拆模，拆模后即可進行養(yǎng)護，保證立柱構(gòu)件的外觀及強度。

（2）拆模后，應(yīng)在立柱表面涂刷養(yǎng)護劑，防止立柱表面暴露于空氣中造成失水。涂刷后，在表面立即覆蓋塑料薄膜進行養(yǎng)護（見圖5），同時保護柱角不被破壞。混凝土養(yǎng)護時間不短于14d。

圖5 拆模后的框架柱

3.3 框架柱質(zhì)量

截止2020年底，田心車輛段已完成700根框架柱的施工，經(jīng)現(xiàn)場檢查，所有框架柱表面光澤、無色差、平整，無蜂窩、掉皮、孔洞；無漏漿、脹模，各項指標均達到地鐵驗收標準。

4 結(jié)束語

綜上所述，高強度清水混凝土立柱施工存在一定的難度。其中，混凝土質(zhì)量是施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵，不能忽視原材料、試配、模板、施工工藝及后期保護等任何一個環(huán)節(jié)。這些環(huán)節(jié)關(guān)系到鋼筋工程、模板工程、混凝土工程質(zhì)量控制的效果。總的來說，高強度清水混凝土立柱的施工不僅要保證框架柱一次澆筑成型，還要保證結(jié)構(gòu)實體質(zhì)量滿足規(guī)范要求。這是類似工程不可忽視的經(jīng)驗。