淺談混凝土現(xiàn)澆施工技術(shù)在EPC模式下高大山體護(hù)坡工程中的應(yīng)用

傅黃秉 項(xiàng)俊杰 柏星

浙江省建工集團(tuán)有限責(zé)任公司 浙江 杭州 310012

引言

本工程作為重點(diǎn)重大工程，工期是主要制約因素之一。本工程較為特殊，在原礦坑修建百年保藏庫(kù)工程，并依附山體斷面進(jìn)行山體修復(fù)，國(guó)內(nèi)尚未有此施工經(jīng)驗(yàn)。保藏庫(kù)工程與山體護(hù)坡工程相互獨(dú)立，按傳統(tǒng)先圍護(hù)后施工結(jié)構(gòu)主體的形式，必將拉長(zhǎng)施工周期，無(wú)法按時(shí)完成工程的竣工。為解決護(hù)坡墻澆筑問(wèn)題，加快施工進(jìn)度，本文提出一種澆筑施工方法，下面正文將對(duì)提出施工技術(shù)方法詳細(xì)展開(kāi)敘述。

1 工程概況

中國(guó)國(guó)家版本館杭州分館，坐落位于杭州市余杭區(qū)瓶窯鎮(zhèn)文潤(rùn)路1號(hào)。本文以工程中東礦區(qū)山體保藏庫(kù)護(hù)坡墻結(jié)構(gòu)為主要研究對(duì)象。東礦區(qū)內(nèi)沿山體斷面需要建造設(shè)計(jì)年限100年地下六層庫(kù)房，支護(hù)山體危巖成為首要任務(wù)，設(shè)計(jì)以錨桿、錨索加鋼筋混凝土護(hù)坡?lián)鯄Φ南到y(tǒng)性結(jié)構(gòu)延山體走勢(shì)對(duì)其進(jìn)行支護(hù)，本文以其中的鋼筋混凝土護(hù)坡?lián)鯄κ┕ぜ夹g(shù)工藝展開(kāi)探討，以護(hù)坡墻結(jié)構(gòu)為主要研究對(duì)象[1]。

2 山體護(hù)坡工程特點(diǎn)難點(diǎn)

2.1 護(hù)坡施工難點(diǎn)

山勢(shì)陡峭，坡體傾斜度最大近似90°，山體較高，坡體最大高度55.7m。護(hù)坡結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎和混凝土的澆筑，按傳統(tǒng)的支模架搭設(shè)方式，延山體做支模體系，是超高大支模架，架體展開(kāi)跨度度344m，高度最大55.7m，支模體系體量巨大，且護(hù)坡墻結(jié)構(gòu)模板加固困難、混凝土澆筑問(wèn)題難以攻克，無(wú)法施工。

2.2 項(xiàng)目工期特點(diǎn)

本工程建筑面103120m2，開(kāi)工日期2020年8月1日，計(jì)劃竣工日期2022年1月25日，合同總工期566日歷天。在此工期內(nèi)山體庫(kù)結(jié)構(gòu)及山體庫(kù)護(hù)坡結(jié)構(gòu)及山體回填修復(fù)工程量巨大，工期緊張。

3 設(shè)計(jì)澆筑方案

3.1 提出及確定施工方法

為解決護(hù)坡墻施工澆筑技術(shù)問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)EPC工程總承包結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)提出多種施工作業(yè)方法，有搭設(shè)高大支模架先行施工護(hù)坡結(jié)構(gòu)完成后再行施工庫(kù)房主體結(jié)構(gòu)，有庫(kù)房主體先行施工預(yù)埋型鋼作懸挑托架[2]，庫(kù)房主體施工完成后再行施工護(hù)坡結(jié)構(gòu)，但是都沒(méi)有解決根本上施工時(shí)間的問(wèn)題。最終確定庫(kù)房結(jié)構(gòu)樓層板延伸入護(hù)坡結(jié)構(gòu)（圖1），庫(kù)房結(jié)構(gòu)領(lǐng)先坡體結(jié)構(gòu)一層澆筑，庫(kù)房結(jié)構(gòu)外墻作為對(duì)撐坡體支模體系的支承點(diǎn)，為山體庫(kù)房與護(hù)坡墻體相互結(jié)合同步協(xié)同施工的方法。此方案可同步施工庫(kù)房結(jié)構(gòu)與護(hù)坡墻體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)領(lǐng)先于護(hù)坡墻體一層澆筑，待書(shū)庫(kù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到后澆筑低一層的護(hù)坡墻結(jié)構(gòu)，樓層處空腔板可作為上一層護(hù)坡結(jié)構(gòu)的工作面搭設(shè)對(duì)撐支模體系，也可后期輔助永久對(duì)撐山體護(hù)坡墻結(jié)構(gòu)。

圖1 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.2 澆筑施工工藝

庫(kù)房B6層（庫(kù)房結(jié)構(gòu)為地下六層）綁扎墻柱鋼筋→搭設(shè)B5支模架→B5層綁扎梁板鋼筋→澆筑B5層結(jié)構(gòu)梁板（包括空腔延伸板）→綁扎B6層護(hù)坡墻鋼筋→B6層護(hù)坡墻側(cè)模封板→對(duì)撐支模架體搭設(shè)→澆筑B6層護(hù)坡墻結(jié)構(gòu)混凝土……其上以此類推，不一一列舉。

施工前應(yīng)先對(duì)坡面進(jìn)行清除，清理危巖體保證施工安全，對(duì)于凸起的巖體應(yīng)盡量鑿除清理，利于澆筑混凝土。護(hù)坡墻采用泵送方式進(jìn)行澆筑，對(duì)坡面巖腔澆筑時(shí)進(jìn)行C35混凝土滿灌處理。需要注意庫(kù)房結(jié)構(gòu)與空腔延伸蓋板須領(lǐng)先山體護(hù)坡結(jié)構(gòu)進(jìn)行澆筑，待庫(kù)房墻體結(jié)構(gòu)與延伸樓板強(qiáng)度達(dá)到100%以上方可澆筑山體護(hù)坡結(jié)構(gòu)，此時(shí)山體結(jié)構(gòu)支模對(duì)撐體系為相對(duì)安全狀態(tài)。

4 護(hù)坡工程模板支架對(duì)撐架體設(shè)計(jì)計(jì)算

4.1 護(hù)坡墻混凝土側(cè)壓力

新澆筑混凝土對(duì)模板側(cè)壓力的標(biāo)準(zhǔn)值可按GB50666-2011（1）中公式分別計(jì)算，在F=0.28γtβV? （1）和F=γH （2）取其中較小值。其中γ=24kN/m3，t=25℃，V=0.8m/h，β1=1，β2=1，荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.3，混凝土泵管下料產(chǎn)生的水平荷載2kN/m2，樓板鋼筋自重取1.1 kN/m3。

Pm=F（1）×1.3=39.04 kN/m2。壓頭高度h=Pm/γ=1.626m。最大側(cè)向壓力為39.04×1kN/m=39.04kN/m。

因護(hù)坡墻實(shí)際是豎向貼牢崖壁，角度大于70°，甚至90°。因此墻體的荷載大部分豎直方向分力，所以不考慮護(hù)坡墻荷載。結(jié)構(gòu)外墻彎矩M計(jì)算取護(hù)坡墻混凝土側(cè)壓力。對(duì)撐側(cè)向彎矩的力M=QL2/8=39.04×5.42/8=142.3kN·m。

4.2 支模架計(jì)算

護(hù)坡墻結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)90度可近似按無(wú)梁樓板模板支架計(jì)算模型，利用品茗安全計(jì)算軟件計(jì)算護(hù)坡墻結(jié)構(gòu)模板支架可按無(wú)梁樓板計(jì)算模型。在無(wú)梁樓板計(jì)算模型中，在護(hù)坡墻厚度取值1.3m（實(shí)際為800mm），且護(hù)坡結(jié)構(gòu)與庫(kù)房外墻結(jié)構(gòu)間距為8m（均值）的情況下：承重架體用Φ48×3.2扣件式普通鋼管搭設(shè)，搭設(shè)間距≤0.6m×0.6m，步距0.6m，支模體系計(jì)算模型可計(jì)算通過(guò)，桿件抗彎富余量充足。

4.3 結(jié)構(gòu)側(cè)墻對(duì)撐承載力驗(yàn)算

驗(yàn)算庫(kù)房結(jié)構(gòu)外墻對(duì)撐強(qiáng)度時(shí)結(jié)構(gòu)外墻板承受的荷載按照線荷載均布考慮。庫(kù)房結(jié)構(gòu)外墻，配筋C16@200，高度5.4m，混凝土等級(jí)C30。每單位長(zhǎng)度（m）側(cè)墻截面的鋼筋面積約為As=1139.2mm2，fy=360N/mm2。

取寬度1m的外墻板，b×h=1×240mm；外墻跨度取樓層高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。外墻板承受的彎矩M=QL2/8=48.946×5.42/8=178.3kN·m。

矩形截面相對(duì)受壓區(qū)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得到計(jì)算系數(shù)為：αs=ξ（1-0.5ξ）=0.022×（1-0.5×0.022）=0.022

按澆筑層混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行對(duì)撐支模，則可以即此時(shí)側(cè)墻所能承受的最大彎矩

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

結(jié)論：結(jié)構(gòu)側(cè)墻強(qiáng)度足以承受護(hù)坡墻澆筑側(cè)壓力的荷載。即護(hù)坡墻在結(jié)構(gòu)厚度1.3m范圍以下以及水平支撐長(zhǎng)度8m以下可按上述無(wú)梁樓板參數(shù)搭設(shè)。

5 對(duì)撐架體搭設(shè)工藝施工技術(shù)

本層庫(kù)房結(jié)構(gòu)澆筑完成→調(diào)運(yùn)鋼筋至本層空腔板→綁扎鋼筋→調(diào)運(yùn)普通鋼管、模板至本層空腔板→護(hù)坡墻側(cè)模主次楞雙鋼管加固→側(cè)模止水螺桿焊接→鋪放墊木→對(duì)撐支模架立桿搭設(shè)→對(duì)撐支模架橫桿搭設(shè)（由底至上搭設(shè)加固）→鋪設(shè)方木→鋪設(shè)頂板木膠合板→上層庫(kù)房結(jié)構(gòu)施工完成→澆筑本層護(hù)坡墻

對(duì)撐架體搭設(shè)要求：采用Φ48×3.2扣件式普通鋼管搭設(shè)，空腔搭設(shè)間距≤0.6m×0.6m，步距0.6m。

護(hù)坡墻體為單側(cè)模加固，側(cè)模加固用雙層雙鋼管加固，豎向雙鋼管間距≤300mm，橫向雙鋼管間距≤450mm。加固止水螺栓M14間距≤450mm，長(zhǎng)500mm，焊接于擋墻鋼筋上以防澆筑護(hù)坡混凝土?xí)r模板上浮。

特殊措施：因現(xiàn)場(chǎng)山體走勢(shì)較為復(fù)雜，存在護(hù)坡墻與結(jié)構(gòu)墻之間寬度＞8m的情況，此類情況反提EPC設(shè)計(jì)單位復(fù)核，該處在原設(shè)計(jì)上變更增設(shè)結(jié)構(gòu)墻體，此墻體構(gòu)造為方便對(duì)撐護(hù)坡墻結(jié)構(gòu)，減小對(duì)撐距離，增加結(jié)構(gòu)安全系數(shù)，方便上述支模架搭設(shè)方案實(shí)施。

6 護(hù)坡?lián)鯄︿摻罟に囀┕ぜ夹g(shù)

護(hù)坡?lián)鯄ι礓摻钜?guī)格采用C18@150mm雙層雙向布置，擋墻中C8@300×300護(hù)坡墻拉鉤，墻體厚度800mm，每3m設(shè)置暗柱（截面800×400mm）、樓層相同標(biāo)高處設(shè)暗梁（截面800×800mm）。山體坡面起伏較大，圖紙上護(hù)坡墻體系統(tǒng)總厚度800mm，但現(xiàn)場(chǎng)坡體面落差大時(shí)存在最大處有近3～4m空腔，對(duì)于護(hù)坡墻側(cè)模加固與澆筑混凝土都存在較大安全質(zhì)量隱患，為解決該情況，控制擋墻混凝土總厚度，EPC單位優(yōu)化，于坡體面起伏較大處，空腔部位處擋墻中做暗梁往內(nèi)延伸，貼近巖壁處重新插暗柱與墻身鋼筋（圖2）。此措施是為不破壞護(hù)坡墻整體圍護(hù)穩(wěn)定性的情況下控制坡體總厚度，減小現(xiàn)澆混凝土澆筑時(shí)側(cè)壓力。

圖2 控制護(hù)坡墻體混凝土結(jié)構(gòu)總厚度措施

7 護(hù)坡工程澆筑

護(hù)坡結(jié)構(gòu)混凝土澆筑為分層多點(diǎn)連續(xù)澆筑，避免同個(gè)點(diǎn)下灌對(duì)護(hù)坡結(jié)構(gòu)單側(cè)模形成集中應(yīng)力，不利于支模體系安全。分層澆筑間隔時(shí)間不超45min，高度不超過(guò)0.3m。澆筑期間采取振搗措施，振搗棒下插振搗，快插慢拔，澆筑過(guò)程技術(shù)人員跟蹤控制質(zhì)量，避免漏振與過(guò)振[3]。

8 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)EPC模式下的協(xié)同溝通設(shè)計(jì)優(yōu)化，提出一種護(hù)坡墻結(jié)合庫(kù)房一體施工的技術(shù)方法，使得護(hù)坡墻施工效率大大提升，且降低了綜合造價(jià)，節(jié)省人工。通過(guò)此施工技術(shù)方法，有效穩(wěn)固巖層坡體，消除安全隱患，加快施工進(jìn)度，形成穩(wěn)定的山體護(hù)坡結(jié)構(gòu)工程，有效解決本工程護(hù)坡結(jié)構(gòu)澆筑難，施工慢的問(wèn)題，具有較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益成果。