建筑物狹小空間墻柱連接施工方法研究與應(yīng)用*

占光斌，黃 超，陳蕃鴻，于三力，唐 杰

(中建一局華江建設(shè)有限公司，北京 100161)

0 引言

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的高速發(fā)展，城市空間治理與空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化已成為現(xiàn)代城市發(fā)展的必然趨勢。許多具有保留價(jià)值的既有建筑物可以通過整體平移搬遷到規(guī)劃新址。在建筑物平移后的豎向構(gòu)件連接施工中，因原結(jié)構(gòu)的平移施工存在誤差，而新址基礎(chǔ)一般按原結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)連接施工，從而造成新舊柱連接存在偏位的問題；同時(shí)，又由于連接柱施工空間狹小(凈高較低)，存在連接柱混凝土施工難度大的問題。

目前國內(nèi)平移多采用帶建筑物基礎(chǔ)或采用保留托盤梁一同澆筑的方式平移，該類方法解決了平移后連接的問題：帶基礎(chǔ)平移時(shí)，只需在新址處建立穩(wěn)固地基，待平移就位后，原基礎(chǔ)坐落在新址地基上即可，該方法僅適用于體量較小且建筑物基礎(chǔ)不得為樁基礎(chǔ)；而采用保留托盤梁澆筑連接的方式，直接將上部托盤梁作為就位后墻柱的一部分，也就不存在托盤梁影響施工的情況，但是該方法直接改變了連接層建筑的使用面積甚至?xí)淖兤涫褂霉δ堋?/p>

1 工程概況

根據(jù)福廈高鐵總體規(guī)劃，廈門北高鐵站確定與既有廈門北站并站建設(shè)，建設(shè)用地將直接占用后溪長途汽車站主站房。為避免拆除和重復(fù)建設(shè)，經(jīng)廈門市政府專題會(huì)議研究明確采用平移方式，將后溪長途汽車站主站房移至新址。工程平移就位后對(duì)柱子下端切割位置處鑿出主筋，與下端杯口鋼筋進(jìn)行連接。托盤梁位于底板上距離1.15m處，空間狹小，如圖1所示。

圖1 托盤梁軌道梁位置關(guān)系

2 技術(shù)原理

采用建筑平移就位狹小空間墻柱連接施工工法，可解決傳統(tǒng)施工方法在建筑物平移后豎向構(gòu)件連接施工存在偏位及狹小空間連接柱混凝土施工難度大的問題。建筑物平移前根據(jù)待平移建筑原結(jié)構(gòu)圖紙進(jìn)行杯口基礎(chǔ)位置設(shè)計(jì)，新址筏板施工時(shí)對(duì)杯口基礎(chǔ)混凝土進(jìn)行預(yù)留。平移就位后，采用人工配合風(fēng)鎬對(duì)杯口基礎(chǔ)與筏板基礎(chǔ)連接面鑿毛，隨后將柱切縫上部30cm混凝土鑿除，露出原柱鋼筋。柱新基礎(chǔ)部分采用與原柱同規(guī)格等數(shù)量的豎向主筋和箍筋，豎向主筋與柱上端露出部分的主筋采用套筒冷擠壓連接。模板設(shè)在原結(jié)構(gòu)柱下方。模板體系包括模板面板、進(jìn)料通道、支撐件、次楞、主楞、壓角板。模板面板設(shè)在待澆筑的新結(jié)構(gòu)柱四周側(cè)面，模板面板的上端與原結(jié)構(gòu)柱搭接，上部設(shè)有進(jìn)料口。進(jìn)料通道安裝在模板面板的外側(cè)面上對(duì)應(yīng)進(jìn)料口的位置處，進(jìn)料通道由內(nèi)而外向上傾斜，支撐件包括支撐桿和托塊，支撐桿設(shè)在進(jìn)料通道下方，支撐桿上端與進(jìn)料通道之間有間距，托塊墊在進(jìn)料通道與支撐桿間的間隙中。壓角板沿著模板面板底部邊緣壓在模板面板外側(cè)。采用自密實(shí)混凝土不需要振搗，避免了在施工過程中漏振、過振以及配筋密集、結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜等不利因素，保證了施工質(zhì)量，提高了結(jié)構(gòu)可靠性。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程(見圖2)

圖2 施工工藝流程

3.2 施工操作要點(diǎn)

3.2.1杯口基礎(chǔ)混凝土預(yù)留

1)根據(jù)帶平移建筑原結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行杯口基礎(chǔ)位置設(shè)計(jì)，杯口尺寸一般深度700mm，尺寸遠(yuǎn)大于原柱尺寸(例如原柱尺寸700mm×700mm，杯口尺寸1 500mm×1 500mm)，可容許平移就位出現(xiàn)一定偏差，也能增強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)的整體性。

2)新址筏板施工，施工時(shí)應(yīng)對(duì)杯口基礎(chǔ)的混凝土進(jìn)行預(yù)留，即采用鋼絲網(wǎng)或者快易收口網(wǎng)在杯口基礎(chǔ)與新址筏板交界面進(jìn)行隔離。

3.2.2平移施工及就位

1)平移托盤梁、軌道梁施工。

2)平移設(shè)備安裝調(diào)試，原建筑與周邊建筑及下部結(jié)構(gòu)切割分離。

3)平移及平移就位施工。

3.2.3鑿毛施工

1)杯口基礎(chǔ)與筏板基礎(chǔ)連接面鑿毛施工。

2)加固改造施工中必須做好新舊混凝土結(jié)合面的處理，新舊混凝土結(jié)合面充分鑿毛(凹凸深度6～8mm)。

3)原柱鋼筋鑿出

主站房平移到位后，采用人工配合風(fēng)鎬將柱切縫上部30cm混凝土鑿除，露出原柱鋼筋，新址柱底采用杯口基礎(chǔ)形式重新設(shè)置鋼筋，并與上部柱子鑿出的鋼筋一一對(duì)應(yīng)用擠壓套筒進(jìn)行連接。

為確保柱連接線形及外觀質(zhì)量，柱外圍鋼筋鑿出時(shí)，按照連接要求，至少各鑿除30cm原柱混凝土，此時(shí)需要在鑿除高度30cm處劃線標(biāo)記，采用切割機(jī)將混凝土沿水平面切入深度10mm，混凝土鑿除以此為界，切割機(jī)切入深度嚴(yán)格控制在10mm以內(nèi)，不得切入過深，以免切斷柱鋼筋。若原有柱豎向鋼筋接頭位于鑿除混凝土區(qū)域，應(yīng)將原鋼筋接頭切除，并相應(yīng)增加混凝土鑿除高度，以確保原柱鋼筋外露長度≥30cm。柱鑿除完畢后須用清水沖洗,不得留有灰塵和雜物。

3.2.4連接柱鋼筋施工

冷擠壓工作原理如圖3所示，新舊柱連接主筋布置如圖4所示。

圖3 冷擠壓工作原理

圖4 新舊柱連接主筋布置

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,柱新基礎(chǔ)部分采用與原柱同規(guī)格等數(shù)量的豎向主筋和箍筋。豎向主筋與柱上端露出部分主筋采用套筒冷擠壓連接。底板鋼筋可以預(yù)留，然后采用單面焊的形式連接。柱新址豎向主筋連接按規(guī)范要求通過機(jī)械連接Ⅰ級(jí)接頭，綁扎好橫向箍筋及縱橫向構(gòu)造鋼筋。

由于鋼筋綁扎受鋼支架影響，操作空間狹小，施工時(shí)應(yīng)認(rèn)真檢查綁扎與焊接質(zhì)量，對(duì)套筒冷擠壓應(yīng)按規(guī)定頻率定時(shí)抽檢，確保工程質(zhì)量。

3.2.5杯口混凝土澆筑

1)混凝土入場后要做擴(kuò)展度試驗(yàn)，應(yīng)達(dá)到550～650mm,坍落度250±30mm，合格后方可入模澆筑。主站房杯口混凝土分兩次澆筑，第1次澆筑杯口位置至底板，第2次澆筑柱連接位置，采用C45自密實(shí)混凝土。

2)泵管布設(shè)應(yīng)盡可能直線鋪設(shè)，少彎曲，管道與管道連接必須緊固可靠。泵管支架搭設(shè)牢固，每節(jié)泵管兩端用短鋼管將泵管與支架夾緊。泵管穿過的樓板處留200mm×200mm洞，用木楔將泵管楔緊。水平泵管與垂直泵管相交處下部加支撐，如圖5所示。

圖5 垂直管和水平管相交加固

3)混凝土泵送 混凝土泵送應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，當(dāng)因故暫停時(shí)應(yīng)每隔5～10min泵1次，或逆向運(yùn)轉(zhuǎn)1～2個(gè)行程，然后再順向泵送。泵送時(shí)料斗內(nèi)應(yīng)保持一定量的混凝土，不得吸空，當(dāng)預(yù)計(jì)泵送間歇時(shí)間超過45min時(shí)應(yīng)立即用壓力水沖洗管內(nèi)殘留混凝土?；炷凛斔捅脩?yīng)專人操作，接管、移管應(yīng)專人指揮，潤管用的砂漿不得澆筑至結(jié)構(gòu)部位。

3.2.6連接柱外側(cè)模板及支撐體系施工

3.2.6.1模板支撐體系施工工藝要點(diǎn)

1)用于建筑物平移后新舊結(jié)構(gòu)柱連接的模板體系支設(shè)在平移后建筑物原結(jié)構(gòu)柱下方，原結(jié)構(gòu)柱固定連接在托盤梁上，并且原結(jié)構(gòu)柱的下端超出托盤梁的底面。原結(jié)構(gòu)柱的底面由兩個(gè)斜面拼接而成，每個(gè)斜面由中間向側(cè)邊逐漸向上傾斜。托盤梁的下方設(shè)置有筏板、滑道梁和步履行走裝置，如圖6所示。

圖6 平移后建筑物原結(jié)構(gòu)柱下方結(jié)構(gòu)

2)模板體系包括有模板面板、進(jìn)料通道、支撐件、次楞、主楞、壓角板(見圖7)。模板面板有4塊，分別設(shè)置在待澆筑的新結(jié)構(gòu)柱四周側(cè)面，并且模板面板的上端與原結(jié)構(gòu)柱的下端搭接；在模板面板的上部開設(shè)有進(jìn)料口，進(jìn)料通道安裝在模板面板的外側(cè)面上、對(duì)應(yīng)進(jìn)料口的位置處，并且進(jìn)料通道由內(nèi)而外逐漸向上傾斜。

圖7 模板體系立體結(jié)構(gòu)

3)支撐件包括支撐桿和托塊；支撐桿支設(shè)在進(jìn)料通道的下方，并且支撐桿的上端與進(jìn)料通道之間留有間距。托塊墊設(shè)在進(jìn)料通道與支撐桿之間的間隙中，并且托塊的頂面與進(jìn)料通道底面相貼合。進(jìn)料通道水平投影長度為25～35cm，豎向投影長度為5～10cm。

4)壓角板沿著模板面板的底部邊緣壓設(shè)在模板面板外側(cè)，防止混凝土澆筑時(shí)底部漏漿。

5)次楞沿水平向平行間隔壓設(shè)在模板面板的外側(cè)面，并且次楞的下端支撐在壓角板上；次楞為木方或者方鋼制成，且相鄰次楞間距為150～300mm。

6)主楞沿豎向平行間隔壓設(shè)在次楞外側(cè)，且主楞與次楞之間可拆卸連接。主楞為木方或者方鋼制成，且相鄰主楞間距為400～600mm；最上部的主楞與模板面板頂端間距為150～250mm；最下部的主楞與模板面板的底端間距為150～250mm。

3.2.6.2模板拆除

1)工藝流程

拆除拉桿或斜撐→自上而下拆除柱箍→拆除部分豎肋→模板及配件運(yùn)輸維護(hù)。

2)柱模板拆除時(shí)，要從上口向外側(cè)輕擊和輕撬，使模板松動(dòng)，要適當(dāng)加設(shè)臨時(shí)支撐，以防柱子模板傾倒傷人。

3)拆除時(shí)應(yīng)注意墻柱構(gòu)件邊角，不應(yīng)用力過度或使用重物撞擊，避免造成墻柱缺棱掉角。

3.2.7連接柱混凝土澆筑

3.2.7.1作業(yè)條件

1)檢查模板是否封嚴(yán)，柱模加固是否牢固可靠，符合要求。

2)鋼筋內(nèi)部雜物和鋼筋本身應(yīng)清理干凈，模板內(nèi)已經(jīng)清理干凈。

3)混凝土泵工作正常，振搗器要提前檢查，確保正常使用。各種計(jì)量器具、試驗(yàn)器具均應(yīng)在檢校有效期內(nèi)。

4)檢查電源線路，做好照明準(zhǔn)備。

5)混凝土試配通知單已經(jīng)收到，所有材料檢驗(yàn)合格，澆灌申請已批準(zhǔn)。

3.2.7.2工藝流程

工藝流程：混凝土配制、攪拌→現(xiàn)場檢驗(yàn)→澆筑→振搗→養(yǎng)護(hù)→拆模。

3.2.7.3混凝土攪拌要求

1)攪拌混凝土前，宜將攪拌筒充分潤滑。在全部混凝土卸出之前不得再投入拌合料，更不得采取邊出料邊進(jìn)料的方法進(jìn)行攪拌。

2)混凝土攪拌中必須嚴(yán)格控制水灰比和坍落度，未經(jīng)試驗(yàn)人員同意嚴(yán)禁隨意加減用水量。

3)混凝土攪拌的裝料順序應(yīng)為石子→水泥→砂，當(dāng)有外加劑時(shí)應(yīng)為石子→水泥→砂→外加劑。

3.2.7.4工藝要點(diǎn)

1)原材各項(xiàng)性能應(yīng)符合要求，并帶有出廠合格證及復(fù)試報(bào)告，并對(duì)每次自拌混凝土進(jìn)行坍落度、擴(kuò)展度檢驗(yàn)，經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)后確定坍落度為200±30mm，擴(kuò)展度為450～550mm為宜。

2)主站房新舊連接短柱混凝土一次澆筑成型，混凝土澆筑至中部兩側(cè)喇叭口頂后，及時(shí)用預(yù)先制作好的封口板封死中部喇叭口，然后繼續(xù)澆筑至柱頂。混凝土采用自拌C45自密實(shí)混凝土，如圖8所示。

圖8 混凝土分次澆筑示意

3)澆筑前需將柱內(nèi)綁扎絲、鐵釘、雜物等清理干凈，然后用水濕潤模板。

4)不得隨意留置施工縫，應(yīng)按施工方案要求留置。為保證結(jié)構(gòu)整體性，混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，不留或少留施工縫。墻體連續(xù)進(jìn)行澆筑，間隔時(shí)間不超過2h。接槎處應(yīng)加強(qiáng)振搗密實(shí)，澆筑過程中隨時(shí)清理落地灰。

5)墻柱混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)從觀察口觀察混凝土是否振搗密實(shí)，并應(yīng)注意觀察柱模上口是否出現(xiàn)溢漿，四周溢漿且觀察口漿滿時(shí)，應(yīng)先暫停澆筑，待振搗棒進(jìn)行振搗之后，再次進(jìn)行澆筑，直到從出料口和排氣口能明顯觀察到混凝土振搗時(shí)無下降且四周溢漿為止，并在澆筑完后1h內(nèi)，派專人巡查已澆筑完的墻柱是否發(fā)生沉降，如出現(xiàn)沉降應(yīng)馬上進(jìn)行混凝土補(bǔ)足。

6)振搗時(shí)振搗棒從進(jìn)料口及其他振搗口插入，快插慢拔。振搗時(shí)間以觀察混凝土表面無氣泡、混凝土不再下沉、表面泛漿為準(zhǔn)。振搗上層時(shí)振搗棒插入下層混凝土約50mm交叉振搗，確?；炷琳駬v后無隔離層。振搗棒振搗時(shí)應(yīng)盡量避免碰撞鋼筋、模板、預(yù)埋件等。

7)澆筑混凝土的過程中派專人看護(hù)模板，發(fā)現(xiàn)模板變形、位移時(shí)立即停止?jié)仓?，并在已澆筑的混凝土終凝前修整完好，再繼續(xù)澆筑。

8)對(duì)每根新舊連接框架柱進(jìn)行強(qiáng)度檢驗(yàn)，每根框架柱齡期達(dá)到28d時(shí)進(jìn)行回彈檢測并記錄。

9)混凝土養(yǎng)護(hù) ①本部位混凝土養(yǎng)護(hù)采用帶模養(yǎng)護(hù)及覆蓋與噴水相結(jié)合兩種方式，澆筑完新舊框架柱連接部位后，帶模養(yǎng)護(hù)3d經(jīng)過監(jiān)理同意方可拆模，拆模后用薄膜覆蓋并噴水養(yǎng)護(hù)；②在澆筑完畢后的12h內(nèi)對(duì)混凝土進(jìn)行覆蓋并保濕養(yǎng)護(hù)；③養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14d。

3.2.7.5注意事項(xiàng)

1)澆筑混凝土?xí)r應(yīng)嚴(yán)格控制振搗間距、深度和澆筑厚度，不得漏振。混凝土擴(kuò)展度要符合要求，模板應(yīng)嚴(yán)密不漏漿。模板上要均勻涂刷脫模劑，拆模不能過早,防止麻面。

2)澆筑完混凝土后要在12h內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3)混凝土入模前必須檢驗(yàn)坍落度，不合格的應(yīng)按經(jīng)監(jiān)理同意的方法添加外加劑，并由專業(yè)人員添加，其他人不得添加。嚴(yán)禁隨意加水，不合格混凝土嚴(yán)禁入模。

3.2.7.6缺陷修補(bǔ)措施

1)產(chǎn)生的原因 ①因主站房平移托盤梁及下滑道梁未拆除，造成澆筑空間狹小，混凝土澆筑不便；②因主站房平移托盤梁未拆除，且托盤梁底至澆筑高度只余20cm，導(dǎo)致框架柱模板需做出斜口至托盤梁外側(cè)，斜口過長且空間狹小不利于振搗。

2)處理措施 ①先將孔洞鑿去松散部分，使其形成規(guī)則形狀；②用鋼絲刷將破損處的塵土、碎屑清除；③用壓縮空氣吹干凈修補(bǔ)面；④用水沖洗修補(bǔ)面，使修補(bǔ)面周邊混凝土充分濕潤；⑤使用SCS加固型灌漿料修補(bǔ)，振搗、壓實(shí)、抹平。

3.2.8連接柱超聲波無損檢測

為了確保連接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及混凝土結(jié)合面的完整性，除進(jìn)行混凝土強(qiáng)度回彈法檢測外，還對(duì)其進(jìn)行超聲波檢測。檢測前，在抽檢構(gòu)件檢測范圍內(nèi)布置100mm×100mm網(wǎng)格線，檢測時(shí)以網(wǎng)格交點(diǎn)對(duì)稱布置水平或斜測點(diǎn)，對(duì)構(gòu)件內(nèi)部混凝土進(jìn)行檢測。

超聲波法采用ZBL-U520型非金屬超聲波檢測儀，混凝土完整性根據(jù)超聲波波幅、波形及聲速值綜合推定。最終得出所有檢測連接柱的聲學(xué)參數(shù)均在正常范圍內(nèi)波動(dòng)，未見異常，新舊混凝土結(jié)合面基本完整。

4 結(jié)語

平移技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)有很多工程實(shí)例，對(duì)于部分小型建筑物，如古建筑、民用建筑等只需將建筑物同基礎(chǔ)一同平移至新基礎(chǔ)上即可，而對(duì)于體量大的公共建筑，很難采用同基礎(chǔ)一同平移的方式，而是采用從基礎(chǔ)以上局部進(jìn)行平移。采用的托盤梁設(shè)計(jì)是眾多類似工程的選擇，如福建濠景大廈旋轉(zhuǎn)移位工程、后溪長途汽車站平移工程等。托盤梁設(shè)計(jì)既要考慮結(jié)構(gòu)安全性，又要考慮經(jīng)濟(jì)合理性，因此設(shè)計(jì)的高度一般非常低，極不利于后期就位連接。本次采用的冷擠壓套筒連接方法綜合考量了規(guī)范要求和現(xiàn)場條件，連接強(qiáng)度滿足要求，過程先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)可行。采用自密實(shí)混凝土不需要振搗，避免了在施工過程中漏振、過振等因素以及配筋密集、結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜等不利因素。采用的新型模板體系搭設(shè)方法簡單，并且在后期澆筑混凝土的過程中，施工方便，解決了由于空間狹小引起的混凝土施工難度大的問題，確保了連接質(zhì)量。