清水混凝土在“橋建合一”結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用與施工技術(shù)研究

摘要：“橋建合一”結(jié)構(gòu)作為一種創(chuàng)新型交通基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)模式，其因功能整合性強(qiáng)、空間利用效率高，已成為現(xiàn)代城市建設(shè)的重要形式。清水混凝土以其卓越的性能、低維護(hù)要求和自然美觀的特質(zhì)，為“橋建合一”結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工提供了理想的材料選擇。以濟(jì)南8號(hào)線一期工程清源大街站高架“橋建合一”結(jié)構(gòu)項(xiàng)目為研究背景，系統(tǒng)分析了清水混凝土在材料性能、施工工藝、創(chuàng)新應(yīng)用、[ 2] 社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值等方面的表現(xiàn)，并通過(guò)實(shí)際數(shù)據(jù)揭示其在工程實(shí)踐中的經(jīng)濟(jì)性與可持續(xù)性。研究結(jié)果表明，清水混凝土在“橋建合一”結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)與裝飾的一體化、空間利用效率的最大化和環(huán)境友好性，為未來(lái)類(lèi)似項(xiàng)目的推廣提供了可行的技術(shù)路徑。

關(guān)鍵詞：橋建一體 清水混凝土 施工技術(shù) 環(huán)境友好

Application and Construction Technology Research of Clear Water Concrete in the “Bridge Building Integration” Structure

ZHANG Lei1 LI Xin1GAO Yanqiu2" HAN Guodong2

1.China Communications Construction Corporation Rail Transit Branch， Beijing， 102200 China;2. CCCC Third Highway Engineering Co.， Ltd.， Beijing， 100010 China

Abstract： As an innovative transportation infrastructure design mode， bridge building integration structure has become an important form of modern urban construction because of its strong functional integration and high space utilization efficiency. With its excellent performance， low maintenance requirements and natural beauty， clear faced concrete provides an ideal material choice for the design and construction of bridge building integration structures. Taking the Qingyuan Street Station elevated \"bridge building integration\" structure project of Ji’nan Line 8 phase I Project as the research background， the paper systematically analyzes the performance of clear water concrete in material properties， construction technology， innovative application and social and economic value， and reveals its economy and sustainability in engineering practice through actual data. The research results show that the clear water concrete achieves the integration of structure and decoration， the maximization of space utilization efficiency and environmental friendliness in the \"bridge building integration\" structure， and provides a feasible technical path for the promotion of similar projects in the future.

Key Words： Bridge building integration; Clear water concrete; Construction technology; Environment friendly

“橋建合一”結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代軌道交通中集成橋梁承重與車(chē)站服務(wù)功能的高效形式，兼顧復(fù)雜荷載需求與城市空間的功能性和美觀性。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)對(duì)材料的強(qiáng)度、耐久性和表面效果提出了雙重要求，須滿(mǎn)足力學(xué)性能與美學(xué)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。

王偉等人[1]提出“超限應(yīng)力面積比”指標(biāo)，用于評(píng)估混凝土收縮徐變和環(huán)境溫差對(duì)超長(zhǎng)橋建合一鐵路車(chē)站結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)的影響。吳業(yè)飛等人[2]通過(guò)有限元模型分析列車(chē)在不同工況下對(duì)“橋建合一”車(chē)站結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響，驗(yàn)證了耦合振動(dòng)模擬的可靠性。黃柯宇[3]研究了清水自密實(shí)混凝土的性能影響因素，并總結(jié)了沙與水灰比對(duì)其性能的顯著作用規(guī)律。賈世攀[4]結(jié)合西北寒冷地區(qū)實(shí)際，測(cè)試清水自密實(shí)混凝土的耐久性能。藺威威[5]則以青島軌道交通R3線為背景，研究礦粉、粉煤灰和硅粉對(duì)清水混凝土性能和外觀的影響。

清水混凝土憑借天然紋理、光滑表面和卓越物理性能，成為“橋建合一”結(jié)構(gòu)的理想材料，一次成型免除二次裝飾，大幅降低施工復(fù)雜性與維護(hù)成本，具有經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保優(yōu)勢(shì)。本文以濟(jì)南8號(hào)線清源大街站為例，全面探討清水混凝土在“橋建合一”結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，分析其施工工藝、創(chuàng)新設(shè)計(jì)及社會(huì)價(jià)值，展望未來(lái)發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1工程實(shí)況與研究背景

清源大街站為濟(jì)南8號(hào)線一期工程第14座車(chē)站，為終點(diǎn)站，位于經(jīng)十東路與清源大街交叉路口東側(cè)，沿經(jīng)十東路東西向布設(shè)。本站主體為路中高架三層島式站臺(tái)車(chē)站，首層為設(shè)備層，二層為站廳層，三層為站臺(tái)層。車(chē)站有效站臺(tái)中心里程為DK44+250.819，車(chē)站總長(zhǎng)度為140 m，最大寬度11 m。地下夾層層高為2.5 m，地面設(shè)備層層高為4.8 m，站廳層層高為5.26 m，站臺(tái)板下層層高為1.54 m。車(chē)站橫向墩柱中心距為7 m，縱向墩柱中心距為12 m（部分墩柱間距為11 m），墩柱蓋梁懸臂端最大凈懸挑長(zhǎng)度為5.7 m。主體結(jié)構(gòu)采用純框架結(jié)構(gòu)的建橋合一鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)型式，為“開(kāi)”字型雙柱雙懸挑結(jié)構(gòu)。車(chē)站兩端區(qū)間為高架區(qū)間，高架區(qū)間橋梁均采用現(xiàn)澆法施工。

2材料性能與配合比設(shè)計(jì)

清水混凝土的優(yōu)異性能主要依賴(lài)科學(xué)的材料選擇和合理的配比設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目選用了低堿硅酸鹽水泥，以減少堿骨料反應(yīng)的可能性，并控制水膠比在0.35～0.38之間，以確保混凝土具備高強(qiáng)度和低收縮性能。粗集料采用粒徑為5～20mm的二級(jí)配石子，細(xì)集料選用細(xì)度模數(shù)為2.9～3.1的中粗河砂，通過(guò)優(yōu)化集料的粒徑分布和細(xì)度，確?；炷恋拿軐?shí)度和表面一致性。

礦物摻合料的應(yīng)用在提升混凝土性能方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。S95級(jí)礦粉與Ⅰ級(jí)粉煤灰分別以20%和10%的比例摻入，降低了水化熱和收縮風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)提高了混凝土的抗?jié)B透性和抗裂性能。外加劑采用聚羧酸系高效減水劑，摻量為1.8%～2.2%，確?；炷辆邆淞己玫牧鲃?dòng)性和成型性能。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，不同強(qiáng)度等級(jí)的清水混凝土均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，其28 d抗壓強(qiáng)度分別為50.2 MPa（C40）、56.4 MPa（C45）和62.7 MPa（C50），滲透深度均小于2.5 mm，展現(xiàn)了優(yōu)異的耐久性能。

3清水混凝土施工工藝

清水混凝土施工的關(guān)鍵在于模板系統(tǒng)設(shè)計(jì)、混凝土振搗和養(yǎng)護(hù)的精確控制。本項(xiàng)目模板系統(tǒng)采用鋼模板與木模板結(jié)合的方式，其中：鋼模板主要用于承重柱和梁；木模板則用于大面積站廳板施工。模板表面經(jīng)過(guò)機(jī)械加工以保證其平整度，安裝誤差控制在±1.5 mm以?xún)?nèi)，并在模板表面均勻涂刷油性或水性脫模劑，以確保拆模后混凝土表面光滑無(wú)缺陷。

混凝土的振搗采用高頻振搗棒與普通振搗棒相結(jié)合的方式，振搗間距為30～40 cm，振搗時(shí)間為8～12 s/點(diǎn)，確?；炷羶?nèi)部密實(shí)無(wú)氣泡。拆模時(shí)間根據(jù)環(huán)境條件適當(dāng)延長(zhǎng)至36～48 h，避免因過(guò)早拆模導(dǎo)致的表面黏模問(wèn)題。養(yǎng)護(hù)階段采用濕布覆蓋與灑水結(jié)合的方式，養(yǎng)護(hù)期不少于14 d，以確?；炷帘砻鏉駶?rùn)，防止早期收縮裂縫的產(chǎn)生。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量控制，本項(xiàng)目的清水混凝土表面光潔度達(dá)到96%以上，平整度誤差小于1.5 mm/m，裂縫寬度均小于0.08 mm，達(dá)到了高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

4清水混凝土在橋建一體結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

橋建合一結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新性體現(xiàn)在空間利用效率的提升和結(jié)構(gòu)與裝飾的一體化設(shè)計(jì)，而清水混凝土為實(shí)現(xiàn)這一創(chuàng)新提供了技術(shù)支持。通過(guò)一次成型工藝，清水混凝土無(wú)須額外裝飾，直接呈現(xiàn)出自然簡(jiǎn)約的外觀效果，顯著降低了施工復(fù)雜性和材料成本。在空間利用方面，橋梁下部區(qū)域利用清水混凝土的優(yōu)質(zhì)表面表現(xiàn)，設(shè)計(jì)為候車(chē)區(qū)、商業(yè)區(qū)及停車(chē)場(chǎng)，不僅提升了空間的功能性，還增強(qiáng)了視覺(jué)的通透性和美觀性。

清水混凝土的耐久性能為橋建合一結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期使用提供了保障，其抗碳化深度小于2.1mm，抗侵蝕能力較普通混凝土提升30%以上，能夠有效抵御城市環(huán)境中侵蝕性氣體和化學(xué)物質(zhì)的侵害。這對(duì)于暴露在外的橋梁柱體和承重構(gòu)件尤為重要。

5環(huán)境友好與經(jīng)濟(jì)效益分析

清水混凝土以其施工過(guò)程中的低資源消耗和長(zhǎng)使用壽命，充分體現(xiàn)了綠色建筑的理念。通過(guò)減少水泥用量、優(yōu)化摻合料比例和避免二次裝飾材料的使用，清水混凝土的施工過(guò)程大幅度降低了碳排放。本項(xiàng)目每立方米混凝土減少了約25 kg水泥用量，減少碳排放10 kg，總體施工成本降低了12%～15%。此外，通過(guò)高效施工工藝，施工效率提高了15%，工期縮短約20 d，節(jié)省了大量人力和設(shè)備費(fèi)用。

在生命周期評(píng)價(jià)中，清水混凝土展現(xiàn)了較高的經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性，其免裝飾特性顯著減少了運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本，尤其是在長(zhǎng)期使用中體現(xiàn)出極大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

6結(jié)論與展望

清水混凝土在橋建合一結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用成功實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)與裝飾的一體化設(shè)計(jì)，優(yōu)化了空間利用效率，并以其優(yōu)異的耐久性能和環(huán)保特性，為現(xiàn)代城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供了全新的解決方案。未來(lái)，應(yīng)結(jié)合智能化施工技術(shù)和建筑信息模型，進(jìn)一步提升清水混凝土的施工精度和資源利用效率，并通過(guò)引入新型綠色摻合料和優(yōu)化材料性能，推動(dòng)其在更多復(fù)合型建筑中的推廣應(yīng)用。清水混凝土作為一種創(chuàng)新型材料，必將在綠色建筑和低碳城市的發(fā)展中發(fā)揮更加重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]王偉，程捷，郭宏亮.混凝土收縮徐變作用下超長(zhǎng)橋建合一結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)的計(jì)算方法對(duì)比研究[J].鐵道建筑，2023，63（1）：52-56

[2]吳業(yè)飛，周青松，崔鑫，等.市域軌道交通“橋建合一”高架車(chē)站車(chē)致振動(dòng)響應(yīng)分析[J].城市道橋與防洪，2024（6）：240-244，253，28-29.

[3]黃柯宇.清水自密實(shí)混凝土性能影響因素與制備工藝研究[D].貴陽(yáng)：貴州大學(xué)，2022.

[4]賈世攀.寒冷地區(qū)清水自密實(shí)混凝土耐久性試驗(yàn)研究[D].蘭州：蘭州交通大學(xué)，2023.

[5]藺威威，谷坤鵬，何洪帥，等.青島軌道交通R3線車(chē)站用高耐久性清水混凝土配制技術(shù)[J].鐵道建筑，2024，64（8）：152-155.