摘 要：南京鐵路新客站橫跨南京地鐵Ⅰ號(hào)線南京站站南區(qū)8～13軸上方，二者同步施工。地鐵上方鐵路站房的主要荷載由轉(zhuǎn)換托梁傳遞至樁基承載。轉(zhuǎn)換托梁的最大截面為3000mm×3000mm，含鋼量大，混凝土澆筑困難，且有站房直徑1200mm的鋼管柱安裝于托梁內(nèi)，介紹大截面轉(zhuǎn)換托梁與鋼管柱安裝綜合施工技術(shù)。
關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)換托梁； 模板支撐； 鋼管混凝土柱； 施工
1 工程概況
南京鐵路新客站主站房，東西長(zhǎng)270m，南北寬5415m，建筑面積36073m2，地下1層，地上2～5 層。主體結(jié)構(gòu)為鋼管混凝土柱框架結(jié)構(gòu)，屋蓋采用桅桿式斜拉索金屬屋面，桅高從東到西為2814～30182m，桅桿頂高42m。鋼管混凝土柱直徑1200mm，為扇形設(shè)置，半徑1500m，鋼管柱向北傾斜10°。主站房6～8軸橫跨同期建設(shè)中的南京地鐵Ⅰ號(hào)線南京站站，地鐵上方南京站房的主要荷載由5道轉(zhuǎn)換托梁傳遞至樁基承載，轉(zhuǎn)換托梁的最大截面為3000mm×3000mm，承托鋼管柱的托梁截面為3500mm×2270mm，托梁底距地鐵頂板僅20～30cm，承臺(tái)和托梁聚丙烯網(wǎng)狀纖維混凝土用量1500m3，強(qiáng)度等級(jí)C50。該部分轉(zhuǎn)換托梁施工是本工程的難點(diǎn)及關(guān)鍵，本文以承托鋼管柱的托梁為例介紹大截面轉(zhuǎn)換托梁的施工技術(shù)，托梁與地鐵關(guān)系見圖1。
2 模板支撐施工
(1) 托梁底模施工。因托梁底距地鐵頂板僅20～30cm ，施作空間小，無(wú)法按照傳統(tǒng)的組裝和拆卸模板方案施工，且托梁施工完成后必須與地鐵頂板結(jié)構(gòu)完全脫離，并給站房留下一定的沉降空間。為此，托梁底模采用“水旱砂”技術(shù)，在托梁底鋪設(shè)細(xì)砂，砂兩邊用磚砌成擋墻，防止砂子流淌。然后，向砂里灌適量水，使水充填砂子孔隙，形成“水旱砂”增加密實(shí)度。同時(shí)，在鋪設(shè)砂子時(shí)需按2‰～3‰起拱，在砂模上做50mm厚C10細(xì)石混凝土墊層。為保證托梁與混凝土墊層能脫離，在混凝土墊層上鋪一層薄鐵皮作隔離層，在托梁混凝土澆筑28d后鑿除磚擋墻，掏空砂子取出鐵皮，使托梁結(jié)構(gòu)和地鐵頂板結(jié)構(gòu)完全脫離。
(2) 為防止托梁施工荷載太大對(duì)地鐵頂板造成破壞，在每道托梁兩邊各50cm的范圍內(nèi)將地鐵結(jié)構(gòu)站臺(tái)層、站廳層用滿堂碗扣架支撐，將托梁荷載傳至地鐵底板。
(3) 側(cè)模采用30cm×150cm組合鋼模，立于磚擋墻上，鋼模采用螺栓連接，拼縫處使用海綿條堵塞以防混凝土施工時(shí)漏漿。側(cè)模內(nèi)豎楞采用2<45mm×315mm鋼管，間距400mm；外橫楞采用[150 槽鋼，間距400mm，用M16@300mm對(duì)拉螺栓加固模板。模板支立后拉吊線檢查，并用經(jīng)緯儀配合調(diào)整縱橫向平整度及垂直度。
3 鋼管混凝土柱安裝
主站房⑦軸鋼管柱基礎(chǔ)節(jié)安裝在截面3500mm×2270mm的轉(zhuǎn)換托梁內(nèi)，錨固在托梁內(nèi)長(zhǎng)度為1800mm，托梁底距地鐵頂板僅200mm，鋼管柱安裝完畢后必須完全與地鐵頂板脫離，以保證地鐵頂板不承受站房荷載。由于鋼管混凝土柱基礎(chǔ)節(jié)要求定位準(zhǔn)確，并且不能象安裝其他鋼管柱一樣直接在地鐵頂板上生根安裝鋼管柱支座，也為了便于安裝托梁底部鋼筋，鋼管混凝土柱安裝采用架空定位的方法。
(1) 在鋼結(jié)構(gòu)加工廠制作鋼管柱時(shí)在鋼管柱上焊接一塊60mm厚環(huán)形水平承重銷，承重銷與鋼管柱成80°夾角，外直徑2800mm，承重銷既承受剪力又用作鋼管柱定位托盤。
(2) 用H300×200×8×10型鋼制作鋼管柱安裝支架，鋼支架沿托梁方向跨度為2400mm，垂直托梁方向跨度為5000mm，留出托梁支?？臻g。設(shè)計(jì)中⑦軸基礎(chǔ)節(jié)鋼管柱承重銷頂面相對(duì)高程為0.275m，推算出鋼支架頂高程為0.165m。由主站房⑦軸線和基礎(chǔ)節(jié)鋼管柱偏離D軸尺寸確定出鋼支架中心點(diǎn)，放樣后將4根支撐腿及支撐支架準(zhǔn)確定位，根據(jù)高程將鋼支架高度調(diào)到設(shè)計(jì)要求高度，然后將鋼支架焊接固定牢固。
(3) 將鋼管柱吊起放入支架中，柱頂高程便可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，通過架設(shè)在主站房⑦軸的一臺(tái)經(jīng)緯儀和鋼管柱兩端中心投影的東西向軸線位置的2臺(tái)經(jīng)緯儀，利用千斤頂調(diào)整鋼管柱2個(gè)方向的軸線位置，待軸線位置和高程都達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，即可將鋼管柱焊接固定在鋼支架上。這樣就完成了⑦軸鋼管柱基礎(chǔ)節(jié)的安裝(圖2) 。
4 鋼筋工程
托梁內(nèi)鋼筋密集，上下層鋼筋各有3層135根和4層162根Ⅲ級(jí)<32主筋，尤其是部分鋼筋要穿過鋼管柱，施工難度相當(dāng)大。應(yīng)準(zhǔn)確翻樣和下料，合理安排鋼筋就位次序。其鋼筋就位施工流程為：搭鋼筋托架→放上層第一排主筋→放箍筋→穿梁底層鋼筋→穿鋼管柱鋼筋→穿上層其余主筋和附加筋。
(1) 梁內(nèi)主筋連接形式考慮到鋼筋密集和經(jīng)濟(jì)因素，將綁扎接頭、搭接焊、閃光對(duì)焊及直螺紋連接的形式進(jìn)行比較，決定采用閃光對(duì)焊。通過測(cè)算，每個(gè)接頭可節(jié)省鋼筋6.3kg，節(jié)約投資10 元左右，總投資可節(jié)約近10萬(wàn)元。
(2) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求梁內(nèi)部分縱筋需貫穿鋼管柱，在制作鋼管柱時(shí)預(yù)留穿插鋼筋的孔洞，每2 根鋼筋1孔，水平方向每排3個(gè)孔，孔豎向間距400mm，開孔大小為(2d + 5mm)×(d + 4mm)。若已形成孔洞尺寸不能滿足鋼筋穿過或現(xiàn)場(chǎng)很難施工時(shí)，可根據(jù)情況將孔洞用氣割適當(dāng)擴(kuò)大，或糾正偏差較大的孔洞，至滿足鋼筋穿過為止。其余不需穿過鋼管柱的鋼筋均在鋼管柱邊彎折截?cái)?/SPAN>，雙面焊接于鋼管柱或承重銷上，焊接長(zhǎng)度為5d(d為鋼筋最大直徑) 。
(3) 為防止托梁施工期間由于混凝土收縮引起開裂，在梁底及兩側(cè)設(shè)附加鋼絲網(wǎng)，選用冷軋帶肋<5mm@100mm鋼筋網(wǎng)片。
5 混凝土施工
轉(zhuǎn)換托梁最大截面達(dá)3000mm×3000mm，包括承臺(tái)共需1500m3，強(qiáng)度等級(jí)為C50，均采用泵送商品混凝土。根據(jù)施工規(guī)范規(guī)定，該轉(zhuǎn)換托梁屬于大體積混凝土，其施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)是如何控制和減少混凝土施工裂縫。由于大體積混凝土聚集在混凝土內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā)，混凝土內(nèi)外溫差較大，溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力易導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，因此在配合比設(shè)計(jì)及澆筑養(yǎng)護(hù)過程中要充分考慮這一因素。
(1) 配合比設(shè)計(jì)
混凝土配合比設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是：配制高性能混凝土，采用雙摻技術(shù)，以粉煤灰取代部分水泥，降低水泥用量，減少水化熱；摻加緩凝劑，延長(zhǎng)混凝土凝結(jié)時(shí)間，減緩澆筑速度，以利于散熱；摻加聚丙烯網(wǎng)狀纖維，利用聚丙烯網(wǎng)狀纖維增韌、增塑的優(yōu)勢(shì)，可大大降低因溫差效應(yīng)、塑性收縮、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)而導(dǎo)致的溫度裂紋、塑性收縮裂紋和干縮裂紋的幾率。據(jù)研究報(bào)告表明，摻聚丙烯網(wǎng)狀纖維的混凝土，其抗彎、抗裂強(qiáng)度分別可提高80%和50%。
選用強(qiáng)度等級(jí)52.5級(jí)水泥，盡量減少水泥用量，降低水化熱；選用粒徑5～31.5mm級(jí)骨碎石，含泥量控制在1%以下；選用細(xì)度模數(shù)在2.5以上的中粗砂，含泥量小于2%；粉煤灰采用Ⅰ級(jí)灰，燒失量小于5%；外加劑采用JM8；選用聚丙烯網(wǎng)狀纖維，長(zhǎng)度20mm，厚度0.04mm，抗拉強(qiáng)度564MPa，彈性模量3722MPa，摻量為0.9kg/m3。
混凝土配合比為水∶水泥∶砂∶石子∶纖維網(wǎng)∶外加劑∶FA∶礦粉=1693∶686∶311∶1150∶96∶397∶44∶9(采用每m3質(zhì)量計(jì)配合比)。
(2) 混凝土澆筑
混凝土澆筑應(yīng)滿足整體連續(xù)的要求，澆筑時(shí)分層澆筑，每層澆筑厚度控制在500mm，以加快熱量的散發(fā)?；炷撂涠缺３衷?/SPAN>14～16cm ，采用<50插入式振搗器振搗，鋼筋密集區(qū)采用<30振搗棒。振搗時(shí)做到快插、慢拔，插點(diǎn)移動(dòng)距離不大于1.5倍振搗器作用半徑，振搗時(shí)要注意插入下層至少5cm，每處振搗時(shí)間控制在10～30s，直至混凝土表面不再下沉，不再冒氣泡并呈平坦泛漿。
混凝土在初凝前要作拉毛處理，拉毛不少于2次。
(3) 混凝土養(yǎng)護(hù)
混凝土初凝后要及時(shí)覆蓋塑料膜和雙層草墊等，以達(dá)到保溫、保濕的效果。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14d。
(4) 溫度測(cè)控
為及時(shí)掌握混凝土內(nèi)部溫升與表面溫度的變化值，在托梁內(nèi)埋設(shè)若干個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，采用JDC2型溫度測(cè)試儀，將溫度探頭預(yù)先埋入大體積混凝土內(nèi)。測(cè)點(diǎn)布置原則是測(cè)點(diǎn)應(yīng)具有代表性，能全面反映混凝土內(nèi)各部位的溫度。沿托梁邊和中部各設(shè)1組，每組沿托梁高度上、中、下各設(shè)1個(gè)點(diǎn)，在每個(gè)測(cè)點(diǎn)處焊一根電線套管，高出混凝土面300mm，以固定探頭導(dǎo)線和避免澆筑混凝土?xí)r損壞探頭導(dǎo)線。從測(cè)溫結(jié)果看，托梁中心3～5d最高溫度42～56℃，與外界溫差34～55℃，覆蓋2層薄膜、2層草墊，內(nèi)外溫差為18～23.5℃；側(cè)模內(nèi)外溫差為17.5～27℃，懸掛麻袋保溫，內(nèi)外溫差16～22℃，均滿足規(guī)范要求，溫差控制在25℃以內(nèi)。養(yǎng)護(hù)到14d時(shí)，托梁中心溫度已降至23℃，內(nèi)外溫差在20℃以內(nèi)，拆除覆蓋，加強(qiáng)保濕養(yǎng)護(hù)。
6 結(jié)語(yǔ)
大截面增強(qiáng)纖維混凝土轉(zhuǎn)換托梁施工是本工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，施工中采用高性能混凝土，在選料、配合比設(shè)計(jì)、施工方法、測(cè)溫控溫、養(yǎng)護(hù)等方面采取了一系列綜合措施，周密組織、精心施工，鋼管柱定位準(zhǔn)確，轉(zhuǎn)換托梁拆模后混凝土密實(shí)光潔，溫差控制效果及混凝土觀感質(zhì)量好，未發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫，且無(wú)大體積混凝土常見的泌水現(xiàn)象，是一個(gè)大體積混凝土施工的成功范例。
參考文獻(xiàn)：
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