某高層建筑基礎(chǔ)隔震層施工技術(shù)*

鄧 鵬

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610000)

0 引言

建筑基礎(chǔ)隔震技術(shù)指建筑物上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間形成水平剛度較小的隔震層，隔震層吸收和耗散地震能量，從而有效降低直接傳至上部結(jié)構(gòu)的地震能量。隔震層常采用的隔震橡膠支座由本體和上、下連接板組成，包括天然橡膠支座(linear natural rubber bearing，LNRB)和鉛芯橡膠支座(lead rubber bearing，LRB)，如圖1所示。LNRB由多層橡膠和多層鋼板交替疊置組合而成，LRB是在普通疊層橡膠支座中心插入鉛芯，以改善支座阻尼性能。LNRB，LRB安裝方法相同，數(shù)量和安裝位置根據(jù)設(shè)計(jì)確定，通常LRB用量較LNRB多，故本文以LRB為例進(jìn)行研究。鋼筋混凝土建筑隔震層主要包括鋼筋混凝土下支墩(柱)、隔震支座、上支墩。隔震層可有效耗散地震能量，因此，隔震層施工是保證隔震建筑發(fā)揮作用的重要環(huán)節(jié)。

圖1 隔震橡膠支座

國(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)范對(duì)隔震建筑隔震層施工要求進(jìn)行了規(guī)定[1-3]，有關(guān)學(xué)者對(duì)隔震層施工技術(shù)進(jìn)行了研究。曹建亞等[4]、段先軍等[5]分析了北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓大直徑隔震支座施工技術(shù)，通過(guò)調(diào)整拉鉤位置和混凝土澆筑方案，解決了因下支墩鋼筋過(guò)密影響預(yù)埋件安裝質(zhì)量及混凝土澆筑質(zhì)量的問(wèn)題。吳應(yīng)雄等[6-7]通過(guò)改進(jìn)施工工藝，克服了傳統(tǒng)吊運(yùn)和安裝技術(shù)弊端，有效提高了隔震層下預(yù)埋鋼板水平度。李家瑋等[8]通過(guò)在定位鋼板四角對(duì)應(yīng)的下支墩主筋上點(diǎn)焊短鋼筋，保證了支座下定位鋼板標(biāo)高及水平度。馬俊等[9]對(duì)昆明長(zhǎng)水機(jī)場(chǎng)航站樓進(jìn)行分析，通過(guò)定位臨時(shí)模板形成螺栓套筒架體，對(duì)下支墩側(cè)模和螺栓套筒進(jìn)行精準(zhǔn)定位。嚴(yán)東等[10]采用十字定位法解決了隔震支座安裝精度難以保證的問(wèn)題。王朋等[11]以北京景山學(xué)校小學(xué)教學(xué)樓為背景，采用二次灌漿法提高了下支墩混凝土澆筑質(zhì)量。梁華站等[12]對(duì)隔震支座安裝精度控制進(jìn)行了研究。

目前對(duì)高層建筑基礎(chǔ)隔震層施工全過(guò)程的研究較少，尤其是大直徑隔震支座，混凝土澆筑及下預(yù)埋件安裝定位存在諸多問(wèn)題，如下支墩混凝土澆筑密實(shí)度不足、定位板水平度難以保證等。本文以四川省西昌市袁家山城中村棚戶區(qū)改造工程某高層住宅樓基礎(chǔ)隔震施工為例，對(duì)隔震層施工全過(guò)程進(jìn)行分析，以期為類似工程提供參考。

1 工程概況

四川省西昌市袁家山城中村棚戶區(qū)改造工程某高層住宅樓地下2層，地上20層，總建筑高度60.80m，總建筑面積11 356m2。建筑抗震類別為丙類，抗震設(shè)防烈度為9度，結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)。本工程在地下1層和地上1層之間設(shè)置隔震層，隔震層具有專用檢修功能，高2 800mm，主要框架梁(上支墩拉梁)梁下凈高1 500mm，如圖2所示。

圖2 建筑主要剖面

通過(guò)在隔震層布置隔震橡膠支座，將激勵(lì)源同上部結(jié)構(gòu)隔開，以此降低結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)。隔震層共布置52個(gè)Ⅱ型隔震支座，包括29個(gè)有效直徑1 200mm LRB(簡(jiǎn)稱LRB1200)和23個(gè)有效直徑1 000mm LNRB(簡(jiǎn)稱LNRB1000)。隔震支座平面布置如圖3所示，力學(xué)性能參數(shù)如表1所示。

圖3 隔震支座平面布置

表1 隔震支座力學(xué)性能參數(shù)

2 隔震層施工技術(shù)

隔震建筑在施工技術(shù)上較普通抗震建筑復(fù)雜，主要是增加了隔震層施工。為保證隔震建筑施工質(zhì)量，工程項(xiàng)目部對(duì)施工圖紙和相關(guān)規(guī)程、規(guī)范進(jìn)行了詳細(xì)分析，并多次向設(shè)計(jì)單位等相關(guān)技術(shù)部門進(jìn)行咨詢。根據(jù)JGJ 360—2015《建筑隔震工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》[13]，隔震支座安裝是建筑隔震工程最主要的分項(xiàng)工程。工程項(xiàng)目部結(jié)合工程性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制定了專項(xiàng)施工技術(shù)方案。地坪層頂板施工完成后進(jìn)行隔震層施工，工藝流程如圖4所示。

圖4 隔震層施工工藝流程

2.1 下支墩及下定位板施工

1)地下1層梁板施工

隔震支座下支墩與地下1層梁板分開施工，下支墩豎向鋼筋在地下1層梁板混凝土澆筑前精確預(yù)埋，混凝土澆筑前確定澆筑方向及澆筑區(qū)域，混凝土振搗均勻并抹平，確保結(jié)構(gòu)表面密實(shí)、平整?；炷翉?qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)值1.2N/mm2時(shí)進(jìn)行測(cè)量定位。采用經(jīng)緯儀測(cè)設(shè)每個(gè)隔震支座中心點(diǎn)投影，并標(biāo)定在頂板混凝土面上，確保中心位置準(zhǔn)確。

2)下支墩鋼筋綁扎

本工程使用大直徑鋼筋，為確保預(yù)埋錨筋位置準(zhǔn)確，防止鋼筋發(fā)生過(guò)大偏移，預(yù)先在混凝土面上標(biāo)定隔震支座8個(gè)預(yù)埋錨筋豎向投影位置，提前制定鋼筋布置與綁扎順序，避免錨筋預(yù)埋后被承臺(tái)主筋阻擋。模板頂面標(biāo)高應(yīng)與下支墩頂面標(biāo)高相同。

3)高程定位螺栓安裝

在下支墩鋼筋籠1個(gè)頂角處選擇1根已安裝固定的縱筋，在縱筋側(cè)面焊接1個(gè)螺母，螺母應(yīng)處于水平位置，以保證后續(xù)操作中螺栓始終保持垂直。螺栓擰緊后測(cè)量頂面標(biāo)高，通過(guò)調(diào)整螺栓高度使之達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。當(dāng)定位螺栓達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，在下支墩鋼筋籠其余3個(gè)頂角處選擇位置合適且已安裝固定的縱筋，在縱筋側(cè)面以同樣方法焊接螺母，確保定位螺栓間距在水平尺測(cè)量范圍內(nèi)。

4)定位板放置與固定

復(fù)測(cè)水平度及標(biāo)高無(wú)誤后，放置定位板。為防止鋼筋位置變化影響定位板精度，放置定位板時(shí)混凝土尚未澆筑。由起重機(jī)將定位板運(yùn)輸至工作面，由2，3名施工人員利用現(xiàn)場(chǎng)腳手架鋼管共同將下定位板抬至目標(biāo)位置，即置于4根定位螺栓上。搬運(yùn)和放置定位板時(shí)需注意輕抬輕放，避免影響高程定位螺栓水平度。

5)放線對(duì)齊

《禮記·檀弓》載:“事君有犯而無(wú)隱?！薄肚Y》又言:“為人臣之禮，不顯諫。”二者強(qiáng)調(diào)的進(jìn)諫方式不同。對(duì)此，《孔子家語(yǔ)》則記:“忠臣之諫君，有五義焉:一曰譎諫，二曰戇諫，三曰降諫，四曰直諫，五曰風(fēng)諫。唯度主而行之，吾從其風(fēng)諫乎?！惫省短垂窞椤爸敝G”，《曲禮》為“風(fēng)諫”。又依孔子之言知五種進(jìn)諫皆合禮義，為人臣者只需“度主而行之”，可見(jiàn)，春秋時(shí)并無(wú)嚴(yán)格的諫君之禮。

現(xiàn)場(chǎng)在定位板上繪制軸線，根據(jù)施工圖紙?jiān)诂F(xiàn)場(chǎng)放出定位軸線，根據(jù)定位軸線與定位板上軸線相對(duì)位置調(diào)整定位板，以保證安裝精度。定位板就位后，利用水準(zhǔn)儀復(fù)測(cè)下定位板高程，利用扳手調(diào)節(jié)支撐下定位板的4根螺栓，同時(shí)觀察水平尺，需在保證定位板水平度的情況下達(dá)到要求高度。

6)下預(yù)埋件安裝

待定位板標(biāo)高及軸線位置調(diào)校準(zhǔn)確后，安裝下預(yù)埋件。下預(yù)埋件由套筒、配套螺栓和錨筋組成(見(jiàn)圖5)，可減少其與下部受力鋼筋的碰撞。增設(shè)螺栓防護(hù)塑料套筒，避免套筒孔及配套螺栓螺紋表面受到污染。套筒表面采用刻痕處理，增加與混凝土的摩擦力。下預(yù)埋件安裝時(shí)，首先徒手預(yù)擰緊，然后使用扳手緊固。擰緊過(guò)程中，不可依次擰緊，應(yīng)按一定順序?qū)禽喠鲾Q緊，確保定位板位置及水平度準(zhǔn)確。下預(yù)埋件安裝完成后，再次對(duì)定位板進(jìn)行復(fù)測(cè)并調(diào)節(jié)，保證其標(biāo)高和水平位置不發(fā)生偏移。確認(rèn)無(wú)誤后將錨筋與下支墩鋼筋點(diǎn)焊固定。

圖5 下預(yù)埋件

7)下支墩側(cè)模安裝

定位板及下預(yù)埋件復(fù)測(cè)合格后，安裝下支墩側(cè)模。側(cè)模高度略高于下支墩頂面高度，以保證下支墩高度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。使用水準(zhǔn)儀在側(cè)模上標(biāo)定下支墩頂面設(shè)計(jì)標(biāo)高位置，便于混凝土澆筑時(shí)控制下支墩標(biāo)高。模板拼縫嚴(yán)密，底部固定牢靠，側(cè)模剛度需滿足新澆筑混凝土側(cè)壓力和施工荷載要求，必要時(shí)可加密柱箍筋。

8)下支墩混凝土澆筑

本工程采用泵送混凝土澆筑，振搗過(guò)程中避免振搗棒碰撞定位板和錨筋，并禁止施工人員踩踏定位板，防止軸線、標(biāo)高及平整度產(chǎn)生偏差，影響安裝質(zhì)量。經(jīng)前期分析與研究后，為保證混凝土澆筑密實(shí)度，提高澆筑質(zhì)量，采取以下措施：①隔震支座下支墩混凝土采用2次澆筑工藝，第1次澆筑混凝土至定位板下50～100mm處，澆筑7d后采用微膨脹細(xì)石混凝土進(jìn)行第2次澆筑；②微膨脹細(xì)石混凝土采用單孔澆筑，適當(dāng)增加排氣孔數(shù)量和直徑，如圖6所示；③對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，混凝土初凝后拆除定位板，修復(fù)下支墩表面混凝土蜂窩、麻面等缺陷，混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后拆除下支墩模板[14]。模板拆除后復(fù)查下支墩頂面平整度、軸線等，如有移動(dòng)應(yīng)及時(shí)校正，若偏差大于規(guī)范規(guī)定要求，應(yīng)拆除后重新施工。

圖6 單孔澆筑示意

9)定位板拆除

當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%時(shí)，將下預(yù)埋件螺栓(帶防護(hù)塑料套筒)拆除，移除定位板，將拆下的螺栓重新擰回套筒，使用素混凝土將面層抹平。

2.2 隔震支座安裝

根據(jù)《建筑隔震工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》和施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求的檢測(cè)數(shù)量，經(jīng)建設(shè)單位、監(jiān)理單位、施工單位見(jiàn)證取樣后，將隔震支座送至有資質(zhì)的第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)檢測(cè)報(bào)告，符合國(guó)家要求的隔震支座可以使用。隔震支座進(jìn)場(chǎng)需提供相關(guān)質(zhì)量證明文件，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)支座進(jìn)行必要的保護(hù)，全數(shù)檢查支座外觀、尺寸偏差等，通過(guò)驗(yàn)收后方可使用。

1)支座安裝準(zhǔn)備工作

下支墩混凝土澆筑完成10d后，根據(jù)同條件養(yǎng)護(hù)試塊試驗(yàn)報(bào)告，混凝土強(qiáng)度達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以上。下支墩混凝土澆筑施工符合規(guī)范要求。本工程對(duì)隔震支座安裝技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，即混凝土初凝后拆除定位板，將拆下的螺栓重新擰回套筒，以免后續(xù)處理中砂漿、混凝土等雜物進(jìn)入套筒孔內(nèi)。安裝隔震支座前，對(duì)下支墩混凝土表面不平整處使用打磨機(jī)打磨，局部蜂窩、麻面缺陷使用素混凝土填補(bǔ)，以保證平整度符合要求?；炷帘砻媲謇硗戤吅?，取下螺栓及套筒，并在支座安裝前進(jìn)行標(biāo)高復(fù)核。

2)支座安裝

根據(jù)隔震支座平面布置確定支座直徑和型號(hào)，與現(xiàn)場(chǎng)支座進(jìn)行核對(duì)，確保無(wú)誤后，采用汽車式起重機(jī)將該位置所需隔震支座吊至下支墩上方，現(xiàn)場(chǎng)施工人員利用1根較長(zhǎng)的鋼筋穿過(guò)隔震支座螺栓孔，確認(rèn)與下支墩預(yù)埋孔對(duì)齊后，將支座平穩(wěn)下放至下支墩上。吊裝支座時(shí)輕舉輕放，以防損壞下支墩混凝土和支座。待隔震支座下法蘭板螺栓孔位與預(yù)埋鋼套筒孔位對(duì)正后，將螺栓擰入套筒。為避免螺栓擰緊過(guò)程中支座水平度受到影響，先使用普通扳手預(yù)擰緊螺栓，再使用力矩扳手對(duì)角依次鎖緊螺栓。螺栓鎖緊后檢查有無(wú)松動(dòng)，并用環(huán)氧樹脂填充隔震墊與上支墩空隙。大直徑隔震支座自重較大，吊裝時(shí)采用綁帶穿過(guò)上連接板，通過(guò)J形鋼筋固定綁帶，使受力點(diǎn)位于上連接板。

2.3 上支墩施工

1)上支墩底模安裝

上支墩底模安裝與常規(guī)混凝土結(jié)構(gòu)相同。澆筑混凝土?xí)?duì)底模產(chǎn)生豎向壓力，使底模發(fā)生豎向變形。當(dāng)?shù)啄Ｖ蝿偠炔蛔銜r(shí)，底模頂面標(biāo)高應(yīng)高于上法蘭板頂面標(biāo)高，避免混凝土澆筑完成后支座法蘭板陷入上支墩混凝土中。

2)上支墩鋼筋綁扎與混凝土澆筑

模板安裝前對(duì)隔震支座進(jìn)行必要的防護(hù)，橡膠支座本體采用塑料薄膜纏繞，高強(qiáng)螺栓采用膠帶臨時(shí)包粘，防止?jié)仓现Ф栈炷習(xí)r污染或損壞隔震支座。依次綁扎上支墩鋼筋，安裝模板，澆筑上支墩混凝土。

3 結(jié)語(yǔ)

以四川省西昌市袁家山城中村棚戶區(qū)改造工程某高層住宅樓基礎(chǔ)隔震施工為例，對(duì)隔震層施工全過(guò)程進(jìn)行分析。

1)通過(guò)對(duì)下支墩混凝土澆筑過(guò)程進(jìn)行分析，提出混凝土澆筑改進(jìn)措施，采用單孔澆筑微膨脹細(xì)石混凝土，適當(dāng)增加排氣孔數(shù)量和直徑，有效降低氣泡率，提高混凝土密實(shí)度。

2)由于定位板安裝定位難度較大，改進(jìn)隔震支座下定位板調(diào)平技術(shù)，通過(guò)焊接在定位板下方鋼筋上的高程定位螺栓，有效提高安裝精度，且成本較低，操作簡(jiǎn)單。

3)由于大直徑隔震支座下部鋼筋較多，將配套螺栓和錨筋連成整體，減少了與下部受力鋼筋的碰撞。采用螺栓防護(hù)塑料套筒設(shè)計(jì)，避免套筒孔及配套螺栓螺紋表面受到污染，節(jié)省了成本，保證了混凝土施工質(zhì)量。

4)隔震支座采用無(wú)下定位鋼板施工，改進(jìn)了施工方法，節(jié)省了成本。無(wú)下定位鋼板施工時(shí)，要求下支墩混凝土表面打磨平整、清理干凈，隔震支座安裝前應(yīng)對(duì)標(biāo)高進(jìn)行再次復(fù)核。