建筑物狭小空间墙柱连接施工方法研究与应用*

占光斌，黄 超，陈蕃鸿，于三力，唐 杰

(中建一局华江建设有限公司，北京 100161)

0 引言

随着我国社会经济和城市建设的高速发展，城市空间治理与空间结构优化已成为现代城市发展的必然趋势。许多具有保留价值的既有建筑物可以通过整体平移搬迁到规划新址。在建筑物平移后的竖向构件连接施工中，因原结构的平移施工存在误差，而新址基础一般按原结构图设计连接施工，从而造成新旧柱连接存在偏位的问题；同时，又由于连接柱施工空间狭小(净高较低)，存在连接柱混凝土施工难度大的问题。

目前国内平移多采用带建筑物基础或采用保留托盘梁一同浇筑的方式平移，该类方法解决了平移后连接的问题：带基础平移时，只需在新址处建立稳固地基，待平移就位后，原基础坐落在新址地基上即可，该方法仅适用于体量较小且建筑物基础不得为桩基础；而采用保留托盘梁浇筑连接的方式，直接将上部托盘梁作为就位后墙柱的一部分，也就不存在托盘梁影响施工的情况，但是该方法直接改变了连接层建筑的使用面积甚至会改变其使用功能。

1 工程概况

根据福厦高铁总体规划，厦门北高铁站确定与既有厦门北站并站建设，建设用地将直接占用后溪长途汽车站主站房。为避免拆除和重复建设，经厦门市政府专题会议研究明确采用平移方式，将后溪长途汽车站主站房移至新址。工程平移就位后对柱子下端切割位置处凿出主筋，与下端杯口钢筋进行连接。托盘梁位于底板上距离1.15m处，空间狭小，如图1所示。

图1 托盘梁轨道梁位置关系

2 技术原理

采用建筑平移就位狭小空间墙柱连接施工工法，可解决传统施工方法在建筑物平移后竖向构件连接施工存在偏位及狭小空间连接柱混凝土施工难度大的问题。建筑物平移前根据待平移建筑原结构图纸进行杯口基础位置设计，新址筏板施工时对杯口基础混凝土进行预留。平移就位后，采用人工配合风镐对杯口基础与筏板基础连接面凿毛，随后将柱切缝上部30cm混凝土凿除，露出原柱钢筋。柱新基础部分采用与原柱同规格等数量的竖向主筋和箍筋，竖向主筋与柱上端露出部分的主筋采用套筒冷挤压连接。模板设在原结构柱下方。模板体系包括模板面板、进料通道、支撑件、次楞、主楞、压角板。模板面板设在待浇筑的新结构柱四周侧面，模板面板的上端与原结构柱搭接，上部设有进料口。进料通道安装在模板面板的外侧面上对应进料口的位置处，进料通道由内而外向上倾斜，支撑件包括支撑杆和托块，支撑杆设在进料通道下方，支撑杆上端与进料通道之间有间距，托块垫在进料通道与支撑杆间的间隙中。压角板沿着模板面板底部边缘压在模板面板外侧。采用自密实混凝土不需要振捣，避免了在施工过程中漏振、过振以及配筋密集、结构形式复杂等不利因素，保证了施工质量，提高了结构可靠性。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程(见图2)

图2 施工工艺流程

3.2 施工操作要点

3.2.1杯口基础混凝土预留

1)根据带平移建筑原结构图进行杯口基础位置设计，杯口尺寸一般深度700mm，尺寸远大于原柱尺寸(例如原柱尺寸700mm×700mm，杯口尺寸1 500mm×1 500mm)，可容许平移就位出现一定偏差，也能增强连接结构的整体性。

2)新址筏板施工，施工时应对杯口基础的混凝土进行预留，即采用钢丝网或者快易收口网在杯口基础与新址筏板交界面进行隔离。

3.2.2平移施工及就位

1)平移托盘梁、轨道梁施工。

2)平移设备安装调试，原建筑与周边建筑及下部结构切割分离。

3)平移及平移就位施工。

3.2.3凿毛施工

1)杯口基础与筏板基础连接面凿毛施工。

2)加固改造施工中必须做好新旧混凝土结合面的处理，新旧混凝土结合面充分凿毛(凹凸深度6～8mm)。

3)原柱钢筋凿出

主站房平移到位后，采用人工配合风镐将柱切缝上部30cm混凝土凿除，露出原柱钢筋，新址柱底采用杯口基础形式重新设置钢筋，并与上部柱子凿出的钢筋一一对应用挤压套筒进行连接。

为确保柱连接线形及外观质量，柱外围钢筋凿出时，按照连接要求，至少各凿除30cm原柱混凝土，此时需要在凿除高度30cm处划线标记，采用切割机将混凝土沿水平面切入深度10mm，混凝土凿除以此为界，切割机切入深度严格控制在10mm以内，不得切入过深，以免切断柱钢筋。若原有柱竖向钢筋接头位于凿除混凝土区域，应将原钢筋接头切除，并相应增加混凝土凿除高度，以确保原柱钢筋外露长度≥30cm。柱凿除完毕后须用清水冲洗,不得留有灰尘和杂物。

3.2.4连接柱钢筋施工

冷挤压工作原理如图3所示，新旧柱连接主筋布置如图4所示。

图3 冷挤压工作原理

图4 新旧柱连接主筋布置

根据设计图纸,柱新基础部分采用与原柱同规格等数量的竖向主筋和箍筋。竖向主筋与柱上端露出部分主筋采用套筒冷挤压连接。底板钢筋可以预留，然后采用单面焊的形式连接。柱新址竖向主筋连接按规范要求通过机械连接Ⅰ级接头，绑扎好横向箍筋及纵横向构造钢筋。

由于钢筋绑扎受钢支架影响，操作空间狭小，施工时应认真检查绑扎与焊接质量，对套筒冷挤压应按规定频率定时抽检，确保工程质量。

3.2.5杯口混凝土浇筑

1)混凝土入场后要做扩展度试验，应达到550～650mm,坍落度250±30mm，合格后方可入模浇筑。主站房杯口混凝土分两次浇筑，第1次浇筑杯口位置至底板，第2次浇筑柱连接位置，采用C45自密实混凝土。

2)泵管布设应尽可能直线铺设，少弯曲，管道与管道连接必须紧固可靠。泵管支架搭设牢固，每节泵管两端用短钢管将泵管与支架夹紧。泵管穿过的楼板处留200mm×200mm洞，用木楔将泵管楔紧。水平泵管与垂直泵管相交处下部加支撑，如图5所示。

图5 垂直管和水平管相交加固

3)混凝土泵送 混凝土泵送应连续进行，当因故暂停时应每隔5～10min泵1次，或逆向运转1～2个行程，然后再顺向泵送。泵送时料斗内应保持一定量的混凝土，不得吸空，当预计泵送间歇时间超过45min时应立即用压力水冲洗管内残留混凝土。混凝土输送泵应专人操作，接管、移管应专人指挥，润管用的砂浆不得浇筑至结构部位。

3.2.6连接柱外侧模板及支撑体系施工

3.2.6.1模板支撑体系施工工艺要点

1)用于建筑物平移后新旧结构柱连接的模板体系支设在平移后建筑物原结构柱下方，原结构柱固定连接在托盘梁上，并且原结构柱的下端超出托盘梁的底面。原结构柱的底面由两个斜面拼接而成，每个斜面由中间向侧边逐渐向上倾斜。托盘梁的下方设置有筏板、滑道梁和步履行走装置，如图6所示。

图6 平移后建筑物原结构柱下方结构

2)模板体系包括有模板面板、进料通道、支撑件、次楞、主楞、压角板(见图7)。模板面板有4块，分别设置在待浇筑的新结构柱四周侧面，并且模板面板的上端与原结构柱的下端搭接；在模板面板的上部开设有进料口，进料通道安装在模板面板的外侧面上、对应进料口的位置处，并且进料通道由内而外逐渐向上倾斜。

图7 模板体系立体结构

3)支撑件包括支撑杆和托块；支撑杆支设在进料通道的下方，并且支撑杆的上端与进料通道之间留有间距。托块垫设在进料通道与支撑杆之间的间隙中，并且托块的顶面与进料通道底面相贴合。进料通道水平投影长度为25～35cm，竖向投影长度为5～10cm。

4)压角板沿着模板面板的底部边缘压设在模板面板外侧，防止混凝土浇筑时底部漏浆。

5)次楞沿水平向平行间隔压设在模板面板的外侧面，并且次楞的下端支撑在压角板上；次楞为木方或者方钢制成，且相邻次楞间距为150～300mm。

6)主楞沿竖向平行间隔压设在次楞外侧，且主楞与次楞之间可拆卸连接。主楞为木方或者方钢制成，且相邻主楞间距为400～600mm；最上部的主楞与模板面板顶端间距为150～250mm；最下部的主楞与模板面板的底端间距为150～250mm。

3.2.6.2模板拆除

1)工艺流程

拆除拉杆或斜撑→自上而下拆除柱箍→拆除部分竖肋→模板及配件运输维护。

2)柱模板拆除时，要从上口向外侧轻击和轻撬，使模板松动，要适当加设临时支撑，以防柱子模板倾倒伤人。

3)拆除时应注意墙柱构件边角，不应用力过度或使用重物撞击，避免造成墙柱缺棱掉角。

3.2.7连接柱混凝土浇筑

3.2.7.1作业条件

1)检查模板是否封严，柱模加固是否牢固可靠，符合要求。

2)钢筋内部杂物和钢筋本身应清理干净，模板内已经清理干净。

3)混凝土泵工作正常，振捣器要提前检查，确保正常使用。各种计量器具、试验器具均应在检校有效期内。

4)检查电源线路，做好照明准备。

5)混凝土试配通知单已经收到，所有材料检验合格，浇灌申请已批准。

3.2.7.2工艺流程

工艺流程：混凝土配制、搅拌→现场检验→浇筑→振捣→养护→拆模。

3.2.7.3混凝土搅拌要求

1)搅拌混凝土前，宜将搅拌筒充分润滑。在全部混凝土卸出之前不得再投入拌合料，更不得采取边出料边进料的方法进行搅拌。

2)混凝土搅拌中必须严格控制水灰比和坍落度，未经试验人员同意严禁随意加减用水量。

3)混凝土搅拌的装料顺序应为石子→水泥→砂，当有外加剂时应为石子→水泥→砂→外加剂。

3.2.7.4工艺要点

1)原材各项性能应符合要求，并带有出厂合格证及复试报告，并对每次自拌混凝土进行坍落度、扩展度检验，经现场试验后确定坍落度为200±30mm，扩展度为450～550mm为宜。

2)主站房新旧连接短柱混凝土一次浇筑成型，混凝土浇筑至中部两侧喇叭口顶后，及时用预先制作好的封口板封死中部喇叭口，然后继续浇筑至柱顶。混凝土采用自拌C45自密实混凝土，如图8所示。

图8 混凝土分次浇筑示意

3)浇筑前需将柱内绑扎丝、铁钉、杂物等清理干净，然后用水湿润模板。

4)不得随意留置施工缝，应按施工方案要求留置。为保证结构整体性，混凝土应连续浇筑，不留或少留施工缝。墙体连续进行浇筑，间隔时间不超过2h。接槎处应加强振捣密实，浇筑过程中随时清理落地灰。

5)墙柱混凝土浇筑时，应从观察口观察混凝土是否振捣密实，并应注意观察柱模上口是否出现溢浆，四周溢浆且观察口浆满时，应先暂停浇筑，待振捣棒进行振捣之后，再次进行浇筑，直到从出料口和排气口能明显观察到混凝土振捣时无下降且四周溢浆为止，并在浇筑完后1h内，派专人巡查已浇筑完的墙柱是否发生沉降，如出现沉降应马上进行混凝土补足。

6)振捣时振捣棒从进料口及其他振捣口插入，快插慢拔。振捣时间以观察混凝土表面无气泡、混凝土不再下沉、表面泛浆为准。振捣上层时振捣棒插入下层混凝土约50mm交叉振捣，确保混凝土振捣后无隔离层。振捣棒振捣时应尽量避免碰撞钢筋、模板、预埋件等。

7)浇筑混凝土的过程中派专人看护模板，发现模板变形、位移时立即停止浇筑，并在已浇筑的混凝土终凝前修整完好，再继续浇筑。

8)对每根新旧连接框架柱进行强度检验，每根框架柱龄期达到28d时进行回弹检测并记录。

9)混凝土养护 ①本部位混凝土养护采用带模养护及覆盖与喷水相结合两种方式，浇筑完新旧框架柱连接部位后，带模养护3d经过监理同意方可拆模，拆模后用薄膜覆盖并喷水养护；②在浇筑完毕后的12h内对混凝土进行覆盖并保湿养护；③养护时间不得少于14d。

3.2.7.5注意事项

1)浇筑混凝土时应严格控制振捣间距、深度和浇筑厚度，不得漏振。混凝土扩展度要符合要求，模板应严密不漏浆。模板上要均匀涂刷脱模剂，拆模不能过早,防止麻面。

2)浇筑完混凝土后要在12h内进行养护。

3)混凝土入模前必须检验坍落度，不合格的应按经监理同意的方法添加外加剂，并由专业人员添加，其他人不得添加。严禁随意加水，不合格混凝土严禁入模。

3.2.7.6缺陷修补措施

1)产生的原因 ①因主站房平移托盘梁及下滑道梁未拆除，造成浇筑空间狭小，混凝土浇筑不便；②因主站房平移托盘梁未拆除，且托盘梁底至浇筑高度只余20cm，导致框架柱模板需做出斜口至托盘梁外侧，斜口过长且空间狭小不利于振捣。

2)处理措施 ①先将孔洞凿去松散部分，使其形成规则形状；②用钢丝刷将破损处的尘土、碎屑清除；③用压缩空气吹干净修补面；④用水冲洗修补面，使修补面周边混凝土充分湿润；⑤使用SCS加固型灌浆料修补，振捣、压实、抹平。

3.2.8连接柱超声波无损检测

为了确保连接结构的强度及混凝土结合面的完整性，除进行混凝土强度回弹法检测外，还对其进行超声波检测。检测前，在抽检构件检测范围内布置100mm×100mm网格线，检测时以网格交点对称布置水平或斜测点，对构件内部混凝土进行检测。

超声波法采用ZBL-U520型非金属超声波检测仪，混凝土完整性根据超声波波幅、波形及声速值综合推定。最终得出所有检测连接柱的声学参数均在正常范围内波动，未见异常，新旧混凝土结合面基本完整。

4 结语

平移技术在国内已经有很多工程实例，对于部分小型建筑物，如古建筑、民用建筑等只需将建筑物同基础一同平移至新基础上即可，而对于体量大的公共建筑，很难采用同基础一同平移的方式，而是采用从基础以上局部进行平移。采用的托盘梁设计是众多类似工程的选择，如福建濠景大厦旋转移位工程、后溪长途汽车站平移工程等。托盘梁设计既要考虑结构安全性，又要考虑经济合理性，因此设计的高度一般非常低，极不利于后期就位连接。本次采用的冷挤压套筒连接方法综合考量了规范要求和现场条件，连接强度满足要求，过程先进、合理、经济可行。采用自密实混凝土不需要振捣，避免了在施工过程中漏振、过振等因素以及配筋密集、结构形式复杂等不利因素。采用的新型模板体系搭设方法简单，并且在后期浇筑混凝土的过程中，施工方便，解决了由于空间狭小引起的混凝土施工难度大的问题，确保了连接质量。