建筑物下地铁车辆段盖体变形缝处双柱同时施工关键技术

张昆珏 （中铁四局集团房地产公司，安徽 合肥 230022）

1 现状背景

目前国内地铁车辆段盖体变形缝处的两根框架柱施工方法主要分为两类：第一类是传统的“先后施工法”，先施工变形缝一侧的框架柱，施工另一侧框架柱时，由于定型钢模厚度大于变形缝宽度，所以采用泡沫板或者聚苯板填充变形缝充当单面模板，配合另外三面的定型钢模进行施工。采用这类方法施工的变形缝双柱，变形缝填充物易受挤压产生不规律变形，框架柱混凝土成型效果差，而且采用化学溶剂拆除聚苯板时会污染柱子表面。第二种是“同时施工法”，变形缝两侧框架柱同时绑扎钢筋，同时支设模板，变形缝处采用木模板，模板中间设方木支撑，两侧框架柱同时浇筑混凝土。采用这类方法，框架柱成型质量得以有效控制，但模板支设难度大，且混凝土浇筑完成后，变形缝处木模板和方木不易取出。

2 工程概况

该车辆段总征地面积约41.48ha，总建筑面积约168738.9m2。上盖后期将进行上盖商业开发，需预留上盖建筑条件。该车辆段是当地轨道交通A型车的第二个大架修基地，设计停车能力为36列位、双周检/三月检4列位、大/架修3列位、定修2列位、临修、静调、吹扫及镟轮线各1列位。

该车辆段上盖盖体投影面积218600m2。盖体变形缝处均为2个及以上框架柱，变形缝宽度150mm，框架柱截面尺寸1400mm×1400mm，高度9.5m。

3 施工工艺流程

变形缝处双柱施工时，同时绑扎双柱钢筋，然后支设模板，双柱外模板采用定型钢模拼装成一个整体，内模采用采用2cm厚木模板。再把板状气垫插入到两块相邻内模板间的缝隙里，充气达到预定气压后，双柱同时分层浇筑混凝土。拆模时，放出气垫内气体，取出内模板。

工艺流程：施工准备→脚手架搭设→柱筋绑扎→模板安装、放入气垫→气垫充气→混凝土浇筑→气垫放气、模板拆除→整体吊装脚手架至下一个变形缝双柱处。

4 施工过程控制要点

4.1 施工准备

施工准备期间，预制用于双柱长方体形整体钢模板，整体钢模板由两个长边方向的侧模板和两个短边方向的端模板构成。在侧模板的内侧面中心线两侧对称设置两个用于固定内模板的限位装置，以限定内模板的位置，限位装置外边间距110mm。

图1 定型钢模预制，限位装置预留

加工两个框架柱之间的内模板，采用2cm厚木模板，并沿长边中心线方向断开，断开处通过合页连接，便于后期内模拆除。

4.2 脚手架搭设

基础施工完成后，回填压实，开始搭设框架柱施工脚手架，脚手架按照1.2m间距进行搭设，顶端按照空心孔尺寸进行搭设。脚手架搭设高度以高出柱顶标高1.0m～1.5m为准。该脚手架搭设一次，然后待柱子施工完成后整体吊装到下一个变形缝双柱处继续使用。该车辆段采用高强承插式盘扣支撑架体系，搭拆简便，稳定性好。

图2 脚手架搭设

4.3 柱筋绑扎

同时绑扎变形缝两侧框架柱的钢筋，在最外侧钢筋外表面均匀设置保护层垫块。

4.4 模板安装、放入气垫

①模板安装前，将模板与混凝土接触的面满刷脱模剂。

②首先安装双柱长边方向单侧的钢模板，然后安装双柱短边方向的两块端模板，将该侧模板的两侧边缘与两块端模板相连接。再安装内部木模板，根据长边方向单侧模板上的内模限位装置，将木模板从长边方向尚未安装模板的一侧推入，分别插入限位装置内，将整体钢模分成2个框架柱和1个变形缝共计3个独立的空间。

图3 模板安装，放入气垫

③将一块充入少量空气板状气垫放入两块内模板之间的空隙中。

④安装双柱长边方向另一侧的钢模板，同时让两块木模板的外边缘分别插入该侧模板上的限位装置内，然后用卡扣固定，最后将该侧模板的两侧边缘与两块端模板相连接。

4.5 气垫充气

将变形缝内板状气垫充满气，充气气压通过计算确定，确保能够支撑两边木模板。以该车辆段工程为例，计算充气气压：

4.5.1 计算参数

框架柱边长（mm）：1400×1400；

框架柱的计算高度（mm）：8000；

混凝土重力密度 γc（kN/m3）：24；

新浇混凝土初凝时间t0（h）：4；

外加剂影响修正系数β1：1；

混凝土坍落度影响修正系数β2：1.15；

混凝土浇筑速度 V（m/h）：2.5；

混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度 H（m）：3；

倾倒混凝土时对垂直面模板荷载标准值Q3k(kN/m2)：2；

4.5.2 新浇混凝土对模板的侧压力标准值G4k

4.5.3 承载能力极限状态设计值S承

4.5.4 正常使用极限状态设计值

S正=G4k=30.4kN/m2

4.5.5 面板验算

①面板类型：木模板；

②面板厚度t（mm）：20；

③面板宽度 b（mm）：150；

④面板长度（mm）：1400；

⑤面板截面惯性矩I（cm4）：33.75；

⑥面板截面抵抗矩W（cm3）：22.5；

⑦面板抗弯强度设计值[f]（N/mm2）：15.44；

⑧面板弹性模量 E（N/mm2）；9350；

⑨单块面板一端悬臂长（mm）：250；

4.5.6 充气模强度验算

4.5.6 充气模挠度计算

经过计算，气垫气压加到40kPa，即可支撑起两边木模板。

4.6 混凝土浇筑

同时浇筑变形缝双柱混凝土，同时控制浇筑速度，保持两个空间内的混凝土高度同比例升高。随着混凝土高度的升高，加大气垫内的气压，保证内模板的稳定性。

4.7 气垫放气、模板拆除

待双柱混凝土凝固并达到设计强度后，先拆除整体钢模板，然后放出气垫内气体，取出气垫。最后从缝隙两端拆除内模板，必要时可以将合页拉断，至此同时完成盖体变形缝处的双柱施工。

5 施工成效

该车辆段盖体变形缝处双柱施工时，一方面利用板状气垫填充变形缝，充气后保证内模板的稳定；一方面利用双柱同时同速度浇筑混凝土时对模板的侧压力相等进行相互支撑。该方法简化了施工工序，缩短了施工工期；放出气体后的气垫可以轻松取出重复利用，内模板拆模方便；拆模后的框架柱表面平整，变形缝位置精确，均不需要做后期处理。采用该方法，简便有效地保证了该车辆段盖体变形缝处双柱的施工质量和表面观感，对类似工程施工具有一定借鉴作用。