地铁车辆段高强度清水混凝土立柱施工质量控制研究

吕荣山

（中铁十四局隧道工程有限公司，山东 济南 250000）

0 引言

地铁车辆段是地铁线路的管理中心，主要用于地铁停靠、检修、保养、运行等。根据地铁发展要求，车辆段内建筑担负的功能也越来越多，使得车辆段建筑结构越来越复杂，在设计和施工方面增加了难度。钢筋混凝土框架结构具有内部空间大、布置灵活的优势，同时结构自身重量较小，因此其被广泛应用于地铁车辆段。大体积高强度框架柱是地铁车辆段框架结构的主要构件，承受主体上部结构传来的荷载，对于上部结构的稳定发挥着重要作用。清水混凝土是特殊混凝土，具有“绿色、环保、经济”的优点，已广泛应用于地铁施工中。在地铁施工中，C35~C50清水混凝土较为常见，深圳地铁16号线田心车辆段框架柱根据设计要求采用C60高强度清水混凝土，其体积大、施工标准高、验收要求严格。本文根据现场施工经验，以深圳地铁16号线田心车辆段联合检修库框架柱施工为例，从高强度清水混凝土配比、标准、工艺等角度对框架柱施工质量控制进行分析，为类似工程提供经验。

1 工程应用

田心车辆段位于兰田路以南，金田路以北，规划聚龙路以东的地块内。其中田心车辆段联合检修库长323.6m，宽145.8m，结构采用钢筋混凝土框架结构（见图1）。检修库首层层高13.8m，上盖预留开发条件，含上盖开发建筑总高不大于50m。联合检修库框架柱尺寸1.8m×1.8m，局部框架柱设置有单侧或者双侧牛腿。

图1 联合检修库框架实体结构

2 质量控制要点

混凝土立柱表面质量控制是施工质量控制的重点，特别是构件表面色泽，必须达到色泽均匀，减少表面色泽差距，且表面须光滑平整、无蜂窝麻面、破损缺角。其质量控制要点包括混凝土配比、模板加工和混凝土浇筑、选择有效的立柱保护涂剂、混凝土拌合站拌制管理等。

2.1 混凝土配比

严把混凝土原材关，从材料源头控制混凝土质量；在混凝土配比确定过程中，严格按照试验程序做好试配，准确确定混凝土的坍落度，保证混凝土的工作性能、强度及耐久性。

2.2 模板加工和混凝土浇筑

根据设计要求，确定立柱尺寸，选取优质模板。田心车辆段立柱选用定形钢模，节段安装，模板表面涂刷脱模剂，把握好模板加工的细节处理；严格按照施工要求做好运输、浇筑、振捣、养护。

2.3 选择有效的立柱保护涂剂

立柱施工完成后，在后续施工及运营中，极易受到外界因素污染及破坏，选用透明保护剂是保护立柱表面的有效措施。

2.4 混凝土拌合站拌制管理

因清水混凝土要求较高，在生产过程中，应增设专用生产线，防止与其他标号混凝土混合，造成材料的污染；项目部指定试验人员进场盯控生产过程。

3 质量控制技术

3.1 高强度清水混凝土试配技术

3.1.1 原材要求

（1）水泥。在生产过程中，选用同一厂家，同一品牌，同一强度，且等级不小于42.5的普通硅酸盐水泥。

（2）粗、细骨料。粗细骨料应产自同一地区，且符合国家现行标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015、《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011的要求。

（3）掺合料。掺合料级别相同，同一品牌，不含杂物，符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015、《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011的规定。

（4）外加剂。因体积较大，须保证混凝土的流动性和密实性，因此选择保证用水量，高效减水剂对于减少用水量效果显著。

3.1.2 试配技术

高强度清水混凝土使用前，需要试验室试配确定，合格后投入使用。试配主要确定以下技术指标：

（1）根据试配试件，确定混凝土构件表面颜色、质量；

（2）混凝土配比的优化需要保证材料用量最少，且保证混凝土耐久性；

（3）粗骨料氯离子含量不超过0.02%，并要保证抗腐和耐久；

（4）在配置时，需比设计强度大一标号，保证坍落度在130~170mm，损失率不超过10%；

（5）水胶比大于0.25且不超过0.45，每方水泥用量不超过470kg，用砂不大于42%且不小于34%；

（6）同构件同配合比。根据设计及规范要求，按照试验室试验数据，现场不断改进，确定田心车辆段立柱高强度清水混凝土配合比。

表1 田心车辆段立柱高强清水混凝土配合比

3.2 高强度清水混凝土施工控制技术

3.2.1 模板控制

联合检修库框架柱1.8m×1.8m采用钢模板浇筑。钢模板采用6mm厚钢板做面板，竖肋10#槽钢，背楞双12#槽钢，法兰12mm×100mm钢板；竖肋间距300mm，背肋间距800mm，连接孔间距200mm；模板连接采用M20×60螺栓连接，拉杆采用Φ20精轧螺纹钢。模板外侧设缆风绳于柱模板顶部，柱模板支撑互成整体、验收合格后浇筑[1]。混凝土浇筑设备与管道下方支撑架均单独采取加固措施，不与模板支架连接。支架内人员上下、水平通道与操作平台，应采取水平、临边的防护措施、用电防火与防雷接地措施，确保满足相关安全规范与现场环境要求。

（1）根据设计大体积要求，并要保证立柱的清水效果，项目部制定专业设计、生产及安装模板厂家，分节设计、拼节安装；图2、图3为车辆段立柱模板设计图。

图2 框架柱钢模板平面图

图3 框架柱钢模板侧面图

（2）立柱设计对于钢模板的各项要求较高，主要包括刚度、强度、内面板厚度及平整度、错接拼缝的顺直度、加固螺栓等。设计完成后，需现场试拼接，拼接成功后才能投入现场。田心车辆段现场采用6mm的钢模板（见图4），加强肋板厚度为8mm，错接宽度为5mm，错接拼缝宽度不超过2mm。加固螺栓调节幅度控制在10mm内[2]。

图4 框架柱钢模板

（3）应用脱模剂是保证立柱表面效果的有效措施，脱模后必须保证立柱表面无起皮、毛刺等缺陷。施工过程中，脱模剂的涂刷遍数、厚度、用量应严格按照规定要求。在施工前应进行试验，保证涂刷1h内内面板不出现聚集、滑落的现象。现场施工选用高效脱模剂，涂刷完成后立即安装，防止沾染尘土。

（4）强度满足要求后，拆除模板。拆除时，应做好模板保护，防止出现变形，以防后续施工时影响实体质量。

3.2.2 混凝土拌制及运输

混凝土施工时，选择专用生产线，并且拌制时间多于普通混凝土拌制时间20~30s；坍落度在130~170mm；采用专用泵车运输。

3.2.3 高强度清水混凝土浇筑工艺控制

清水混凝土施工时标准高，区别于普通混凝土施工，主要包括：浇筑前制作试块，对比上一组颜色，通过仪器检测符合要求后才可继续施工。高强度混凝土水泥用量较高，在运输过程中，和易性往往会造成一定的损失，所以在施工时应严格控制，主要包括：浇筑、振捣、养护。

（1）浇筑设备选型。为防止运输中造成的坍落度损失，现场选用高压泵车，避免了泵车堵管，同时减少了冷缝出现。

（2）浇筑和振捣。严格控制每次下料的高度和厚度，立柱混凝土下料采用串筒，混凝土厚度每层控制在300mm内，混凝土浇筑连续间隔时间不应超过2h。

振捣采用低频振捣器，每层振捣时要插入下层且深度不小于50mm，振捣过程中应防止振捣棒触碰钢模内面板，周边振捣时，振捣棒距离模板边缘距离控制在10cm，每次振捣时间控制在2min以内。

（3）框架柱模板支设完成后，进行混凝土浇筑。浇筑前在根部先浇筑厚度不小于30mm的同等级砂浆，随后浇筑混凝土，振捣密实。并对浇筑时间进行有效控制，初凝不小于4h，终凝应短于8h。

3.2.4 高强度清水混凝土养护控制

（1）立柱强度满足要求后方可拆模，拆模后即可进行养护，保证立柱构件的外观及强度。

（2）拆模后，应在立柱表面涂刷养护剂，防止立柱表面暴露于空气中造成失水。涂刷后，在表面立即覆盖塑料薄膜进行养护（见图5），同时保护柱角不被破坏。混凝土养护时间不短于14d。

图5 拆模后的框架柱

3.3 框架柱质量

截止2020年底，田心车辆段已完成700根框架柱的施工，经现场检查，所有框架柱表面光泽、无色差、平整，无蜂窝、掉皮、孔洞；无漏浆、胀模，各项指标均达到地铁验收标准。

4 结束语

综上所述，高强度清水混凝土立柱施工存在一定的难度。其中，混凝土质量是施工质量控制的关键，不能忽视原材料、试配、模板、施工工艺及后期保护等任何一个环节。这些环节关系到钢筋工程、模板工程、混凝土工程质量控制的效果。总的来说，高强度清水混凝土立柱的施工不仅要保证框架柱一次浇筑成型，还要保证结构实体质量满足规范要求。这是类似工程不可忽视的经验。