地鐵車輛段2.5 m超大超厚蓋板轉換層施工關鍵技術研究

何 永

（福州地鐵集團有限公司 福州350000）

1 工程簡介及難點

1.1 工程概況

福州地鐵某車輛基地位于樟嵐村地塊內，占地面積21.5公頃，車輛基地設置蓋板轉換層（見圖1）作為物業(yè)開發(fā)平臺，蓋上建筑為高層塔樓，蓋下為車輛基地。蓋板轉換層相對標高為9.5 m，建筑面積20.7 萬m2，通過設置后澆帶分塊施工。轉換層塔樓區(qū)域采用厚板轉換，最大板厚達2.5 m，單塊厚板最大尺寸25 m×56 m，厚板內設置2 m高的型鋼暗梁，蓋板主筋采用φ32鋼筋，上下各設4 層，單塊蓋板鋼筋用量達到700 t，采用C40 混凝土，單塊板混凝土量達到3 300 m3。

1.2 工程難點

1.2.1 模板支架工程施工風險大

本工程蓋板結構轉換層板厚達2.5 m，為超厚超重構件；支架搭設高度達9.5 m，施工荷載超過82 kN/m2，且單塊蓋板面積大，模板支架設計及施工風險大。

1.2.2 型鋼暗梁安裝難度大，風險高

厚板內設計有多道2 m 高型鋼暗梁，且只在兩端設置立柱，同時現(xiàn)場吊裝場地受限，施工組織困難，安裝難度大，風險高。

1.2.3 厚板混凝土裂縫控制難度大

圖1 厚板轉換層示意圖Fig.1 Schematic Diagram of Thick Plate Transfer Floor

本工程蓋板結構轉換層結構尺寸達到25 m×56 m×2.5 m，為大體積混凝土施工，這種混凝土施工容易產(chǎn)生大量水化熱，使混凝土內外溫差大、容易收縮，從而導致開裂，控制混凝土裂縫是本工程控制的難點。

2 總體技術方案

2.5 m厚板施工荷載超過82 kN/m2，采用常規(guī)的模板支撐體系無法滿足施工需求。而原設計方案采用分層澆筑施工，因單塊板的施工周期較長，無法滿足節(jié)點要求，且分層結合處形成的施工縫處理難度較大，施工質量無法保證。經(jīng)過綜合考慮及方案計算比選，采用重型盤扣式滿堂支架作為支撐體系，2.5 m 厚板一次澆筑成型的施工方案；2 m 高型鋼暗梁采用廠內分節(jié)段加工，運輸?shù)浆F(xiàn)場進行組裝的方案；優(yōu)化混凝土施工配合比［1］，摻入聚丙烯防裂纖維［2］，采用斜面分層方案進行澆筑，在厚板內埋設無線溫度傳感器，對混凝土內外溫度進行實時監(jiān)控［3］，通過冷卻系統(tǒng)機保溫措施對混凝土內外部溫度進行調控，確保混凝土施工質量。

3 厚板施工關鍵技術

3.1 模板支撐設計及施工

3.1.1 支架體系基礎施工

支架基礎在軟基處理后，采用碎石砂進行分層回填，松鋪分層厚度為28 cm，采取小型壓路機進行分層碾壓，確保地基承載力滿足要求，并設置30 cm 厚的C20混凝土墊層。

3.1.2 高支模支架體系設計

通過力學驗算，普通的φ48盤扣立桿無法滿足要求，故采用φ60 盤扣立桿，并配套相應的水平桿及斜桿，整個厚板支架由立桿、橫桿和斜拉桿等構件在現(xiàn)場組裝形成穩(wěn)定的架體。

⑴底模設計：采用厚度為15 mm 的木膠合模板；次肋采用50 mm×50 mm×3 mm 方鋼，間距按200 mm布置，平行立桿橫向布置；主肋采用［10 號槽鋼，平行立桿縱向布置。

⑵側模設計：模板采用厚度為15 mm 的木膠合板；次肋采用60 mm×80 mm方木，水平布置，豎向間距小于250 mm；主肋采用φ48×3.2 mm 雙拼鋼管，縱向間距為500 mm，設置不小于M16 對拉螺栓，豎向間距≤400 mm。

⑶支架設計：采用φ60×3.2 mm 盤扣式立桿，縱距900 mm，橫距600 mm，［10 號槽鋼主肋布置方向平行立桿縱距方向，立桿與板底主肋采用頂托連接，立桿頂層懸臂長度小于550 mm。

采用φ48×2.5 mm 盤扣式水平桿，縱橫雙向設置；頂層及底層水平桿步距應按1 000 mm 設置。其余步距為1 500 mm。架體高度方向布置3 道鋼管扣件水平剪刀撐。因架體較高，且屬于超重荷載，為確保架體穩(wěn)定安全，架體滿布豎向斜桿（見圖2）。

圖2 支架安裝示意圖Fig.2 Bracket Installation Diagram

3.1.3 高支模支架體系施工

⑴搭設工藝流程

在硬化的墊層上橫向、縱向拉線定位?擺放底托?立桿搭設并敲緊斜楔固定?安裝縱、橫向橫桿，并與立桿固定?裝第2 層及以上支架?豎向斜桿、水平斜桿、剪刀撐搭設?（安裝調節(jié)桿）?安裝頂托?在頂托上居中安裝主梁（采用木楔塊固定）?鋪設橫向次梁。

⑵立桿定位放線

根據(jù)梁、板模板支撐體系的縱、橫立桿間距設計，在整平后的地基上對縱、橫立桿位置進行放線、定位。

⑶底托、墊板安放

根據(jù)縱、橫立桿放線位置安裝底托，底托采用可調節(jié)高度的底托，底托伸出長度小于300 mm。

⑷立桿、水平桿及斜桿搭設

掃地桿離地高度小于550 mm，首層及頂層水平桿步距為1 000 mm，其他步距按照1 500 mm 設置，豎向斜桿按《建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術規(guī)程：JGJ 231-2010》、《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范：JGJ 130-2011》滿布設置，沿高度方向設置3道水平剪刀撐。并與周邊結構柱采用抱柱固結的方法形成可靠拉結，抱柱固結采用每2步抱結1道，以提高整體穩(wěn)定性和提高抵抗側向變形的能力。

⑸頂托安裝

支架頂部采用盤扣式專用頂托，可調頂托懸臂長度小于550 mm，絲桿外露長度小于200 mm，插入立桿長度不小于150 mm。

3.1.4 支架預壓

在澆筑混凝土前，對滿堂支架地基以及滿堂支架進行檢驗。檢驗滿堂支架地基實際承載力是否滿足要求，支架是否具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，在荷載作用下的彈性與非彈性沉降量值，指導模板施工。

3.2 型鋼梁安裝

型鋼暗梁為特制的H 型鋼，梁高2 m，沿蓋板長邊方向通長設置。受現(xiàn)場場地、運輸及吊裝能力等條件限制，將通長鋼梁劃分為若干節(jié)段，采用連接夾板通過高強螺栓進行連接［4］，節(jié)段劃分單節(jié)鋼梁最大重量約11 t，長度14.65 m，采用100 t汽車吊吊裝。

安裝鋼梁前，需先放置工字鋼墊板支撐，所有墊板放好后統(tǒng)一調整標高，方便后續(xù)節(jié)段間對位和高強螺栓的安裝。梁段就位時，由于梁段梁高較高，為防止鋼梁傾覆，采用L50×4 間距4 m 布置1 道斜撐（見圖3）。節(jié)段對位后，及時夾好連接板，并通過匹配件調整定位中心軸線，軸線和高程定位偏差均控制在10 mm 以內。鋼梁左右幅各個梁段節(jié)段分別依次安裝調整后，按順序依次及時安裝橫向次梁，使各節(jié)段的縱梁形成整體。

圖3 型鋼暗梁連接及斜撐示意圖Fig.3 Schematic Diagram of Concealed Beam Connection and Diagonal Bracing

3.3 大體積混凝土施工及溫控措施

3.3.1 大體積混凝土配合比設計

蓋板施工前，通過配比試驗合理選擇混凝土配合比，本蓋板混凝土配合比設計采用60 d混凝土強度作為設計依據(jù)；水泥選用水化熱低的通用硅酸鹽水泥；同時控制水灰比，摻入適當外加劑以減少水泥用量［5］，混凝土內滲入聚丙烯單絲防裂纖維［6］。

3.3.2 大體積混凝土澆筑

混凝土采用拌合站集中拌制，由混凝土罐車運至現(xiàn)場澆筑，采取斜面分層方式進行澆筑施工（見圖4），澆筑順序為從中心向四周均勻對稱澆筑［7］，同時做好澆筑高度標記，按500 mm 厚分5 層到頂，型鋼暗梁兩側應對稱澆筑，以加快混凝土散熱。

圖4 混凝土分層澆筑示意圖Fig.4 Schematic Diagram of Layered Concrete Pouring

3.3.3 大體積混凝土溫控措施

⑴溫控措施

厚板溫度監(jiān)測采用帶有云服務功能的大混凝土測溫定時記錄儀設備進行適時監(jiān)控，監(jiān)測測位按6 m×6 m 的間距布設。每個側位點布設多個溫度感應傳感器，同時在外表面布設環(huán)境溫度測點。通過云服務功能對大體積混凝土內部溫度及環(huán)境溫度進行適時監(jiān)控［8］，以指導現(xiàn)場控溫措施的實施（見圖5）。

圖5 溫度監(jiān)控系統(tǒng)原理Fig.5 Schematic of Temperature Monitoring System

⑵降溫措施

控制入模溫度：嚴格控制混凝土入模溫度不高于30 ℃，混凝土澆筑選擇在在氣溫較低時進行，對拌合站原材料采取降低骨料溫度及在攪拌混凝土時采取加入冰屑的方式控制混凝土溫度；

冷卻系統(tǒng)降溫（見圖6）：混凝土內部降溫主要采用水冷卻法，在厚板內部埋設冷卻水管。冷卻水管與厚板邊緣距離為1 m，冷卻水管間距為1 m，厚板布置兩層冷卻管，間距為1 m。采用50 mm×50 mm 角鋼進行支撐。通過溫控芯片監(jiān)測混凝土內部溫度，采取外設的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)進行降溫，并實施監(jiān)測進出水溫度，控制內部降溫速率。

圖6 冷卻水系統(tǒng)Fig.6 Cooling Water System

外層保溫保濕措施：澆筑完成后安排專人進行養(yǎng)護，采用1 層塑料薄膜+2～3 層土工布進行保溫保濕覆蓋養(yǎng)護，塑料薄膜應疊縫、整齊鋪設，以減少水分的散發(fā)，土工布鋪設時，土工布間相互搭接不留縫隙，以減少表面溫度的散發(fā)。當混凝土中心溫度與表面溫度之差超過25 ℃時，可增加保溫材料厚度；表面溫度與環(huán)境溫度之差超過25 ℃，可適當減少保溫材料厚度。

4 結語

隨著近年來城市軌道交通行業(yè)的蓬勃發(fā)展和土地市場的稀缺，地鐵車輛基地蓋上資源利用將越來越普遍，超厚蓋板轉換層的施工體量也會越來越大。通過本文對某車輛基地2.5 m 超厚混凝土蓋板轉換層施工工程實例的研究，掌握了相關工藝和施工的關鍵技術，為后續(xù)同類工程施工提供有力的技術支持。