浅谈混凝土现浇施工技术在EPC模式下高大山体护坡工程中的应用

傅黄秉 项俊杰 柏星

浙江省建工集团有限责任公司 浙江 杭州 310012

引言

本工程作为重点重大工程，工期是主要制约因素之一。本工程较为特殊，在原矿坑修建百年保藏库工程，并依附山体断面进行山体修复，国内尚未有此施工经验。保藏库工程与山体护坡工程相互独立，按传统先围护后施工结构主体的形式，必将拉长施工周期，无法按时完成工程的竣工。为解决护坡墙浇筑问题，加快施工进度，本文提出一种浇筑施工方法，下面正文将对提出施工技术方法详细展开叙述。

1 工程概况

中国国家版本馆杭州分馆，坐落位于杭州市余杭区瓶窑镇文润路1号。本文以工程中东矿区山体保藏库护坡墙结构为主要研究对象。东矿区内沿山体断面需要建造设计年限100年地下六层库房，支护山体危岩成为首要任务，设计以锚杆、锚索加钢筋混凝土护坡挡墙的系统性结构延山体走势对其进行支护，本文以其中的钢筋混凝土护坡挡墙施工技术工艺展开探讨，以护坡墙结构为主要研究对象[1]。

2 山体护坡工程特点难点

2.1 护坡施工难点

山势陡峭，坡体倾斜度最大近似90°，山体较高，坡体最大高度55.7m。护坡结构钢筋绑扎和混凝土的浇筑，按传统的支模架搭设方式，延山体做支模体系，是超高大支模架，架体展开跨度度344m，高度最大55.7m，支模体系体量巨大，且护坡墙结构模板加固困难、混凝土浇筑问题难以攻克，无法施工。

2.2 项目工期特点

本工程建筑面103120m2，开工日期2020年8月1日，计划竣工日期2022年1月25日，合同总工期566日历天。在此工期内山体库结构及山体库护坡结构及山体回填修复工程量巨大，工期紧张。

3 设计浇筑方案

3.1 提出及确定施工方法

为解决护坡墙施工浇筑技术问题，现场EPC工程总承包结合现场提出多种施工作业方法，有搭设高大支模架先行施工护坡结构完成后再行施工库房主体结构，有库房主体先行施工预埋型钢作悬挑托架[2]，库房主体施工完成后再行施工护坡结构，但是都没有解决根本上施工时间的问题。最终确定库房结构楼层板延伸入护坡结构（图1），库房结构领先坡体结构一层浇筑，库房结构外墙作为对撑坡体支模体系的支承点，为山体库房与护坡墙体相互结合同步协同施工的方法。此方案可同步施工库房结构与护坡墙体结构。结构领先于护坡墙体一层浇筑，待书库结构强度达到后浇筑低一层的护坡墙结构，楼层处空腔板可作为上一层护坡结构的工作面搭设对撑支模体系，也可后期辅助永久对撑山体护坡墙结构。

图1 优化结构设计

3.2 浇筑施工工艺

库房B6层（库房结构为地下六层）绑扎墙柱钢筋→搭设B5支模架→B5层绑扎梁板钢筋→浇筑B5层结构梁板（包括空腔延伸板）→绑扎B6层护坡墙钢筋→B6层护坡墙侧模封板→对撑支模架体搭设→浇筑B6层护坡墙结构混凝土……其上以此类推，不一一列举。

施工前应先对坡面进行清除，清理危岩体保证施工安全，对于凸起的岩体应尽量凿除清理，利于浇筑混凝土。护坡墙采用泵送方式进行浇筑，对坡面岩腔浇筑时进行C35混凝土满灌处理。需要注意库房结构与空腔延伸盖板须领先山体护坡结构进行浇筑，待库房墙体结构与延伸楼板强度达到100%以上方可浇筑山体护坡结构，此时山体结构支模对撑体系为相对安全状态。

4 护坡工程模板支架对撑架体设计计算

4.1 护坡墙混凝土侧压力

新浇筑混凝土对模板侧压力的标准值可按GB50666-2011（1）中公式分别计算，在F=0.28γtβV½ （1）和F=γH （2）取其中较小值。其中γ=24kN/m³，t=25℃，V=0.8m/h，β1=1，β2=1，荷载分项系数取1.3，混凝土泵管下料产生的水平荷载2kN/m2，楼板钢筋自重取1.1 kN/m³。

Pm=F（1）×1.3=39.04 kN/m2。压头高度h=Pm/γ=1.626m。最大侧向压力为39.04×1kN/m=39.04kN/m。

因护坡墙实际是竖向贴牢崖壁，角度大于70°，甚至90°。因此墙体的荷载大部分竖直方向分力，所以不考虑护坡墙荷载。结构外墙弯矩M计算取护坡墙混凝土侧压力。对撑侧向弯矩的力M=QL²/8=39.04×5.4²/8=142.3kN·m。

4.2 支模架计算

护坡墙结构翻转90度可近似按无梁楼板模板支架计算模型，利用品茗安全计算软件计算护坡墙结构模板支架可按无梁楼板计算模型。在无梁楼板计算模型中，在护坡墙厚度取值1.3m（实际为800mm），且护坡结构与库房外墙结构间距为8m（均值）的情况下：承重架体用Φ48×3.2扣件式普通钢管搭设，搭设间距≤0.6m×0.6m，步距0.6m，支模体系计算模型可计算通过，杆件抗弯富余量充足。

4.3 结构侧墙对撑承载力验算

验算库房结构外墙对撑强度时结构外墙板承受的荷载按照线荷载均布考虑。库房结构外墙，配筋C16@200，高度5.4m，混凝土等级C30。每单位长度（m）侧墙截面的钢筋面积约为As=1139.2mm2，fy=360N/mm2。

取宽度1m的外墙板，b×h=1×240mm；外墙跨度取楼层高5.4m，即截面有效高度ho=5200mm。

q=1.1×[1.3×（（24+1.1）×1.2）+1.5×[（1+2）+0.6×N支i/（la×lb）]]=99.173kN/m2。外墙板承受的弯矩M=QL²/8=48.946×5.4²/8=178.3kN·m。

矩形截面相对受压区高度：

ξ=A s×f y/（α l×b×h o×f c m）=11 3 9.2×3 6 0/（1×240×5200×14.3）=0.022得到计算系数为：αs=ξ（1-0.5ξ）=0.022×（1-0.5×0.022）=0.022

按浇筑层混凝土强度达到100%设计强度时进行对撑支模，则可以即此时侧墙所能承受的最大弯矩

M1=αs×α1×b×ho2×fcm×100%=0.022×1×240×520 0×14.3×100%=392.6kN·m>M=178.3kN·m

结论：结构侧墙强度足以承受护坡墙浇筑侧压力的荷载。即护坡墙在结构厚度1.3m范围以下以及水平支撑长度8m以下可按上述无梁楼板参数搭设。

5 对撑架体搭设工艺施工技术

本层库房结构浇筑完成→调运钢筋至本层空腔板→绑扎钢筋→调运普通钢管、模板至本层空腔板→护坡墙侧模主次楞双钢管加固→侧模止水螺杆焊接→铺放垫木→对撑支模架立杆搭设→对撑支模架横杆搭设（由底至上搭设加固）→铺设方木→铺设顶板木胶合板→上层库房结构施工完成→浇筑本层护坡墙

对撑架体搭设要求：采用Φ48×3.2扣件式普通钢管搭设，空腔搭设间距≤0.6m×0.6m，步距0.6m。

护坡墙体为单侧模加固，侧模加固用双层双钢管加固，竖向双钢管间距≤300mm，横向双钢管间距≤450mm。加固止水螺栓M14间距≤450mm，长500mm，焊接于挡墙钢筋上以防浇筑护坡混凝土时模板上浮。

特殊措施：因现场山体走势较为复杂，存在护坡墙与结构墙之间宽度＞8m的情况，此类情况反提EPC设计单位复核，该处在原设计上变更增设结构墙体，此墙体构造为方便对撑护坡墙结构，减小对撑距离，增加结构安全系数，方便上述支模架搭设方案实施。

6 护坡挡墙钢筋工艺施工技术

护坡挡墙墙身钢筋规格采用C18@150mm双层双向布置，挡墙中C8@300×300护坡墙拉钩，墙体厚度800mm，每3m设置暗柱（截面800×400mm）、楼层相同标高处设暗梁（截面800×800mm）。山体坡面起伏较大，图纸上护坡墙体系统总厚度800mm，但现场坡体面落差大时存在最大处有近3～4m空腔，对于护坡墙侧模加固与浇筑混凝土都存在较大安全质量隐患，为解决该情况，控制挡墙混凝土总厚度，EPC单位优化，于坡体面起伏较大处，空腔部位处挡墙中做暗梁往内延伸，贴近岩壁处重新插暗柱与墙身钢筋（图2）。此措施是为不破坏护坡墙整体围护稳定性的情况下控制坡体总厚度，减小现浇混凝土浇筑时侧压力。

图2 控制护坡墙体混凝土结构总厚度措施

7 护坡工程浇筑

护坡结构混凝土浇筑为分层多点连续浇筑，避免同个点下灌对护坡结构单侧模形成集中应力，不利于支模体系安全。分层浇筑间隔时间不超45min，高度不超过0.3m。浇筑期间采取振捣措施，振捣棒下插振捣，快插慢拔，浇筑过程技术人员跟踪控制质量，避免漏振与过振[3]。

8 结束语

本文通过EPC模式下的协同沟通设计优化，提出一种护坡墙结合库房一体施工的技术方法，使得护坡墙施工效率大大提升，且降低了综合造价，节省人工。通过此施工技术方法，有效稳固岩层坡体，消除安全隐患，加快施工进度，形成稳定的山体护坡结构工程，有效解决本工程护坡结构浇筑难，施工慢的问题，具有较好的社会和经济效益成果。