大同南站清水混凝土双胞胎柱施工工艺

刘 军 尹韶哲 李治国

1. 中铁建工集团西南分公司 贵州 贵阳 550002；2. 中铁建工集团有限公司 北京 100160

1 工程概况

大同至张家口高速铁路位于华北北部，贯通晋北和冀北地区。其中，大同南站由站房、站台风雨棚（跨线雨棚）以及旅客地道3部分组成，采用4站台面9线式布置，其中基本站台1座，长450 m、高1.25 m、宽15.0 m；岛式中间站台3座，长450 m、高1.25 m、宽11.5 m；共设置9线，其中正线共计2条（Ⅳ、Ⅴ道），线间距分别为6.5、5.0 m；车站设置宽12 m出站地道1座，宽5 m行包物流地道1座；预留1条宽8 m的城市南北连通地道。同时车站东端新设动车存车场，用于预留动车。

2 清水混凝土双胞胎柱概况

大同南站高架厅首层顶板之间存在宽100 mm的施工缝，为满足整体结构的强度、刚度及稳定性要求，同时满足伸缩缝需要，将支撑柱体分为两部分分别支撑首层平面板，形成清水混凝土双胞胎柱（图1）。双胞胎柱共计6个，呈水平直线分布在高架厅北侧，以高架厅东西走向中线为基准，左右各3个对称布置。3个构造柱间距为18 m。双胞胎柱的柱高统一为9.1 m，属于超高型清水混凝土柱，须进行分层分段浇筑施工。

图1 清水混凝土双胞胎柱

3 清水混凝土双胞胎柱深化设计

根据设计师的意图进行图纸深化设计。蝉缝及螺栓孔的位置需根据施工规范要求、现场实际情况，征求设计意见完成深化[1-2]，并经设计及监理最终认可后方可施工。清水柱与楼板蝉缝、柱子螺栓孔的排布原则为：横向蝉缝与螺栓孔需水平交圈在同一标高上，且横平竖直（图2、图3）。

4 清水混凝土双胞胎柱模板加固

4.1 柱体清水模板加固

图2 双胞胎柱截面尺寸

图3 高架厅支撑柱排版展开示意

高架区柱子尺寸为1 400 mm（长）×2 600 mm（宽），其四角均为R300 mm的圆形倒角。针对此种状况，经过探讨分析，专门定制R300 mm的1/4圆柱模，根据模板的厚度与几字梁的宽度加工背楞板与圆柱模紧密贴合做成一个加固盒[3-5]。加固体系分为3层：第1层为几字梁型钢（几字梁型钢布置间距不应超过150 mm），用长16 mm的自攻螺丝把几字梁型钢与清水模板连接在一起（自攻螺丝长度不得超过模板的厚度，不得穿透清水模板，不然会在混凝土表面留下钉眼）；第2层为C型钢主背楞；第3层为φ48 mm×3.5 mm钢管加固，用直径16 mm的螺杆加蝴蝶卡、80 mm×80 mm×105 mm的垫片加双螺帽锁紧，螺杆间距为600 mm×600 mm（图4～图5）。

图4 矩形柱加固平面

图5 2 600 mm×1 400 mm矩形柱加固立面

阳角部位的模板为相互搭接，为防止水泥浆从阳角接缝处渗出失水，模板面的结合处需贴上双面胶条，斜拉螺杆45°水平均匀对拉，以防角部胀模漏浆。阳角模板安装时，挡头板加固铁钉不宜完全钉入模板，需留出约1 cm，方便拆模。图6为清水墙阳角加固节点，图7为清水双胞胎柱阳角加固节点。

图6 清水墙阳角加固节点

图7 双胞胎柱阳角加固

为使梁板接缝处阴角方正，阴角模板需45°倒边切割，粘贴双面胶条。阴角模板安装时使用角铁完全加固，保证阴角顺直无错位。本工程角模角度为90°，为保证阴角模板的稳定性，保证角模不变形、接缝不漏浆，采用组拼成形角模，角模面板拼接采用斜口连接（图8、图9）。

图8 阴角加固节点一

图9 阴角加固节点二

4.2 清水柱的施工接缝处理

高架厅双胞胎柱施工时与脚手架相连，使用泡沫胶条粘贴在接缝处，不能出现漏浆现象。在柱头模板与梁板相接时对模板进行45°倒角，使用角铁连接阴角模板[6-8]。由于双胞胎柱头部位钢筋密集，混凝土振捣不便，故在浇筑之前需提前看好振捣位置，并预留钢管，将混凝土振捣棒顺着钢管向下振捣，保证柱头根部接缝位置无缺陷，如图10所示。

图10 双胞胎柱柱头接缝加固节点

4.3 预埋线盒安装

若预埋件要与清水墙面平，则将预埋件定位、加固好后在预埋件上粘贴胶条，与清水混凝土模板粘贴，确保不漏浆、不失水。线盒预埋件安装时，使用自攻螺丝将线盒四角与附加盖板固定于模板面，附加盖板也需涂刷清漆，防止吸水，影响成品效果（图11）。

图11 线盒预埋节点

5 双胞胎柱清水混凝土控制要点

5.1 清水混凝土原材料的选择

双胞胎柱采用预拌混凝土，清水混凝土配合比必须经过多次试配确定，确保混凝土的和易性（流动性），保证色泽均匀、无气泡[9-11]。坍落度要求为180～190 mm，扩展度要求为450～550 mm，无离析泌水现象，初凝时间控制3～4 h。

同时，混凝土的外观质感、工作性能、力学性能、耐久性能及颜色等，也必须进行控制，以确保达到设计及业主的要求。

1）清水混凝土必须满足《预防混凝土工程碱集料反应技术管理规定》，对于Ⅱ类工程，应使用B类低碱活性集料配制混凝土。

2）采用普通硅酸盐水泥（低水化热）。

3）采用5～25 mm连续级配碎卵石，针片状颗粒的质量分数≤10%，含泥量（质量分数）＜1%，泥块的质量分数＜0.5%；采用中砂，含泥量（质量分数）＜3%，泥块的质量分数＜1%，通过0.315 mm筛孔的砂的质量分数应≥15%。

4）搅拌用水采用自来水。

5.2 双胞胎柱清水混凝土配合比

本项目混凝土要求坍落度为180～190 mm，扩展度为450～550 mm，故需要在满足强度要求的前提下，应尽量减小水灰比，尤其是清水混凝土部分，较大的水灰比将会形成水纹，甚至出现泌水离析现象，影响表观质量。现场派专人对混凝土的坍落度进行测试，对于坍落度不符合要求的混凝土，坚决要求退场。

在设计计算后，确定初始的试验配合比，而后开始试验样板浇筑，并进行效果对比，经过多次试验，从而得到最优的混凝土配合比。

5.3 清水混凝土特殊要求

1）搅拌清水混凝土时，应采用强制式搅拌设备，每次搅拌时间宜比普通混凝土延长20～30 s。

2）同一视觉范围内所有清水混凝土拌和物的制备环境、技术参数应一致。

3）制备成的清水混凝土拌和物工作性能应稳定，且无泌水离析现象，90 min的坍落度经时损失值小于30 mm。

4）清水混凝土拌和物的运输宜采用专用运输车，装料前容器内应清洁、无积水。

5）清水混凝土拌和物从搅拌站拌和结束到入模的时间不宜超过90 min，严禁添加配合比以外的外用水及外加剂。

6）进入现场的清水混凝土经坍落度试验后其数值应满足预定要求，无离析泌水现象。

6 结语

大同南站高架厅采用清水混凝土双胞胎柱，不仅在结构上保证了高架厅上部建筑的稳定性，而且清水的效果使其造型美观、质感细腻。

本文对清水混凝土双胞胎柱的深化设计及清水模板加固技术进行了研究，总结了清水混凝土双胞胎柱的模板加固、柱体施工缝处理及预埋件安装等工艺。同时，对大同南站清水混凝土工程实施时的原材料要求、配合比设计等关键技术进行了阐述，以期为后续类似工程的施工提供借鉴。