大型公建与地铁站体结构结建综合施工技术

2016-02-05耿东各张秀川朱明华

天津建设科技 2016年6期

□文/郑彬崔华耿东各杜滨张秀川朱明华

大型公建与地铁站体结构结建综合施工技术

□文/郑彬崔华耿东各杜滨张秀川朱明华

随着城市轨道交通网络越来越密集，地铁上盖工程或结建工程日益增多。如何做好地铁上盖工程，保证该部位的施工质量是摆在工程技术人员的一个新课题。某工程作为地铁上部结建工程，存在多处与地铁结构结建的部位。文章通过对地铁风亭、地铁出入口、地铁顶板结建等部位的结建技术的研究和分析，总结了此类工程的结建施工方法。

大型公建；地铁站体；结构；结建

1 工程概况

某工程地上8层，地下5层，框架剪力墙结构，总建筑面积203 300 m2：其中，地下总建筑面积为66 200 m2，地上总建筑面积为137 100 m2，为地铁上盖建筑。其中地铁站体上部占地面积6 000 m2，总建筑面积48 000 m2。

该工程与原地铁站体存在大量结构需要结建，包括3座地铁风亭、2座地铁出入口和地铁上盖框架柱，其中结建框架柱108根，预留甩筋97根、未预留甩筋11根；结建梁33根，预留甩筋32根、未预留甩筋1根；结建楼层板长度128 m，见图1。

图1 结建结构分布

2 现状描述

2.1 构筑物

地铁上部共有构筑物6座，其中地铁风亭3座、地铁出口2座、地铁预留结构1座，现场地表面标高为-0.500～-0.700 m，地铁顶板标高为-0.850 m。

2.2 结建构件现状

2.2.1 结建框架柱现状

结建框架柱共分为地铁构筑物内框架柱（25根）、地铁结构顶板预留甩筋框架柱（72根）、地铁结构顶板未预留甩筋框架柱（11根）3种类型。

地铁构筑物内框架柱均进行了甩筋处理。地铁结构顶板部分框架柱进行了预留甩筋处理。地铁结构顶板部分框架柱未预留甩筋。

2.2.2 结建框架梁现状

结建框架梁见图2。

图2 结建框架梁

2.2.3 结建楼层板现状

结建楼层板见图3。

图3 结建楼板

3 面临的问题及解决方法

3.1 不同期混凝土的连接

3.1.1 问题

由于地铁结构已施工3 a，不同期混凝土连接部位质量控制是重点。

3.1.2 解决方法

通过回弹等方法对现场地铁结构接触面的混凝土进行混凝土强度测定，测定结果显示强度满足设计要求。

根据现场实际情况和已施工混凝土强度测定的结果，采取如下技术措施。

1）新旧混凝交界面应采用结构界面胶，界面胶干态粘结的基本性能、长期使用性能和耐介质侵蚀性能应按配套结构胶的鉴定检验标准确定。

当不加填料时，界面胶胶体的无约束线性收缩率应≤4%；加填料时应≤0.2%。

2）对原混凝土构件的结合面进行打磨并凿毛，用压缩空气除去粉尘，用脱脂棉沾丙酮擦拭表面。将界面胶按产品说明书配制好后，用滚筒或毛刷，在旧混凝土表面均匀涂刷2道，表面厚度1.2 mm。在25℃时，40～60 min内，浇新混凝土；温度高于25℃时，时间相应缩短。

3）新老混凝土交接处，新打混凝土水泥选用快硬、早强、收缩性小的硅酸盐水泥，混凝土中掺入UEA混凝土微膨胀剂。

3.2 钢筋连接问题

3.2.1 结建框架柱钢筋多余或缺失

1）问题。结建框架柱钢筋存在多余或缺少现象。对结建框架柱多余和缺少的钢筋数量及位置进行统计，统计结果：部分框架柱多余1～4根钢筋，部分框架柱缺少1～2根钢筋。

2）解决方法。多余的预留甩筋不处理，缺少的钢筋进行植筋，植筋深度25d（d为钢筋直径）。

植筋按照GB50367—2013《混凝土结构加固设计规范》进行计算和设计。

植筋胶应通过GB50728—2011《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》所规定的安全性鉴定认证，达到I类A级胶标准并提供全国建筑物鉴定与加固标准技术委员会颁发的有效期内的材料安全性鉴定报告。

（1）根据控制线及标高线，进行钢筋植筋定位线的放线工作。

（2）钢筋位置的测定。用钢筋探测仪测定原混凝土结构内部钢筋位置并标记于结构表面或剔凿混凝土表面保护层以露出原钢筋位置。

（3）钢筋位置的确定。根据设计图纸，将钢筋位置标示于结构表面，如与原结构内部钢筋所在位置有冲突，则将钢筋位置作相应调整，以避免在结构开孔时损伤结构内部钢筋，影响原结构的可靠性；如无法全部避开，则确定最佳位置以求将结构内部钢筋损伤减小到最低。

（4）钢筋植筋孔的开取。按上述步骤所确定钢筋植筋位置，用电锤钻在原结构上钻孔，使用硬质碳化钨合金钻头或使用钻石钻头进行取心钻孔，开孔深度≮25D，开孔直径D+3～8 mm（D为应栽钢筋直径），开孔后及时将孔内积水及杂物清理干净。

（5）钢筋植筋孔的清孔。在使用胶粘剂前，应清除松散的材料和钻孔尘土，使用专业钢刷或压缩空气清孔至少3次。吹出灰尘和积水，孔内必须无冰或油脂。

（6）将钢筋表面浮尘清理干净，如钢筋表面有油污，则需使用高效洗涤剂对其进行清理，清理工作完成后将钢筋表面干燥待用。

（7）预注胶。应使用专用混合嘴与注胶设备，最初由混合嘴流出的4枪胶粘剂须废弃不用，确保胶粘剂成分适当混合。

从孔的底部开始注射胶粘剂，缓慢将混合嘴外移并逐渐向上直到混凝土表面，避免胶粘剂中产生气泡。注胶至填满孔深的2/3。

以连续旋转的方式植入钢筋至胶体流出。凝胶时间前可植入或调整钢筋，凝胶时间至固化开始时间内不可扰动钢筋。应在钢筋上标示埋入深度，以扭转动作插入钢筋。

（8）后续施工。固化开始至完成时间内可以开始施工，但不可施加扭矩（25%设计力值），固化完成时间后，可完全发挥设计力值。应遵守产品说明中对胶粘剂的安装温度规定。

（9）现场取样试验数量每批次不少于1%且不少于3根。

3.2.2 结建框架梁钢筋多余或缺失

1）问题。部分结建框架梁钢筋存在多余或缺少现象。对结建框架梁多余和缺少的钢筋数量及位置进行统计，统计结果：部分框架梁多余2～4根钢筋，部分框架梁缺少1～2根钢筋，本文选取2根具有代表性结建框架梁进行情况描述。

（1）KL9。在标高3.150 m处预留梁甩筋与结构图纸对比无构造钢筋：图纸中标注有4根 16 mm构造钢筋，现场勘察无，见图4和图5。

图4 图纸配筋要求

图5 现场状况

（2）KL10。18轴/AA轴框架柱在夹层标高3.150 m处预留梁筋与图纸对比缺少2根 25 mm梁下铁：图纸标注为7根 25梁下铁，现场为5根 25梁下铁，见图6和图7。

图6 图纸配筋要求

图7 现场状况

2）解决方法。多余的预留梁筋不处理，缺少的钢筋进行植筋，植筋深度25d（d为钢筋直径），植筋要求同结建框架柱。

3.2.3 结建楼层板钢筋多余或缺失

1）问题。部分结建楼层板钢筋存在多余或缺少现象。对结建楼层板多余和缺少的钢筋数量及位置进行统计，统计结果：局部楼层板多余1～2根钢筋，部分楼层板缺少2～3根钢筋。

2）解决方法。多余的预留甩筋不处理，缺少的钢筋进行植筋，植筋深度25d（d为钢筋直径）。植筋要求同结建框架柱。

3.3 钢筋偏位

3.3.1 结建框架柱钢筋偏位

1）问题。部分框架柱钢筋存在偏位现象。

2）解决方法。首先将结建柱子设计的外轮廓与现场实际位置进行对比，取两者较大的一个，即结建柱子按照最大截面尺寸进行施工；在进行地上一层柱子施工时再按照原设计位置进行施工，从±0.000位置进行变截面处理；框架柱混凝土强度等级、配筋方式均同原图纸；植筋及新老混凝土结合面做法均同原图纸。

本文选取3根具有代表性的框架柱KZ7、KZ8、KZ9。柱子实际位置与设计位置对比见图8。

图8 柱子实际位置与设计位置对比

考虑到柱子截面尺寸较大且实际位置相比设计位置有一定偏移，在结建时按如下方案进行施工。

（1）KZ7。截面尺寸按照设计尺寸进行扩大，沿A4轴向上偏移40 mm，同时沿3/B轴向左偏移100 mm。在柱的右侧用6根直径25 mm的HRB400级钢筋进行植筋处理，见图9。

图9 KZ7柱子施工

（2）KZ8。将截面尺寸进行扩大，沿A2轴向下偏移160 mm。在柱的上侧用6根直径25 mm的HRB400级钢筋进行植筋处理，见图10。

图10 KZ8柱子施工

（3）KZ9。截面尺寸按照设计尺寸进行扩大，沿A1轴向上偏移40 mm。在柱的右侧用6根直径32 mm的HRB400级钢筋进行植筋处理，见图11。

图11 KZ9柱子施工

3.3.2 结建框架梁钢筋偏位

1）问题。部分框架梁钢筋存在偏位现象，钢筋最大偏位340 mm。

2）解决方法。

（1）对于钢筋偏位200 mm以内的梁，按照预留钢筋位置施工。

（2）对于偏位200 mm以上的梁，按照原设计位置施工。将结建框架梁位置及两侧各150 mm范围内原混凝土进行剔凿处理，梁、板内原钢筋不得损坏、移动；进行框架梁钢筋绑扎，在结建区域新加设6 8 mm附加箍筋；将酥松混凝土清除、冲洗干净，刷环氧乳液后浇筑混凝土；施工前梁下做好支顶后方可剔凿，剔凿范围以外部分不得损坏，混凝土强度达到100%以上方可拆模。

3.4 钢筋锈蚀

3.4.1 结建框架柱钢筋锈蚀

1）地铁构筑物内框架柱

（1）问题。地铁构筑物内框架柱预留甩筋存在锈蚀情况。

（2）解决方法。若钢筋锈蚀严重，已无法除锈，则不再使用，按照化学植筋处理；若钢筋除锈后性状较好，则继续使用。使用游标卡尺对钢筋直径进行复核。最后核实钢筋的锈蚀程度。该类框架柱预留钢筋钢筋锈蚀深度在1.4～2 mm，平均锈蚀深度为1.6 mm，但直径均大于设计图纸要求钢筋直径。针对现场情况对预留钢筋承载力进行拉拔试验，抽查钢筋承载力均满足设计要求且有一定的安全系数，按照原设计进行施工。

2）地铁结构顶板预留甩筋框架柱

（1）问题。地铁结构顶板预留甩筋框架柱预留甩筋存在锈蚀情况。

（2）解决方法。若钢筋锈蚀严重，已无法除锈，则不再使用，按照化学植筋处理；若钢筋除锈后性状较好，则继续使用。使用游标卡尺对钢筋直径进行复核。最后核实钢筋的锈蚀程度。地铁结构顶板预留甩筋框架柱钢筋规格有25、28 mm两种规格，结建设计钢筋均为25 mm。经过钢筋除锈后，进行钢筋直径测量。25 mm钢筋锈蚀深度基本在2～4 mm，平均锈蚀深度为2.6 mm；28 mm钢筋锈蚀深度基本在1.5～4 mm，平均锈蚀深度为2.9 mm。

针对现场情况对预留钢筋承载力进行拉拔试验，抽查钢筋承载力均满足设计要求，但安全系数不高。对结建节点进行加强处理。通过测定预留钢筋目前的腐蚀量，计算所需补强钢筋的数量并根据实际可植筋的深度，换算实际需要的植筋的钢筋数量和规格并适当提高安全系数，地铁顶板预留甩筋框架柱每根框架柱另增加植筋8 20 mm，每侧3根，植筋深度25d（d为钢筋直径），植筋要求同框架柱。新植入的钢筋延伸至首层（夹层）楼板。

为提高结建节点处安全系数，每根地铁结构顶板未预留甩筋框架柱同样进行增加植筋处理，增加方法同地铁顶板预留甩筋框架柱。

3.4.2 结建框架梁钢筋锈蚀

1）问题。使用游标卡尺对结建框架梁钢筋直径进行复核。最后核实钢筋的锈蚀程度。钢筋锈蚀深度在1.5～2 mm，平均锈蚀深度为1.7 mm，但直径均大于设计图纸要求钢筋直径。

2）解决方法。若钢筋锈蚀严重，已无法除锈，则不再使用，按照化学植筋处理；若钢筋除锈后性状较好，则继续使用。

针对现场情况对预留钢筋承载力进行拉拔试验，抽查钢筋承载力均满足设计要求，但安全系数不高。在梁中部增加抗剪件。

3.5 植筋深度无法满足要求

3.5.1 地铁结构顶板预留甩筋框架柱

1）问题。在进行框架柱中部补强筋植筋时发现，由于地铁结构梁、板内钢筋过密导致植筋异常困难。对20根已进行植筋工作的地铁结建框架柱进行植筋深度的统计。共打植筋孔159个，平均深度为210.2 mm；植筋深度在150 mm以上孔119个，比例为75%，平均深度为246.7 mm；植筋深度在200 mm以上孔80个，比例为50.3%，平均深度为283.1 mm。

2）解决方法。可通过增加植筋数量的方式进行节点加强。

3.5.2 地铁结构顶板未预留甩筋框架柱

1）问题。地铁结构顶板未预留甩筋框架柱在进行化学植筋时，因地铁结构梁、板内钢筋过密导致植筋异常困难。地铁顶板为框架结构，结建框架柱柱头位置的钢筋有纵向与横向梁钢筋；框架柱封头筋；地铁顶板板筋，见图12。

图12 地铁框架柱柱头处配筋

每个结建柱头有水平向钢筋44根，横向梁钢筋16根，纵向梁钢筋8根，柱钢筋20根。钢筋密集导致无法进行植筋。

2）解决方法。改为柱墩形式施工，将植筋区域扩大至结建框架柱周围区域。对于未预留甩筋的框架柱，在周围梁板内植筋，其数量和规格应根据强度要求和实际植筋深度确定并应做扩大柱墩，该工程在未预留甩筋框架柱结建节点处做柱墩，框架柱纵筋采用插筋方式施工。

根据植筋数量及钢筋间距，最终确定柱墩水平截面尺寸为2 500 mm×2 600 mm，高度为结建楼板至相对标高-0.100 m处，约900 mm。同时周围梁板内植筋40 18 mm，每侧16根，植筋深度25d（d为钢筋直径），植筋要求同框架梁，见图13。

图13 柱墩做法

为进一步保证结建节点处的施工质量，在柱墩内部增设两道双向暗梁，暗梁上部纵筋为925 mm，下部纵筋为920 mm，见图14。

图14 柱墩暗梁做法

新建的柱墩与原混凝土连接表面应做剔毛处理。其他均严格按照图纸施工。

4 相关设计复核计算

4.1 设计复核

本工程为地铁上盖工程，保证地铁及地铁上盖结构的施工质量和安全尤为重要。在进行相关节点设计时，须做好相关的设计计算。

4.2 基本设计参数

本工程采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构，抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度值为0.15g，特征周期0.55 s，多遇地震水平地震影响系数最大值为0.12。本工程地基土场地类别为III类，属于非液化场地。本工程按抗震设防分类标准其建筑抗震设防分类为乙类。

4.3 结构计算分析结果

周期T1=1.394 1 s，T2=1.263 4 s，T3=1.023 4 s。

最大位移角X向1/811，Y向1/809。

最大位移比X向1.41，Y向1.48。

4.4 未预留甩筋的框架柱柱墩复核验算

复核内容：大震作用下框架柱底产生拉力时柱墩抗拔验算。

大震计算时，主要计算参数同小震，水平地震影响系数取为大震的0.72并取消组合内力调整，地震作用效应组合的分项系数（组合值系数）不变，承载力抗震调整系数取为1.0，荷载及材料强度均取为标准值。经计算，大震作用下，框架柱底产生的拉力最大值为4 048 kN。HRB400钢筋强度标准值为400 MPa，则4 048× 1 000/400=10 120（mm2）；10 120/254=39.8（根）。

故需要40根直径18 mm的HRB400级钢筋作为柱墩的受力主筋，经复核验算，实配钢筋满足要求。