京沪高速铁路济南西站站房超长无缝结构施工技术

崔利鹏，崔俊燕

(中铁十二局集团建筑安装工程有限公司，太原 030024)

京沪高速铁路济南西站站房超长无缝结构施工技术

崔利鹏，崔俊燕

(中铁十二局集团建筑安装工程有限公司，太原 030024)

京沪高速铁路济南西站地下通廊及高架候车厅部分192.3 m×107 m的超长超大结构，在施工中利用混凝土补偿收缩原理，采用膨胀加强带施工技术，实现了超长钢筋混凝土的无缝施工。成功运用此技术避免了处理后浇带占用操作空间的缺点，节省了工期。结合济南西站超长结构无缝施工进行了施工总结。

济南西站;高速铁路站房;超长结构无缝施工

1 工程概况

济南西站站房结构体系采用预应力混凝土梁+型钢混凝土梁+钢管混凝土柱的混合结构。基本柱网尺寸为:21.5 m×24 m和21.5 m×17.5 m，其框架柱均由地下通廊相应部位的钢管混凝土框架柱变径后延伸至楼面。屋面主体结构采用钢管柱+空间三角形管桁结构。主站房建筑面积99 786 m2，其中，高架候车厅22 802 m2，地下城市通廊6 474 m2。建筑层数地下二层、地上三层。高架候车厅区域长192.3 m，宽107 m。如图1所示。

2 超长结构无缝施工基本原理

梁板式结构平均伸缩缝间距计算公式如下

图1 高架候车楼及地下通廊部分土建结构整体轴测图

式中，H为板的计算厚度;εp为混凝土的极限拉伸;E为混凝土的弹性模量;Cx为地基对混凝土的约束系数;α为混凝土的线膨胀系数;T为综合温差，膨胀混凝土T=T1+T2－T3，其中T1为混凝土水化热最高温度与环境平均气温之差，T2为混凝土收缩当量温差，T3为膨胀混凝土的膨胀当量温差。

根据裂纹平均间距的计算公式可见:

当|αT|→εp，则［L］→∞，则可实现超长结构的无缝施工;

当|αT|＜εp，则［L］→∞，也可实现超长结构的无缝施工。

由此可以看出，温差和收缩很重要。这就需要降低温差或混凝土收缩或提高混凝土的极限拉伸εp，然而提高混凝土的εp相当困难，只有降低混凝土的水化热和收缩，即满足|αT|≤εp要求。一是控制内外温差，可减少水泥用量，加强覆盖保温养护;二是在混凝土中掺入适量的抗裂防水剂，由于混凝土的膨胀可补偿混凝土的冷缩和干缩，故可显著地减少|αT|，从而延长伸缩缝的间距。

3 超长结构混凝土技术

3.1 优化混凝土的配合比设计

底板混凝土采用掺NC-P1膨胀剂的混凝土，楼板、顶板等部位混凝土易裂，NC-P1膨胀剂掺量不应低于10%，后浇带等填充性混凝土中抗裂防水剂的掺量宜为13%;混凝土中纤维掺量为0.9 kg/m3;由于底板混凝土体量大，混凝土中选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥，并采用粉煤灰+磨细矿粉的双掺方法降低水泥用量和混凝土水化热;粗骨料的颗粒形状对混凝土的和易性和用水量也有较大影响，因此粗骨料中针片状颗粒按质量不大于10%，宜选用5～25 mm的级配石子，含泥量＜1%;含泥量＜1%的天然水洗河砂。在保证混凝土和易性和混凝土强度的前提下，尽量降低混凝土的水胶比，C40混凝土的水胶比不宜大于0.42;C50混凝土的水胶比不宜大于0.38;混凝土的用水量一般不会超过170 kg/m3。混凝土入模坍落度不宜超过200 mm，严格控制用水。混凝土配合比见表1。

表1 每m3混凝土用料量 kg

3.2 超长结构无缝施工方法

采用超长结构无缝施工技术的最大特点是在混凝土中掺加8%～10%的NC-P1膨胀剂，通过水泥的化学反应，使混凝土产生适量膨胀，在钢筋和临位限制下，在钢筋混凝土中建立0.2～0.7 MPa的预压应力，可大致抵消混凝土收缩时产生的拉应力，防止混凝土开裂。

3.2.1 超长结构工程的无缝施工方案

方案一:“抗”的原则，即采用“加强带”解决，带宽2 m，“加强带”内掺12%NC-P1膨胀剂，带两侧掺8%～10%NC-P1膨胀剂。带两侧设密孔钢丝网，目的是防止两侧混凝土流入“加强带”内。如图2所示。

图2 “加强带”做法示意

方案二:是“抗”、“放”结合的原则，即采用“留缝不留带”施工。此种方法在地铁、隧道等工程中被普遍采用。采用分段浇筑法后，采用一个混凝土配合比就能解决问题，混凝土中的抗裂防水剂掺量与“加强带”法稍有不同，掺量介于中间值，一般10%。每段浇筑的混凝土本身确保不开裂，并有良好的膨胀性，由于浇筑的每段混凝土都是无收缩的混凝土，两段之间的混凝土不存在收缩问题。另外，两段之间的间隔一般7 d左右，可以释放大部分混凝土水化热产生的温度应力。如图3所示。

图3 分段浇筑示意

在采取以上2种方案之一的情况下，伸缩缝间距可延长至100 m以上。

3.2.2 超长结构工程的无缝施工

为便于最大限度地节约工期，同时确保混凝土的质量，采用“抗、放”结合、“留缝不留带”的流水作业法浇筑混凝土，根据工程中实际情况，采取超长结构无缝设计的方案一和方案二结合的形式。

经计算，当底板纵向长度小于57.7 m，即可避免出现裂缝。

工程中的膨胀加强带设2道，以增强混凝土的抗裂防渗性能。

施工中，将整个平面以中部变形缝为界分为2大区域，再将每个区域分成6个施工流水段(图4)，即将原设计的后浇式后浇带变更为施工缝。在Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ区混凝土浇筑时，在施工缝位置用C45微膨混凝土浇筑。不留后浇带的主要原因是:通过调整NC-P1的掺量和混凝土的配合比优化设计，能够确保混凝土收缩小或者不收缩，通过膨胀完全补偿混凝土的收缩。

图4 施工分段示意(单位:mm)

4 混凝土施工过程控制措施

4.1 混凝土浇筑

(1)在浇筑NC-P1混凝土前，模板及钢筋间的所有杂物必须清理干净，而且要严格控制混凝土坍落度，入模混凝土坍落度不宜超过200 mm。

(2)在膨胀加强带混凝土内掺入NC-P1膨胀剂，提高混凝土的抗伸缩能力及强度。膨胀加强带宽度2.0 m，加强带两侧用密孔钢丝网分隔。为防止混凝土压坏快易收口网，加强带内钢筋连通，应附加15%的纵向钢筋，钢筋两端伸出加强带2.0 m，混凝土强度提高一个等级，以增强加强带的刚性。

(3)由于地下通廊及高架候车厅采取一次性浇筑，在工期和造价上都不合理，因此，采用间歇式无缝施工的方法。即在施工中以膨胀加强带为界，采用分段施工，释放热量。按照膨胀加强带的位置确定混凝土浇筑方向。Ⅰ区混凝土浇筑时，用掺10%NC-P1的C40P8膨胀混凝土向膨胀加强带方向浇筑，浇筑完第一段混凝土后7 d才能进行第二段混凝土的浇筑，Ⅱ区混凝土浇筑时，膨胀加强带外浇筑掺10%NCP1的C40P8膨胀混凝土，浇筑到加强带时，改为掺13%NC－P1的C45P8膨胀混凝土，到膨胀加强带另一侧时，又改为浇筑掺10%NC－P1的C40P8膨胀混凝土;其余段按照Ⅱ区方法施工。在混凝土浇筑至膨胀加强带附近时，应注意使振动棒插捣点与密目快易收口网保持距离不小于30 cm，并不得过振。

(4)超长无缝板面上的粗钢筋处，容易在振捣后、初凝前出现早期塑性裂缝和沉降裂缝，必须通过控制混凝土下料和2次振捣予以消除，以免成为混凝土的缺陷，导致应力集中，影响温度收缩裂缝的防治效果。在终凝前用磨光机反复抹压多次，防止混凝土表面的沉缩裂缝出现。

4.2 混凝土养护

膨胀混凝土只有充分湿养护才能发挥NC-P1混凝土的膨胀效能，必须提高养护意识，安排专职养护人员，建立严格的混凝土养护制度。混凝土浇筑完毕后即应保湿养护14 d。

工程施工时正处于季节变换时期，应密切注意天气预报，根据气温情况采用相应的养护措施。梁板混凝土的养护根据气候情况采取2项措施:

浇筑混凝土期间，风力很小时，采用混凝土表面2次抹压+洒水的方式养护。

浇筑混凝土期间，风力较大时，采用覆盖塑料薄膜+洒水的方式养护。

5 施工体会

通过对地下通廊和高架候车厅用膨胀加强带+施工缝的方法代替了原来后浇带，简化了施工工序，加快了施工进度，大大降低了周转器材的投入。工程中采用了混凝土中掺入NC-P1膨胀剂技术，解决了混凝土的早期收缩问题，最大限度地控制了混凝土裂缝的产生，降低了混凝土修补的发生几率，取得了较好的经济效益。

［1］王栋民．高性能膨胀混凝土［M］．北京:中国水利电力出版社，2006．

［2］蒋亚清．混凝土外加剂应用基础［M］．北京:化学工业出版社，2004．

［3］王铁梦．工程结构裂缝控制［M］．北京:中国建筑工业出版社，1997．

Jointless Construction for the Super-long Building Structure of Ji'nan West Railway Station on Beijing－Shanghai High-speed Railway

Cui Lipeng，Cui Junyan

(Building and Installing Co．，Ltd．，China Railway 12th Engineering Bureau Group，Taiyuan 030032)

Considering the super-long and super-wide 192.3 m ×107 m structure，consisting of part of the underground passageway and high elevated waiting hall of Ji'nan west railway station，this paper introduces the technique of jointless construction of reinforced concrete structure，following the principle of concrete shrinkage compensation and adopting the technology of expansion reinforcing bands．Successful application of the technology avoided the post construction treatment for the later-casted concrete parts，saved working time and the space for the later-casted parts．

Ji'nan west railway station;High-speed railway station building;Jointless construction of super-long structure

TU248.1

B

1004-2954(2011)12-0067-02

2011-10-20

崔利鹏(1982—)，男，工程师，2005年毕业于太原理工大学，工学学士。