航站楼下穿高铁3m厚双曲渐变弧形顶板施工技术

航站楼下穿高铁3m厚双曲渐变弧形顶板施工技术

伍文杰1巩海周2石鹏2陈波林2

1.成都天府国际机场建设指挥部，成都，610041；2.中国建筑第八工程局有限公司西南分公司，成都，610041

[摘要]天府国际机场大铁工程咽喉区地下框架结构下穿机场航站楼和站前高架桥，结构上方有航站楼独立基础和高架桥桥墩，顶板设计为3m厚连跨拱形封闭框架结构。3m厚连跨渐变双曲弧形顶板单次混凝土浇筑方量高达7500m³、钢筋节点复杂、支撑体系要求高，结构线性渐变收缩，每个断面顶板弧度都不一样，施工难度非常大。项目通过技术攻关，采用BIM技术建模模拟钢筋复杂节点，计算分析模架受力情况，通过智慧监控实时监测混凝土浇筑时模架安全情况，智能喷淋养护大体积混凝土，确保了工程安全和实体质量，对未来类似工程的建设起到了技术引领的作用。

[关键词]超厚结构双曲渐变弧形BIM模拟智慧监控重型盘扣智能喷淋

1工程概况

大铁工程咽喉区隧道结构下穿机场航站楼指廊和站前高架桥，结构上方有指廊独立基础和高架桥桥墩，结构上方覆土厚度9.2m，结构承受荷载较大。高铁车站设计使用年限100年，结构宽度由19.3m单跨渐变至72.661m五连跨拱形封闭框架，采用C45P10高耐久混凝土。底板厚度1.8m，侧墙厚度2m，隔墙厚度1m，顶部拱顶中心厚度3m，局部梁厚5m。

2施工技术重难点

(1)架体的选择。顶板拱顶中心厚3米，属于超厚结构，设计一次性浇筑，荷载大，必须要采用可靠的支架体系和先进的技术措施，保证结构施工的安全。

(2)主龙骨选用。本工程属高铁车站咽喉区，结构宽度由72.661收缩至19.3m，顶板弧度都在不断变化，选择合适的主龙骨以及保证主龙骨和模架之间连接可靠，对施工的安全性和便捷性有很大的影响。

(3)复杂钢筋节点和钢筋支架施工。结构顶板结构尺寸大，钢筋排布密集，直径大、层数多，内插众多复杂航站楼结构柱脚、墙柱钢筋，对钢筋安装及钢筋支架施工提出了很高要求。

(4)大体积混凝土浇筑和养护。混凝土设计等级是C45P10，抗渗等级要求高，且施工场地狭小，作业单位多，相互干扰大，一次性连续浇筑7500m³，浇筑前合理的施工组织协调和采取必要严格的温控措施，才能保证混凝土施工质量。

3施工要点

3.1模架设计

结合工程结构特点，为保证渐混凝土浇筑过程中安全可靠，综合考虑，选用重型承插型盘扣式钢管支撑架，立杆采用Q345A的材质Φ60×3.2的规格。通过多次模拟计算，最终选定架体立杆按612×912×1500mm布设，主龙骨采用10#弯曲工字钢，间距和立杆纵向间距912mm保持一致，次龙骨采用8#槽钢，间距200，模板采用18mm厚木模板，可满足受力要求。弧形顶板拱顶中心高度厚3m，拱底腋角厚度3.37m，为保证施工安全，腋角位置进行加强，立杆横向间距调整为312mm，设置2根加强立杆。竖向斜杆满布设置，水平剪刀撑竖向布置3层，角度在45°~60°之间。

3.2模架施工

(1)架体搭设

模板支架立杆搭设位置应按专项施工方案放线确定，不得任意搭设，具体的搭设步骤及构造要求详见《建筑施工承插型盘扣件钢管支架安全技术规程》，此处不在赘述。

(2)主次龙骨安装

主龙骨采用弯曲10#工字钢，次龙骨采用8#槽钢，利用钢丝和主龙骨连接固定。模板选用18mm厚木模板，模板拼接缝处增加80×80方木。

3.3钢筋支架和钢筋安装施工

由于顶板上方有指廊独立基础和高架桥桥墩，上方覆土厚度9.2m，结构承受荷载较大。为保证结构受力均衡，钢筋排布非常密集，直径大、层数多，且内插众多复杂航站楼结构柱脚、墙柱钢筋。

通过计算，3m厚顶板钢筋支架采用型钢支撑，支架采用14#槽钢作为立柱，槽钢立柱纵横向间距1×1m，立杆下部立于底板下部垫层上，底座采用200×200×20mm厚钢板，顶部采用14#槽钢作为水平杆，水平杆纵横向间距2×2m，立杆之间纵横向布置φ28剪刀撑，每隔1m在底座上部设置φ36纵向扫地杆，以保证结构受力要求。

3.4高大模架系统智慧化监控

为避免事故发生的突然性所造成的生命和财产损失，项目采用智能监测的手段，引入高支模安全监测系统，提前对架体位移、沉降等进行实时监测，对超限监测参数进行自动报警，便于采取相应的应急措施。

高支模安全监测系统采用了新型数字化检测系统进行实时监测，具有监测范围全面、参数采集实时、监测管理直观和监测响应及时等优点。

自动监测系统由监测终端、传输终端、服务器、显示终端、报警系统等组成。该系统中运用的检测终端是实时监测支模架的整体稳定性，捕捉和收集支模架的稳定性数据，并将监测数据回传到数据处理中心进行数据处理分析。出现险情时做出预警判断，当达到报警时立即进行报警。

3.5大体积混凝土施工

（1）超厚顶板混凝土浇筑

混凝土浇筑采用“一个坡度斜面分层、薄层浇筑、循环推进、一次到顶”的浇筑方法，按1:6坡度自然流淌，每层控制在50cm厚左右，每层覆盖幅度控制在10～15m左右，下一层混凝土初凝前将上一层混凝土浇筑完毕，混凝土振捣后产生的泌水沿浇灌混凝土斜坡排走，保证混凝土的质量。混凝土振捣采用φ50插入式振捣器振捣，在浇筑上一层混凝土时候，将振捣器插入下一层混凝土5cm左右以便形成整体，振动机插入点的间距1m左右，并做到快插慢拔，人工抹面。

在混凝土浇筑最后阶段，适当减小水灰比，将顶层砂浆去掉，同时在面层混凝土浇筑4~5小时左右，用刮尺将混凝土表面收成弧形，再用木蟹打磨压实，以闭合收水产生的裂缝。

（2）混凝土测温及降温养护

混凝土浇筑完成后顶板覆盖保温土工布。当超厚顶板体内部温度为大于70°C时或由于混凝土内部温度过高造成温差梯度大于25°C时，启动冷却降温系统，冷却水温度比混凝土内部中心温度低20±2°C。实施监控每日降温速率，出水温度与进水温度之差控制在6℃以内，降温速率不大于2℃/d，且不大于1℃/4h。当混凝土中心温度低于70°C且混凝土温差梯度连续3天低于规范标准值25℃时，可停止循环水降温，正常情况下一般为10d左右。冷却循环水停止后，用大体积混凝土同配合比的水泥砂浆将循环水管灌实。

结构混凝土浇筑后，如因特殊原因，出现冷却水管不能及时通水或中断后再通水的情况，为避免冷却水突然对内部混凝土造成冷击，采取电热管加热或加冰降温的措施，以保证冷却水与混凝土内部的温差不超过20℃。

为确保混凝土养护成型质量，设置智能喷淋养护系统。养护所采用的喷头喷洒半径取5m，标准养护区域内布置25个喷头。

4结束语

在大跨度3m厚双曲渐变弧形顶板施工过程中，根据设计要求和结构特点采用安全高支模架体和合适龙骨模板，养护拆模后顶板底面混凝土外观光洁、弧线匀称，满足规范要求，受到建设、设计、监理单位的一致好评。重型盘扣式脚手架配合木模板的模板支撑体系与定型钢模板对比，减少投资，同时施工简易、成本低廉，安全可靠，在类似施工中具有较强适应性可推广使用。混凝土浇筑施工中，采用先进的智慧化监控措施和智能喷淋系统，保证了结构超厚弧形结构的施工安全和混凝土质量，达到了设计和业主的要求，施工过程中收集整理了可靠的技术数据，对同类型工程施工提供了可借鉴的依据。

参考文献

[1]GB50496-2018,大体积混凝土施工标准[S].北京:中国计划出版社,2018.

[2]JGJ231-2010,建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.

[3]姜瑞军,王力勇,王波.大跨地铁站顶模支撑体系设计及混凝土施工工艺[J].市政技术,2012,30(04):112-115.