超大型铁路客站复杂转换层结构关键施工技术研究

超大型铁路客站复杂转换层结构关键施工技术研究

谈紫豪,程宇

中铁建工集团第五建设有限公司

摘要：铁路站房是大跨复杂结构的典型代表，某超大型铁路客站设计上盖综合开发，站房18.3m标高为上盖开发转换层结构。复杂转换层梁最大截面尺寸为3000x3400mm，板最大厚度为1.2m，持力层楼板厚度为200mm，层高8.8m。结构自重重，静荷载取值大。此外转换层连续施工强度大，浇筑混凝土体量大，施工过程复杂，有一定的难度，应用分层浇筑的的原理，将转换层巨型梁分两次或三次浇筑，叠合成型，利用第一次浇筑的混凝土与支撑体系共同支撑后期浇筑的施工荷载，可以大大减少支撑体系负荷，减少材料用量，同时保证下部结构安全。采用分层浇筑可有效的解决一次性荷载超重问题，总结的复杂转换层施工技术可为类似工程提供经验借鉴。

关键词：复杂转换层截面梁、荷载、分层浇筑。

1、引言

   由于国内外建筑结构形式发展迅速，在一些高层建筑中，往往因功能需要被分为商业区域、住宅和办公等多功能场所，与此相应的就是建筑结构需求的变化，因此往往会出现不同的楼层采用不同形式的结构，为了实现这种结构布置，在设计中就必须在结构转换的楼层处设计转换构件，即转换层结构。梁式转换层是目前高层建筑中实现结构垂直结构转换常用的形式，转换大梁对高层建筑的受力性能有很大影响。由于转换层作用的特殊性，其上下层结构形式不同，致使转换梁的跨度以及上部结构竖向荷载很大，因此转换梁往往有很大的截面。本文结合广

州白云站工程案例，对超大型铁路客站复杂转换层结构关键施工技术进行研究，为引领大跨复杂结构建造提供发展趋势。

2、工程概况

新建广州白云站位于广州市白云区南部，总建筑面积45.3万平米。站房结构设计为地下一层、地上两层，局部含夹层；地上18.3m标高为上盖开发转换层结构，上盖开发转换层效果图如图1：

图1 上盖开发转换层效果图

3、施工工艺及特点

1）结构梁按照钢筋一次绑扎，混凝土浇筑分次完成施工，以错开混凝土的水化热高峰时间，以减少混凝土水化热的影响。根据各个梁的不同情况，分批次高度控制在1m左右高度处。混凝土分层浇筑，分层振捣，每层浇筑厚度500mm。

2）其浇筑方式为梁高2.8米，分两批次浇筑，板厚1.2米一次浇筑。第一批次梁浇筑1.6米高，5天后（且同条件试块强度达到设计强度的70%）进行第二批次浇筑；第二批次梁、板浇筑1.2米高，梁板一起浇筑，采取分层浇筑，每层浇筑高度为500mm。

3）施工缝处理采用机械凿毛+高压水枪剔凿的方式，以便在分层水平施工缝进行剔凿。

4）其施工要求与传统施工相比，基础承载力要求更加宽松，避免了下部承重楼层加固的满堂架架体，减轻了劳动强度，加快了工程进度。

5）在浇筑过程中采用采用自动化监测的方式，协助现场施工人员及时发现高支模系统的异常变化，及时分析和采取加固等补救措施。

6）作业设备较传统剔凿方式更加安全简便，有利于安全文明施工。

4、施工工艺流程及操作要点

4.1施工工艺流程：

基层处理→架体搭设→梁底模板支设→板模板施工→梁柱节点处理→加腋钢筋绑扎→梁钢筋绑扎→铺放暗管、预埋件→隐蔽工程检查验收→梁混凝土第一次浇筑→板底筋钢筋绑扎→板面筋钢筋绑扎→缓粘结预应力筋铺放、端部节点安装→隐蔽工程检查验收→混凝土浇筑、振捣→混凝土养护→松动穴模、拆侧模→张拉准备→混凝土强度试验→张拉缓粘结筋→切除超长的无粘结筋→端部处理

4.2转换层施工：

4.2.1模板工程施工

支撑体系采用盘扣式钢管支撑架满堂搭设；

板模板面板采用15mm厚覆膜多层板，主龙骨采用10#槽钢，次龙骨采用2000×100×50mm木方；

梁底模采用15mm厚覆膜多层板，梁下主龙骨主要采用10#槽钢，转换层龙骨10#槽钢，次龙骨采用2000×100×50mm木方，底模主龙骨顺梁向布置，次龙骨垂直于主龙骨垂梁向布置；

梁侧模板选用15mm厚覆膜九夹板，次龙骨选用2000×100×50mm木方@200mm，主龙骨选用ø48.3X3.6mm钢管@600mm；

盘扣式钢管脚手架采用60mm的管径、壁厚3.2mm的钢管作为立杆，采用格构柱形式进行设置，四根立杆组成一个格构柱，四周拉设斜拉杆。格构柱与格构柱之间采用横杆连接；

梁侧模板选用15mm厚覆膜多层板，次龙骨选用50X100mm木方，次梁中心距根据梁截面尺寸选用，为150～200mm，主龙骨选用ø48.3X3.0mm双钢管，间距为600mm。竖向每隔600mm设置1道M16对拉螺栓（第一道距离梁底250mm开始布置），顺梁长方向间距不大于600mm。梁侧模主龙骨向下延伸200mm，在梁底模板外侧加一道对拉螺栓，用以保证梁底模板的稳定。两侧支顶保证梁的垂直。

4.2.2钢筋工程施工

2）板钢筋安装主筋采用直螺纹连接。接头按50%错开。纵向主筋连接时，钢筋规格和套筒的规格必须一致，钢筋和套筒的丝扣应干净完好无损。直螺纹接头应使用扭力扳手或管钳进行施工，将两个钢筋丝头在套筒中间位置相互顶紧。

经拧紧后的直螺纹接头应做出标记，单边外露丝扣长度不得超过2P。

确保钢筋安装位置、数量、截面尺寸、连接工艺符合设计和规范要求。每道工序完成后须多次复核及验收，做到准确无误后才能进入下道工序施工。安装受力钢筋时应检查钢筋的级别、直径、根数、间距、骨架变形是否符合设计要求。

1）型钢梁安装流程如下：

①安装柱顶插筋C28，其安装至钢柱上预留套筒内；插筋与钢柱上套筒进行机械连接。

②安装梁腋角钢筋C32@160，随后安装钢柱柱顶的三排钢筋C32@160，从底排第一排钢筋进行。上下两排钢筋间距为72mm。

③安装梁底筋四排钢筋间距为160mm，随后安装底部箍筋C10@100；

④安装固定工字钢且在工字钢底部及顶部各安装固定一根C25@200，其与工字钢贴焊，焊缝为双面焊，焊缝长度12.5cm，焊缝高度为12mm。

⑤安装梁面筋三排钢筋，其三排钢筋可用扎丝绑扎固定，钢筋上下排间距为64mm，以及安装梁顶部箍筋C10@100。

⑥安装梁侧腰筋以及环梁大箍筋。钢筋布置示意见图2。

⑦在整个梁钢筋安装过程机电管线随梁钢筋完成进度，穿插进行水电管线的预埋工作。支座钢筋随梁钢筋安装进度同时进行。

图2 钢筋布置示意图

2）板钢筋安装：

板厚有400mm、800mm和1200mm三种。其中：400mm板厚板面筋与底筋均按双向C20@150双向拉通设置；800mm板厚板面筋按双向C25@150双向拉通设置，板底筋按C28@150双向拉通设置；1200mm板厚配筋按双向C28@150/C28@150（双排）/（双排）拉通设置，另在中间配置双向C16@200。板厚1200mm的板底钢筋在梁支座处应贯通第一排钢筋，如遇型钢可不贯通，锚固入梁，锚固长度为Lae。

4.2.3混凝土工程施工

1）浇筑方案确定

①梁按照钢筋一次绑扎，混凝土浇筑分次完成施工，以错开混凝土的水化热高峰时间，以减少混凝土水化热的影响。根据各个梁的不同情况，分批次高度控制在1m左右高度处。混凝土分层浇筑，分层振捣，每层浇筑厚度500mm。

②选取1200mm厚的板及2800mm高的梁混凝土（较为普遍具备代表性）浇筑其浇筑方式为梁高2.8米，分两批次浇筑，板厚1.2米一次浇筑。第一批次梁浇筑1.6米高，5天后（且同条件试块强度达到设计强度的70%）进行第二批次浇筑；第二批次梁、板浇筑1.2米高，梁板一起浇筑，采取分层浇筑，每层浇筑高度为500mm。

具体步骤如图3-图5所示：

图3  3000*2800mm梁以及1200mm板结构剖面图

图4第一批次浇筑示意图

图5  第二批次浇筑示意图

③单批次混凝土浇筑采取分层浇筑，分层浇筑的每层灌注须在下层混凝土未初凝前完成，以防出现施工冷缝。第一批次从梁柱节点部位开始浇筑，第二批次混凝土浇筑，从梁柱节点部位开始浇筑，先浇筑梁，后浇筑板。且在混凝土浇筑之前对施工人员进行技术交底，明确浇筑工艺及控制要点。

④混凝土振捣采用直径中70mm左右的插入式振捣器。振捣时插入下层混凝土10cm左右，并保证在下层混凝土初凝前进行一次振捣，使混凝土具有良好的密实度和整体性。振捣中既要防止漏振，也不能过振。

2）混凝土的振捣

①混凝土宜采用二次振捣工艺，混凝土振捣时，在斜坡底部及模板上部会出现泌水，量大时可采用小型水泵抽走。浇筑时每间隔半小时左右，在混凝土初凝时间内，对已浇筑的混凝土进行一次重复振捣，以排除混凝土因泌水在粗骨料、水平筋下部生成水分和空隙，提高混凝土与钢筋间的握裹力，增强密实度，提高抗裂性。混凝土浇筑成型后的混凝土表面水泥砂浆较厚，应按设计标高用标尺刮平，在初凝前用木抹子抹平、压实，以闭合收水裂缝。

②振动器插点要均匀排列，可采用“行列式”或“交错式”的次序移动，但不能混用。每次移动位置的距离应不大于振动棒作用半径的1.5倍。振动器使用时，振动器距模板不应大于振动器作用半径的0.5倍，也不能紧靠模板，且尽量避开钢筋、预埋件等。

③根据混凝土的自然的流淌斜坡度，在每条浇筑带的前、中、后布置3道振动器。第一道布置在混凝土的布料点，振捣手负责出管混凝土的振捣，使之通过面筋流入底层；第二道设置在混凝土的中间部位，负责斜面混凝土的密实；第三道设置在坡脚处，确保底层钢筋以下混凝土的密实。见图6。

图6振捣棒振位设置示意图

振捣手的振捣方向为：下层垂直于浇筑方向自下而上，上层振捣自上而下，严格控制振动棒的移动距离、插入深度、振捣时间，避免漏振。

④混凝土分层浇筑时，每层混凝土的厚度应符合规范要求。在振捣上层混凝土时，应插入下层内50mm左右，以消除两层间的接缝。同时在振捣上层混凝土时，要在下层混凝土初凝前进行。

3）板大体积混凝土浇筑

板砼厚度最大达到为1200mm，一次性浇筑面积大，砼硬化所释放的水化热会产生较高的温度，因砼在较大截面范围内硬化速度和散热条件的差异，内部会产生一定的温差，可能导致梁板砼产生温度裂缝。如何防止梁板大体积砼在养护期间产生温度裂缝，尤其是深层或贯穿裂缝，是板大体积砼施工一个非常关键的问题。对于1200mm厚的板及2800mm高的梁混凝土浇筑其浇筑方式为梁高2.8米，分两批次浇筑，板厚1.2米一次浇筑。第一批次梁浇筑1.6米高，5天后（且同条件试块强度达到设计强度的70%）进行第二批次浇筑；第二批次梁、板浇筑1.2米高。对于不足1000mm厚区域的按照正常的普通混凝土方式进行浇筑。对浇筑后的砼进行温度监控，随时掌握砼内部温度变化动态，以此指导砼的养护工作，及时做好砼覆盖、养护工作，保证砼内表温差控制不超过25℃。大体积混凝土工程的施工宜采用推移式连续浇筑施工。

①板砼浇筑采用定点、多点浇筑、分层浇筑的方法，每层浇筑厚度不宜超过500mm，每个点由混凝土自身流动性流淌的方式进行浇筑施工。大体积混凝土施工设置水平施工缝时，除应符合设计要求外，尚应根据混凝土浇筑过程中温度裂缝控制的要求、混凝土的供应能力、钢筋工程的施工、预埋管件安装等因素确定其位置及间歇时间。

②混凝土振捣采用插入式振捣器，振捣棒要求快插慢拔，保证振捣棒下插深度和混凝土有充分的时间振捣密实。振捣点的间距按照振捣棒作用半径的1.5倍一般以400～500mm进行控制。振捣时间控制具体以砼不再下沉并无气泡产生为准。振捣应随下料进度，均匀有序的进行，不可漏振，亦不可过振；

③钢筋密集处要求多次振捣，保证该处混凝土密实到位，注意不要一次振捣时间过长，防止局部混凝土过振离析。在预埋件和钢筋交错密集区域，需用粗钢筋棒辅以人工插捣。对于柱墙插筋的部位，亦必须遵循上述原则，保证其位置正确，在砼浇筑完毕后，应及时复核轴线，若有异常，应在砼初凝之前及时校正；

④梁板结构板面上翻起墙体段以及板面粗钢筋，都是容易在振捣后、初凝前容易出现早期沉缩裂缝的部位，必须通过控制补充下料和二次振捣予以消除；

⑤砼板面标高控制采用每隔2m设标筋找平，浇筑工程中辅以水准仪抄平校核；

⑥板面混凝土分两次找平，第一次随振捣随找平，表面还留有部分水分时立即进行第二次找平，并随即覆盖塑料薄膜，以免因表面水分散失过快导致干缩裂缝出现的几率增加。

⑦砼浇筑要按信息化施工的原则加强现场调度管理，确保已浇砼在初凝前被上层砼覆盖，不出现“冷缝”。

4）梁大体积混凝土浇筑

型钢梁浇筑：

型钢梁在梁中部部位留置浇筑孔，浇筑孔尺寸为30*30cm，间距为3米一个。导管从浇筑孔下至梁底部位置进行浇筑，随混凝土面上升而提高导管高度。在型钢梁混凝土浇筑过程，采用高流动性高坍落度的砼，从梁中间浇筑，以梁两侧翻浆至工字钢骨下翼缘作为判断密实标准，以确保混凝土密实。在两侧工字钢上下翼缘位置焊接C25钢筋条，以固定工字钢，焊接单面长度25cm，双面长度12.5cm。每隔2米焊接一道。其余浇筑、振捣按框架梁施工进行。如图7所示。

图7 型钢梁浇筑示意图

5、结语

  本施工技术应用在超大型铁路客站复杂转换层结构中，能够大幅度的减少工期，加快了施工进度，形成了良好经济效益。同时能全寿命保证结构安全，引领大跨复杂结构建造发展趋势，为后续铁路站房及大型公建EPC总承包项目提供了理论、技术、工艺支撑。

参考文献

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[2].王呈辉，李世杰.高层建筑工程中厚板转换层及抗震结构设计探讨

[J].建材与装饰，2018(32)

[3].高层建筑钢筋混凝土梁式转换层施工技术分析  周鹏     建设科技 2021-12-30