地铁车辆基地厚板转换结构厚板裂缝控制方案研究

地铁车辆基地厚板转换结构厚板裂缝控制方案研究

葛福

广州地铁设计研究院股份有限公司，广东 广州 510010

摘要：本文结合工程实例，介绍了地铁车辆基地厚板转换结构中转换厚板的裂缝控制措施，从设计方案、施工措施和温度监测等方面展开探讨，最终监测结果表明，本文采用的方案能够达到预期目标。

关键词：厚板转换 大体积混凝土 裂缝控制 温度控制 车辆基地

中图分类号：TU74 文献标志码 ：A

地铁车辆基地是地铁线路必备的重要配套设施，主要用于地铁车辆检测、维修、清洁和运营保障。通常情况下，地铁车辆基地占地较大，其建设用地规模与列车检测、停泊数量直接相关。传统的地铁车辆基地占地面积大、建筑密度较小、用地强度低、功能单一，车辆段本身及周边的土地利用仍处于较低水平，是城市土地集约节约利用的一个短板。为了提高土地开发效益，将轨道交通引发的土地开发增值收益回馈于政府，支持轨道交通新线建设，形成良性循环，目前很多城市都对地铁车辆基地进行综合开发。对车辆基地进行综合开发既符合国家节约集约用地政策，又能产生巨大的社会、经济、环境等综合效益；也有利于为轨道交通提供稳定的客流，以支持轨道交通及各项城市建设的可持续发展，构建和谐城市。

国内现有的带物业开发车辆基地，上盖多、高层建筑较多采用以下两种形式：

1）、梁托柱转换的框架结构体系：盖板上下均为框架结构，但由于盖下功能要求，上盖全部或部分框架柱不能落地，需通过转换层进行梁托柱转换；

2）、部分框支剪力墙结构体系：结构中的局部剪力墙因盖下功能要求不能落地，剪力墙直接落在转换层转换梁上，再由转换梁将荷载传至转换柱上。

近年来，随着车辆基地上盖开发形式需要以及结构设计理念的发展，部分城市开始采用全框支剪力墙结构体系。其中全框支厚板转换结构体系具有很强的适应性，能够适用上盖塔楼在后期较多的户型调整，为远期物业开发预留足够的灵活性。

本文结合工程实例，拟对地铁车辆基地厚板转换结构体系中的厚板裂缝控制方法展开讨论。从设计、施工及监测等方面采取措施，以减小厚板浇筑时内部和外表面的温差，采取措施应对超长盖板温度应力，从而减少厚板裂缝的产生。

1 地铁车辆基地厚板转换结构厚板设计要求

本文以福州某车辆基地为例，该车辆基地采用厚板转换结构体系，转换层位于车辆基地一层盖板，转换板厚2500mm，单块厚板平面尺寸约24x57m，上部塔楼总高度约80m。厚板内设置型钢暗梁增强楼板抗剪承载力。

在设计计算时，该工程按照要求进行了超限结构论证分析，对转换厚板在小震、中震以及大震下的应力进行了分析，厚板根据应力分析结果配筋及设置型钢暗梁，确保厚板的抗震性能。因本工程盖板分缝距离约为190x135m，设计时对超长盖板进行了温度应力分析，考虑超长盖板温度应力作用，对楼板配筋进行构造加强。

2500mm厚板作为转换构件，需要保持其整体性，经过专家讨论后厚板混凝土需一次浇筑完成，不得分层浇筑。为了减少厚板混凝土施工过程中产生裂缝，设计方案考虑厚板降温采用水冷却法，冷却水管采用∅50mm的钢管，布置两层；冷却水管距厚板边缘距离为1.2m，冷却水管间距为1m，上、下两层冷却水管间距为1m。冷却水管支架采用50x50角钢进行支撑。砼自浇筑时起，冷却管内须立即灌入冷却水，为增加冷却效果，进出水流方向每天更换两次，且在开始7天内，冷却水温度控制在5—10度内。水冷却降温结束后，应及时用C40去石水泥浆对冷却水管进行压浆封堵。厚板区域布置温度传感器，测温点平面间距6x6m，每个测位布置三个测点，分别位于混凝土的表层、中心、底层。根据《大体积混凝土施工标准》GB50496-2018的要求，混凝土内部温度与表面温度的差值不应超过25度。

考虑到转换厚板的重要性，为了提高厚板混凝土自身的抗拉强度，设计时考虑在转换厚板的混凝土内渗入防裂纤维(如聚丙烯单丝纤维等),聚丙烯单丝纤维长度约12.3mm，直径约17.5um，掺量为每立方混凝土0.75kg。

图 1 车辆基地典型剖面示意图

（a）剖面示意图

（b）平面示意图

图 2 冷却水管布置示意图

2厚板混凝土施工可采取的措施

施工过程中采取的各项措施，根本上是为了降低厚板混凝土的温度梯度，延缓混凝土的降温速率，充分发挥混凝土的徐变特征。可采取以下几点措施：

1）优化混凝土原材料。采用低水化热水泥，混凝土粗骨料控制含泥量小于0.7％，压碎指标不大于7％，吸水率不大于2％，针、片状颗粒不大于5％；粗骨料应采用级配良好的碎石（不宜采用卵石），粒径不应超过20mm。

2）掺入粉煤灰、抑温剂等混凝土添加剂。

3）采取措施控制混凝土的入模温度不高于32°C，在气温较低时浇筑混凝土，同时采取降低骨料温度及搅拌混凝土时加入冰屑等措施，严禁现场加水。

4）混凝土浇筑前应对模板进行浇水，充分润湿，砼浇筑时振捣时间应适当加长，增加砼密实度，从而提高砼抗裂性能，但亦不宜过分振捣，以免粗骨料过量下沉。

5）混凝土浇筑体表面与大气温差不宜大于20℃。大体积混凝土施工前，应做好各项施工前准备工作，查询天气预报，并于当地气象台、站联系，掌握近期气象情况，必要时应增添相应的技术措施。

厚板混凝土浇筑时，需做好降温措施，同时做好温度监测，根据监测结果及时调整循环水温和流速，确保混凝土内部温度与表面温度的差值不超过25度。

3 厚板混凝土温度监测结果

本工程的温度监测方案在设计方案的原则上深化，每处测温点分别在厚板混凝土上表面以下50mm，中间位置、下表面以上50mm三处布置温度传感器，采用数字化自动监测系统监测温度。将中间温度与上、下表面温度差值的大值作为监控指标，厚板内表温差监测结果如下图所示：

图 3 厚板内表温差监测结果

从温度监测结果可以看出，通过采取措施该工程厚板内表温差最大值为23.57℃，不超过规范要求的温差限制25℃。最大温差发生在砼浇筑后的第四天，随后内表温差逐渐降低。

4结论：

对地铁车辆基地进行综合开发是城市集约用地的重要发展方向，目前很多城市都对地铁车辆基地进行了物业开发或者预留物业开发条件。采用厚板转换结构体系的地铁车辆基地，能够允许远期上盖开发塔楼户型在厚板范围内进行一些调整，为远期物业开发预留足够的灵活性。转换厚板是该结构体系的重中之重，需要从设计、施工、监测等全方面充分考虑，确保转换厚板的受力安全和使用性能。本文以福州某地铁车辆基地为例，介绍了转换厚板裂缝控制的设计方案和施工措施，其最终监测结果良好，可供类似工程借鉴。

5 参考文献：

[1] 肖中岭. 地铁车辆段及综合基地物业开发模式探析[J]. 都市快轨交通, 2010 (6): 48-53.

[2] 张佚伦. 聚丙烯纤维混凝土早期收缩与抗裂性能试验研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2006.

[3] 龚剑, 李宏伟. 大体积混凝土施工中的裂缝控制[J]. 施工技术, 2012, 41(3): 28-32.

[4] 侯景鹏, 熊杰, 袁勇. 大体积混凝土温度控制与现场监测[J]. 混凝土, 2004 (5): 56-58.

[5] 大体积混凝土施工标准 [S]. GB50496-2018. 北京 : 中国建筑工业出版社 ,2018.

[6] 高层建筑混凝土结构技术规程 [S].JGJ3-2010. 北京 : 中国建筑工业出版社 ,2010.

作者简介：葛福（1989-），男，安徽人，硕士，研究方向：建筑结构设计。