地铁车站主体结构施工混凝土质量控制研究

2022-08-31吴洪博

科技创新导报 2022年7期

吴洪博

（中铁十二局集团第一工程有限公司陕西西安 710038）

1 工程概况

合肥市轨道交通6 号线一期土建工程，蜀山南站为地下2 层岛式车站，站台宽度11m。站间距分别为3.4km 和1.45km。车站中心路程SK11+881.175，主体规模507m×19.7m（净尺寸），站台中心位置顶板盖土3.6m，底板掩埋深度18.6m。车站共计4 个出入口、两组风亭和两个安全出口。

2 主体结构混凝土施工

2.1 施工准备

（1）正式开展混凝土浇筑作业时，应以规范为依据，检查和维修模板、钢筋、预埋件、预留孔位、防水层、止水带等，对模板尤其是挡头板要加强检查，禁止存在跑模问题。

（2）混凝土运输到施工场地，温度应控制在5～30℃，对入场混凝土罐车中的混凝土，应逐个进行坍塌度检查。

2.2 混凝土浇筑

（1）模板支护、钢筋原材及绑扎、预埋件检验需在混凝土浇筑之前进行，满足要求后便可开始浇筑。与此同时，将模板里的废弃物、泥沙、钢筋上的油渍等进行清理。

（2）从高处落下的混凝土自由浇筑高度，即料斗、溜槽、管柱桶等出料口到模板的高度控制在2m内。

（3）实施分层浇筑法时，各层混凝土的厚度不得大于振动杆长的1.25 倍。振动上层时，插入下一层约0.05m，以消灭两层间的接缝，下层混凝土有了初凝迹象，接下来振捣上层混凝土。混凝土的分层浇筑见图1。

图1 混凝土分层浇筑

（4）每个插入点的振动时间为20～30s，但应保持混凝土表面的平整，以表面砂浆为准，不再有明显下沉，不产生气泡。禁止将振捣器支撑在构架钢筋上，同时，避免与钢筋、芯管和预埋件发生触碰，也不宜在模板周围振动。

（5）混凝土振动选择内置振动棒进行振捣。使用内置振动棒时，要快速插入，缓慢拔出［1-2］，插入点应匀称排列，根据浇筑次序挨个向前移动，不能漏掉，同时要匀称振捣密实。振动时，振动杆水平移动距离为0.4m，密集加固区域的振捣棒移动间距加密为0.2～0.3m。

2.3 混凝土养护

混凝土浇筑作业完成后，应在12h内采取遮盖、洒水措施。防水混凝土养护期不得短于14d。养护用水的质量和搅拌混凝土一致。每天的洒水次数需保证混凝土表层时常在湿润状态较为合适，当温度＜5℃，禁止浇水。如果混凝土强度没有达到1.2MPa，严禁在上面踩踏或进行模板安装、支护作业。

2.4 注意事项

（1）在操作当中，安设专门人员将每车坍落度进行检验，并记录准确，将不达标的混凝土原路退回；混凝土试配件的采样、制作、养护、试验需满足施工规范的相关规则；振动需密实，不可有蜂窝、孔洞、外露钢筋、裂纹、夹渣等质量缺点；在梁和柱的连接处，因为钢筋的密度，应加强振动，以确保混凝土密实［3-4］，需要时，利用同一等级强度的细石混凝土进行浇筑，采取平板振动器或辅助手动振动，防止产生孔洞或者蜂窝等问题。

（2）加强板梁相交处和中间柱节点处的混凝土振动控制。梁处应从侧边进入振动，将钢筋聚集的节点通过Φ3.5cm的小振动杆进行振动，梁和板连接处可进行2 次振动，每处振动时间为20～30s，振动点为梅花形状，每个点振动在50cm之内。尤其要注意两条浇筑带连接位置一定要振动，不可漏掉。振动中禁止碰撞底模构造和各种预埋管道。

（3）混凝土表层的压光措施。表层成型后，通过木抹子进行抹平，排出剩余的水分，等到混凝土最终凝固后，脚踩上去不塌陷时，使用铁抹子进行抹平压光。手动抹平成型时，需将顶板混凝土上面铺设木板，施工人员踩在木板上进行作业，剩余工人不能在混凝土上面行动，避免留下脚印。

（4）在混凝土浇筑中，安排专门人员担负检验模板的工作，发现漏浆和跑模等情况，及早进行修复。

3 大体积混凝土施工

大容积混凝土是指最小截面尺寸＞1m 的混凝土结构，与一般的钢筋混凝土比较，其主要特点是构造厚、体型大、钢筋周密、项目因素繁复以及技术标准高等。本项目车站混凝土建设中，底板作业归属于大容积混凝土。

3.1 大体积混凝土控制概述

针对大容积混凝土，除了需符合一般混凝土的强度、硬度、整体性、持久性等规范以外，还要重视操作中控制变形裂纹的出现和延伸。由于项目条件复杂，施工情况不同，如何掌控裂缝的形成和延伸已经成为一个涉及结构理论、结构设计和施工技术的综合性技术问题。其形成的关键因素是在混凝土的强度中产生化学变化、干湿变化和温度变化，随着温度和混凝土收缩的变化，在结构内部和相互制约的效果下，发生温度及收缩应力，进而引起大容积混凝土裂纹的产生。

混凝土结构体的裂纹一般分为微观裂纹和宏观裂纹。前者的特征表现为不规则和不连贯，包括黏结裂缝、水泥石裂缝、骨料裂缝等形式；后者为肉眼可看见的，其由微观裂纹延展而产生。通常说的裂缝为宏观裂缝，属于有害裂纹，具体表现在：（1）表面裂纹。是在水泥水化初始时期，因为表面和内部之间不同的散热条件，内部温度高于表面温度，形成梯形温度差，造成内部压缩应力，表面形成拉应力，当它大于混凝土本身的抗拉强度后就出现了。（2）连贯裂缝。混凝土发展到一定强度后，温度逐步降低，此种温度差造成的变化和缺水产生的混凝土体积收缩变形，被外在约束效果形成拉应力，当超过混凝土自身的抗拉强度时，裂缝可能贯穿整个截面。

3.2 混凝土浇筑方案比选

为了控制表面裂纹的发展，避免贯穿裂纹的出现，可采取多种方式，例如，在设计上设置永久性伸缩缝，完善配筋，施工上设置加强带、后浇带，分段间隔浇筑，水平分层间歇施工等。考虑到本工程属于超长结构，只能在施工中采取措施，确保混凝土工程质量。设置加强带需增设钢丝网，更换混凝土配合比等工序较多，不便操作。设置后浇带是解决超长结构混凝土施工的传统且有效的方法，但施工缝多，工期较长，因此，本工程采用分段间隔浇筑方式。

3.3 大体积混凝土质量控制

3.3.1 根据实际情况制订方案

根据现场特征、搅拌站供货能力等现实状况拟订方案。结合现场实际情况，安排泵车，估算混凝土浇筑量。按照混凝土自身的特点，明确合适的跟进速度。按照所需购买适宜的振动机器，科学设置。按照项目结构特征，调节施工缝部位。根据整体施工速度计划，调整数据配置。经过比较选择，确定最后的优质浇筑措施。

3.3.2 加强检验

混凝土浇筑前，要进行各项检验，保证模板支护稳固，部位、标高、切面规格、预留拱度满足要求；钢筋尺寸、数量、装配部位、连接点、防护厚度符合规范标准，每种预埋固件、预留孔位部位精确；各个计量、振动、运输泵等机器正常运转；施工场地道路畅达、照明充沛、防冻防雨设施具备、消防安全方案就位、后勤保障准时；领导班子工作人员及施工人员采取责任制，分工明确。

3.3.3 做好施工管理

保证在混凝土浇筑中，管理人员现场指挥到位，技术骨干严格检验，施工人员具备高度责任感。通过合理组织施工，充足的人力、物力，保证人员、材料与机械设备充盈，实行“三检”制度，分工明确，现场定人、定岗、定职责、定奖罚，充分调动各级人员的工作热情，提高其质量安全意识。

3.3.4 控制好材料质量和混凝土配比

严格控制材料质量和混凝土配比。强化混凝土拌和站的质量管理，不仅要执行具体的技术交底任务，指出各项指标的详细标准外，还要安排专人到实际场地负责监管水泥的类型和使用数量、骨料的大小和质量、水利用率、混凝土拌和时间、出机温度、外加剂和添加剂的测定等。

3.3.5 严格控制混凝土成型温度

冬季施工时，根据最不利的情况，考虑施工时的环境温度，按照现场工作条件，明确合适的成型温度。考虑到混凝土在运输中有2℃左右的损耗（搅拌速度为2～4r/min，全部过程总转数＜300r），可通过控制混凝土出机温度来控制混凝土成型温度。

3.3.6 保证充足和准时的振动

采取行列式或交错顺序移动插入式振动杆，移动部位不超过其有效半径的1.5倍（通常在30～40cm），间隔模板不超过其有效半径的0.7倍。振动中需快插、慢拔，避免表面振动和下层混凝土分层和离析现象的产生，保证气泡成功冒出，并且可以填补冒出时形成的空隙。严格管控振动时间，一般来说每个点的振动时间为20～30s。分层浇筑过程中，各层浇筑厚度不大于振动杆杆长的1.25倍，且需要插进下层混凝土5～10cm，需注意的是，必须在下层混凝土刚凝固前进行上层混凝土浇筑。

3.3.7 浇筑控制

高性能混凝土施工方案必须在项目施工前制定。在高性能混凝土施工过程中，应严格根据施工方案进行浇筑作业，同时满足国家现行有关标准的规定。高性能混凝土采取泵送方式浇筑，采用高频振捣器振捣成型。混凝土泵送浇筑必须执行《混凝土泵送施工技术规程》（JGJ/T 10-2011）的相关规范，具体要求如下。

（1）混凝土浇筑过程中，必须加强现场浇筑组织及与预拌混凝土公司的混凝土输送调度，保证混凝土可续提供和泵送，并且符合指定浇筑范围内持续浇筑供应量的要求。

（2）混凝土下料口和混凝土浇筑面之间的自由落差不可超出2m，在保证混凝土不分层、不离析的条件下，最大落差不超过4m。

（3）夏季高温季节下的混凝土浇筑作业，应充分利用夜间时间进行施工。混凝土浇筑过程中，成型温度控制不超出30℃，寒冷的冬季，混凝土浇筑成型温度控制不小于12℃，并且采取覆盖塑料薄膜进行保温保湿。

（4）高性能混凝土应采取高频振捣器在垂直点进行浇筑和振捣。当混凝土有粘性时，应加密振捣点分布，并进行二次振捣作业。在浇筑混凝土初凝前，将振动运行的振动棒渐渐插入混凝土中，利用自身重力进行振动，振捣器拔出后，混凝土可自动闭合。需要时，采取混凝土平板振捣器将表层进行压实处理，以消除粗骨料和水平钢筋下部混凝土泌水产生的水和缝隙，加强混凝土与钢筋的结合力，增强混凝土的密实度，避免骨料自重下沉而引起的塑性变形，形成裂缝病害。

（5）混凝土搅拌后应在120min 内进行泵注，若混凝土输送时间超出指定时间或天气炎热时，由专业试验人员进行控制，通过试验验证技术措施，避免坍落度损失而导致泵送失效。

3.3.8 维护控制

（1）保湿保温维护。地铁车站主体组织大范围高性能混凝土浇筑后，特别是底板、中板和顶板，必须采取覆盖塑料薄膜进行保湿、保温及养护。当表面进行第二次振动、刮平时，应卷起薄膜进行操作，并在操作结束后及时覆盖薄膜，待混凝土终凝后，定期浇水养护的养护水和混凝土表面温差不大于15℃，混凝土保湿保温养护时间不得少于14d。

（2）温差控制。夏季高温季节中混凝土浇筑作业，应采取措施：待拌混凝土原料存放或堆放在凉爽的仓库或敞篷内；混凝土浇筑选择比白天温度相对低的夜晚进行施工；预拌混凝土站集中搅拌的混凝土应分别在搅拌点和浇筑点进行检测，以得知混凝土的出仓温度、浇筑时的成型温度等，混凝土浇筑时，严格控制成型温度不超出30℃，以及内部中心最高温度不高于75℃。寒冷的冬季进行混凝土浇筑时，通过塑料薄膜进行覆盖，起到保湿保温的养护作用［5-6］，混凝土内部中心温度和表层温差不超出25℃，表层温度和周边大气温差不大于20℃。