大截面增强纤维混凝土转换托梁施工技术

　　1 　工程概况
　　南京铁路新客站主站房，东西长270m，南北宽5415m，建筑面积36073m2，地下1层，地上2～5 层。主体结构为钢管混凝土柱框架结构，屋盖采用桅杆式斜拉索金属屋面，桅高从东到西为2814～30182m，桅杆顶高42m。钢管混凝土柱直径1200mm，为扇形设置，半径1500m，钢管柱向北倾斜10°。主站房6～8轴横跨同期建设中的南京地铁Ⅰ号线南京站站，地铁上方南京站房的主要荷载由5道转换托梁传递至桩基承载，转换托梁的最大截面为3000mm×3000mm，承托钢管柱的托梁截面为3500mm×2270mm，托梁底距地铁顶板仅20～30cm，承台和托梁聚丙烯网状纤维混凝土用量1500m3，强度等级C50。该部分转换托梁施工是本工程的难点及关键，本文以承托钢管柱的托梁为例介绍大截面转换托梁的施工技术。

　　2 　模板支撑施工
　　(1) 托梁底模施工。因托梁底距地铁顶板仅20～30cm ，施作空间小，无法按照传统的组装和拆卸模板方案施工，且托梁施工完成后必须与地铁顶板结构完全脱离，并给站房留下一定的沉降空间。为此，托梁底模采用“水旱砂”技术，在托梁底铺设细砂，砂两边用砖砌成挡墙，防止砂子流淌。然后，向砂里灌适量水，使水充填砂子孔隙，形成“水旱砂”增加密实度。同时，在铺设砂子时需按2‰～3‰起拱，在砂模上做50mm厚C10细石混凝土垫层。为保证托梁与混凝土垫层能脱离，在混凝土垫层上铺一层薄铁皮作隔离层，在托梁混凝土浇筑28d后凿除砖挡墙，掏空砂子取出铁皮，使托梁结构和地铁顶板结构完全脱离。
　　(2) 为防止托梁施工荷载太大对地铁顶板造成破坏，在每道托梁两边各50cm的范围内将地铁结构站台层、站厅层用满堂碗扣架支撑，将托梁荷载传至地铁底板。
　　(3) 侧模采用30cm×150cm组合钢模，立于砖挡墙上，钢模采用螺栓连接，拼缝处使用海绵条堵塞以防混凝土施工时漏浆。侧模内竖楞采用2<45mm×315mm钢管，间距400mm；外横楞采用[150 槽钢，间距400mm，用M16@300mm对拉螺栓加固模板。模板支立后拉吊线检查，并用经纬仪配合调整纵横向平整度及垂直度。

　　3 　钢管混凝土柱安装
　　主站房⑦轴钢管柱基础节安装在截面3500mm×2270mm的转换托梁内，锚固在托梁内长度为1800mm，托梁底距地铁顶板仅200mm，钢管柱安装完毕后必须完全与地铁顶板脱离，以保证地铁顶板不承受站房荷载。由于钢管混凝土柱基础节要求定位准确，并且不能象安装其他钢管柱一样直接在地铁顶板上生根安装钢管柱支座，也为了便于安装托梁底部钢筋，钢管混凝土柱安装采用架空定位的方法。
　　(1) 在钢结构加工厂制作钢管柱时在钢管柱上焊接一块60mm厚环形水平承重销，承重销与钢管柱成80°夹角，外直径2800mm，承重销既承受剪力又用作钢管柱定位托盘。
　　(2) 用H300×200×8×10型钢制作钢管柱安装支架，钢支架沿托梁方向跨度为2400mm，垂直托梁方向跨度为5000mm，留出托梁支模空间。设计中⑦轴基础节钢管柱承重销顶面相对高程为0.275m，推算出钢支架顶高程为0.165m。由主站房⑦轴线和基础节钢管柱偏离D轴尺寸确定出钢支架中心点，放样后将4根支撑腿及支撑支架准确定位，根据高程将钢支架高度调到设计要求高度，然后将钢支架焊接固定牢固。
　　(3) 将钢管柱吊起放入支架中，柱顶高程便可以达到设计要求，通过架设在主站房⑦轴的一台经纬仪和钢管柱两端中心投影的东西向轴线位置的2台经纬仪，利用千斤顶调整钢管柱2个方向的轴线位置，待轴线位置和高程都达到设计要求时，即可将钢管柱焊接固定在钢支架上。这样就完成了⑦轴钢管柱基础节的安装 。

　　4 　钢筋工程
　　托梁内钢筋密集，上下层钢筋各有3层135根和4层162根Ⅲ级<32主筋，尤其是部分钢筋要穿过钢管柱，施工难度相当大。应准确翻样和下料，合理安排钢筋就位次序。其钢筋就位施工流程为：搭钢筋托架→放上层第一排主筋→放箍筋→穿梁底层钢筋→穿钢管柱钢筋→穿上层其余主筋和附加筋。
　　(1) 梁内主筋连接形式考虑到钢筋密集和经济因素，将绑扎接头、搭接焊、闪光对焊及直螺纹连接的形式进行比较，决定采用闪光对焊。通过测算，每个接头可节省钢筋6.3kg，节约投资10 元左右，总投资可节约近10万元。
　　(2) 根据设计要求梁内部分纵筋需贯穿钢管柱，在制作钢管柱时预留穿插钢筋的孔洞，每2 根钢筋1孔，水平方向每排3个孔，孔竖向间距400mm，开孔大小为(2d + 5mm)×(d + 4mm)。若已形成孔洞尺寸不能满足钢筋穿过或现场很难施工时，可根据情况将孔洞用气割适当扩大，或纠正偏差较大的孔洞，至满足钢筋穿过为止。其余不需穿过钢管柱的钢筋均在钢管柱边弯折截断，双面焊接于钢管柱或承重销上，焊接长度为5d(d为钢筋最大直径) 。
　　(3) 为防止托梁施工期间由于混凝土收缩引起开裂，在梁底及两侧设附加钢丝网，选用冷轧带肋<5mm@100mm钢筋网片。

　　5 　混凝土施工
　　转换托梁最大截面达3000mm×3000mm，包括承台共需1500m3，强度等级为C50，均采用泵送商品混凝土。根据施工规范规定，该转换托梁属于大体积混凝土，其施工的重点和难点是如何控制和减少混凝土施工裂缝。由于大体积混凝土聚集在混凝土内部的水泥水化热不易散发，混凝土内外温差较大，温度应力和收缩应力易导致混凝土结构产生裂缝，因此在配合比设计及浇筑养护过程中要充分考虑这一因素。
　　(1) 配合比设计
　　混凝土配合比设计的指导思想是：配制高性能混凝土，采用双掺技术，以粉煤灰取代部分水泥，降低水泥用量，减少水化热；掺加缓凝剂，延长混凝土凝结时间，减缓浇筑速度，以利于散热；掺加聚丙烯网状纤维，利用聚丙烯网状纤维增韧、增塑的优势，可大大降低因温差效应、塑性收缩、养护不当而导致的温度裂纹、塑性收缩裂纹和干缩裂纹的几率。据研究报告表明，掺聚丙烯网状纤维的混凝土，其抗弯、抗裂强度分别可提高80%和50%。
　　选用强度等级52.5级水泥，尽量减少水泥用量，降低水化热；选用粒径5～31.5mm级骨碎石，含泥量控制在1%以下；选用细度模数在2.5以上的中粗砂，含泥量小于2%；粉煤灰采用Ⅰ级灰，烧失量小于5%；外加剂采用JM8；选用聚丙烯网状纤维，长度20mm，厚度0.04mm，抗拉强度564MPa，弹性模量3722MPa，掺量为0.9kg/m3。
　　混凝土配合比为水∶水泥∶砂∶石子∶纤维网∶外加剂∶FA∶矿粉=1693∶686∶311∶1150∶96∶397∶44∶9(采用每m3质量计配合比)。
　　(2) 混凝土浇筑
　　混凝土浇筑应满足整体连续的要求，浇筑时分层浇筑，每层浇筑厚度控制在500mm，以加快热量的散发。混凝土坍落度保持在14～16cm ，采用<50插入式振捣器振捣，钢筋密集区采用<30振捣棒。振捣时做到快插、慢拔，插点移动距离不大于1.5倍振捣器作用半径，振捣时要注意插入下层至少5cm，每处振捣时间控制在10～30s，直至混凝土表面不再下沉，不再冒气泡并呈平坦泛浆。
　　混凝土在初凝前要作拉毛处理，拉毛不少于2次。
　　(3) 混凝土养护
　　混凝土初凝后要及时覆盖塑料膜和双层草垫等，以达到保温、保湿的效果。养护时间不得少于14d。　　
　　(4) 温度测控
　　为及时掌握混凝土内部温升与表面温度的变化值，在托梁内埋设若干个测温点，采用JDC2型温度测试仪，将温度探头预先埋入大体积混凝土内。测点布置原则是测点应具有代表性，能全面反映混凝土内各部位的温度。沿托梁边和中部各设1组，每组沿托梁高度上、中、下各设1个点，在每个测点处焊一根电线套管，高出混凝土面300mm，以固定探头导线和避免浇筑混凝土时损坏探头导线。从测温结果看，托梁中心3～5d最高温度42～56℃，与外界温差34～55℃，覆盖2层薄膜、2层草垫，内外温差为18～23.5℃；侧模内外温差为17.5～27℃，悬挂麻袋保温，内外温差16～22℃，均满足规范要求，温差控制在25℃以内。养护到14d时，托梁中心温度已降至23℃，内外温差在20℃以内，拆除覆盖，加强保湿养护。

　　6 　结语
　　大截面增强纤维混凝土转换托梁施工是本工程的重点和难点，施工中采用高性能混凝土，在选料、配合比设计、施工方法、测温控温、养护等方面采取了一系列综合措施，周密组织、精心施工，钢管柱定位准确，转换托梁拆模后混凝土密实光洁，温差控制效果及混凝土观感质量好，未发现结构性裂缝，且无大体积混凝土常见的泌水现象，是一个大体积混凝土施工的成功范例。