淺談混凝土現澆施工技術在EPC模式下高大山體護坡工程中的應用

傅黃秉 項俊杰 柏星

浙江省建工集團有限責任公司 浙江 杭州 310012

引言

本工程作為重點重大工程，工期是主要制約因素之一。本工程較為特殊，在原礦坑修建百年保藏庫工程，并依附山體斷面進行山體修復，國內尚未有此施工經驗。保藏庫工程與山體護坡工程相互獨立，按傳統先圍護后施工結構主體的形式，必將拉長施工周期，無法按時完成工程的竣工。為解決護坡墻澆筑問題，加快施工進度，本文提出一種澆筑施工方法，下面正文將對提出施工技術方法詳細展開敘述。

1 工程概況

中國國家版本館杭州分館，坐落位于杭州市余杭區瓶窯鎮文潤路1號。本文以工程中東礦區山體保藏庫護坡墻結構為主要研究對象。東礦區內沿山體斷面需要建造設計年限100年地下六層庫房，支護山體危巖成為首要任務，設計以錨桿、錨索加鋼筋混凝土護坡擋墻的系統性結構延山體走勢對其進行支護，本文以其中的鋼筋混凝土護坡擋墻施工技術工藝展開探討，以護坡墻結構為主要研究對象[1]。

2 山體護坡工程特點難點

2.1 護坡施工難點

山勢陡峭，坡體傾斜度最大近似90°，山體較高，坡體最大高度55.7m。護坡結構鋼筋綁扎和混凝土的澆筑，按傳統的支模架搭設方式，延山體做支模體系，是超高大支模架，架體展開跨度度344m，高度最大55.7m，支模體系體量巨大，且護坡墻結構模板加固困難、混凝土澆筑問題難以攻克，無法施工。

2.2 項目工期特點

本工程建筑面103120m2，開工日期2020年8月1日，計劃竣工日期2022年1月25日，合同總工期566日歷天。在此工期內山體庫結構及山體庫護坡結構及山體回填修復工程量巨大，工期緊張。

3 設計澆筑方案

3.1 提出及確定施工方法

為解決護坡墻施工澆筑技術問題，現場EPC工程總承包結合現場提出多種施工作業方法，有搭設高大支模架先行施工護坡結構完成后再行施工庫房主體結構，有庫房主體先行施工預埋型鋼作懸挑托架[2]，庫房主體施工完成后再行施工護坡結構，但是都沒有解決根本上施工時間的問題。最終確定庫房結構樓層板延伸入護坡結構（圖1），庫房結構領先坡體結構一層澆筑，庫房結構外墻作為對撐坡體支模體系的支承點，為山體庫房與護坡墻體相互結合同步協同施工的方法。此方案可同步施工庫房結構與護坡墻體結構。結構領先于護坡墻體一層澆筑，待書庫結構強度達到后澆筑低一層的護坡墻結構，樓層處空腔板可作為上一層護坡結構的工作面搭設對撐支模體系，也可后期輔助永久對撐山體護坡墻結構。

圖1 優化結構設計

3.2 澆筑施工工藝

庫房B6層（庫房結構為地下六層）綁扎墻柱鋼筋→搭設B5支模架→B5層綁扎梁板鋼筋→澆筑B5層結構梁板（包括空腔延伸板）→綁扎B6層護坡墻鋼筋→B6層護坡墻側模封板→對撐支模架體搭設→澆筑B6層護坡墻結構混凝土……其上以此類推，不一一列舉。

施工前應先對坡面進行清除，清理危巖體保證施工安全，對于凸起的巖體應盡量鑿除清理，利于澆筑混凝土。護坡墻采用泵送方式進行澆筑，對坡面巖腔澆筑時進行C35混凝土滿灌處理。需要注意庫房結構與空腔延伸蓋板須領先山體護坡結構進行澆筑，待庫房墻體結構與延伸樓板強度達到100%以上方可澆筑山體護坡結構，此時山體結構支模對撐體系為相對安全狀態。

4 護坡工程模板支架對撐架體設計計算

4.1 護坡墻混凝土側壓力

新澆筑混凝土對模板側壓力的標準值可按GB50666-2011（1）中公式分別計算，在F=0.28γtβV? （1）和F=γH （2）取其中較小值。其中γ=24kN/m3，t=25℃，V=0.8m/h，β1=1，β2=1，荷載分項系數取1.3，混凝土泵管下料產生的水平荷載2kN/m2，樓板鋼筋自重取1.1 kN/m3。

Pm=F（1）×1.3=39.04 kN/m2。壓頭高度h=Pm/γ=1.626m。最大側向壓力為39.04×1kN/m=39.04kN/m。

因護坡墻實際是豎向貼牢崖壁，角度大于70°，甚至90°。因此墻體的荷載大部分豎直方向分力，所以不考慮護坡墻荷載。結構外墻彎矩M計算取護坡墻混凝土側壓力。對撐側向彎矩的力M=QL2/8=39.04×5.42/8=142.3kN·m。

4.2 支模架計算

護坡墻結構翻轉90度可近似按無梁樓板模板支架計算模型，利用品茗安全計算軟件計算護坡墻結構模板支架可按無梁樓板計算模型。在無梁樓板計算模型中，在護坡墻厚度取值1.3m（實際為800mm），且護坡結構與庫房外墻結構間距為8m（均值）的情況下：承重架體用Φ48×3.2扣件式普通鋼管搭設，搭設間距≤0.6m×0.6m，步距0.6m，支模體系計算模型可計算通過，桿件抗彎富余量充足。

4.3 結構側墻對撐承載力驗算

驗算庫房結構外墻對撐強度時結構外墻板承受的荷載按照線荷載均布考慮。庫房結構外墻，配筋C16@200，高度5.4m，混凝土等級C30。每單位長度（m）側墻截面的鋼筋面積約為As=1139.2mm2，fy=360N/mm2。

取寬度1m的外墻板，b×h=1×240mm；外墻跨度取樓層高5.4m，即截面有效高度ho=5200mm。

q=1.1×[1.3×（（24+1.1）×1.2）+1.5×[（1+2）+0.6×N支i/（la×lb）]]=99.173kN/m2。外墻板承受的彎矩M=QL2/8=48.946×5.42/8=178.3kN·m。

矩形截面相對受壓區高度：

ξ=A s×f y/（α l×b×h o×f c m）=11 3 9.2×3 6 0/（1×240×5200×14.3）=0.022得到計算系數為：αs=ξ（1-0.5ξ）=0.022×（1-0.5×0.022）=0.022

按澆筑層混凝土強度達到100%設計強度時進行對撐支模，則可以即此時側墻所能承受的最大彎矩

M1=αs×α1×b×ho2×fcm×100%=0.022×1×240×520 0×14.3×100%=392.6kN·m>M=178.3kN·m

結論：結構側墻強度足以承受護坡墻澆筑側壓力的荷載。即護坡墻在結構厚度1.3m范圍以下以及水平支撐長度8m以下可按上述無梁樓板參數搭設。

5 對撐架體搭設工藝施工技術

本層庫房結構澆筑完成→調運鋼筋至本層空腔板→綁扎鋼筋→調運普通鋼管、模板至本層空腔板→護坡墻側模主次楞雙鋼管加固→側模止水螺桿焊接→鋪放墊木→對撐支模架立桿搭設→對撐支模架橫桿搭設（由底至上搭設加固）→鋪設方木→鋪設頂板木膠合板→上層庫房結構施工完成→澆筑本層護坡墻

對撐架體搭設要求：采用Φ48×3.2扣件式普通鋼管搭設，空腔搭設間距≤0.6m×0.6m，步距0.6m。

護坡墻體為單側模加固，側模加固用雙層雙鋼管加固，豎向雙鋼管間距≤300mm，橫向雙鋼管間距≤450mm。加固止水螺栓M14間距≤450mm，長500mm，焊接于擋墻鋼筋上以防澆筑護坡混凝土時模板上浮。

特殊措施：因現場山體走勢較為復雜，存在護坡墻與結構墻之間寬度＞8m的情況，此類情況反提EPC設計單位復核，該處在原設計上變更增設結構墻體，此墻體構造為方便對撐護坡墻結構，減小對撐距離，增加結構安全系數，方便上述支模架搭設方案實施。

6 護坡擋墻鋼筋工藝施工技術

護坡擋墻墻身鋼筋規格采用C18@150mm雙層雙向布置，擋墻中C8@300×300護坡墻拉鉤，墻體厚度800mm，每3m設置暗柱（截面800×400mm）、樓層相同標高處設暗梁（截面800×800mm）。山體坡面起伏較大，圖紙上護坡墻體系統總厚度800mm，但現場坡體面落差大時存在最大處有近3～4m空腔，對于護坡墻側模加固與澆筑混凝土都存在較大安全質量隱患，為解決該情況，控制擋墻混凝土總厚度，EPC單位優化，于坡體面起伏較大處，空腔部位處擋墻中做暗梁往內延伸，貼近巖壁處重新插暗柱與墻身鋼筋（圖2）。此措施是為不破壞護坡墻整體圍護穩定性的情況下控制坡體總厚度，減小現澆混凝土澆筑時側壓力。

圖2 控制護坡墻體混凝土結構總厚度措施

7 護坡工程澆筑

護坡結構混凝土澆筑為分層多點連續澆筑，避免同個點下灌對護坡結構單側模形成集中應力，不利于支模體系安全。分層澆筑間隔時間不超45min，高度不超過0.3m。澆筑期間采取振搗措施，振搗棒下插振搗，快插慢拔，澆筑過程技術人員跟蹤控制質量，避免漏振與過振[3]。

8 結束語

本文通過EPC模式下的協同溝通設計優化，提出一種護坡墻結合庫房一體施工的技術方法，使得護坡墻施工效率大大提升，且降低了綜合造價，節省人工。通過此施工技術方法，有效穩固巖層坡體，消除安全隱患，加快施工進度，形成穩定的山體護坡結構工程，有效解決本工程護坡結構澆筑難，施工慢的問題，具有較好的社會和經濟效益成果。