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支座灌漿料用于北京大興國際機場

作者:灌漿料 來源:中德新亞 日期:2021/9/28 8:56:02 人氣: 標簽:支座灌漿料
隔震支座下支墩施工質量是影響上部結構安全及隔震效果的關鍵環節,而國內對于LNR1500及以上支座施工的經驗不足。對某機場旅客航站樓及綜合換乘中心層間隔震系統運用BIM技術對下支墩鋼筋綁扎、預埋件安裝及混凝土澆筑難度及措施進行分析,強調了在施工前與設計單位充分溝通論證,支座灌漿料解決了由于下支墩鋼筋密集影響預埋件安裝及混凝土澆筑質量的問題隱患。
引言

現代民用建筑中隔震技術逐漸開始大范圍使用,國內減隔震技術于20世紀90年代首次使用于民用建筑,大部分隔震建筑按照基礎隔震形式設計,低位層間隔震形式也較為常見。地震作用下,底層層間剪力減震效果明顯,上部結構基本處于彈性,隔震層需有足夠的穩定性和安全性。
2015年我國出臺JGJ 360—2015《建筑隔震工程施工及驗收規范》規范施工工藝,明確驗收質量標準,但國內隔震支座直徑<1.0m,而對于首次采用直徑1.5m圓形隔震支座施工指導意義不明。
本文借助旅客航站樓及綜合換乘中心層間大直徑圓形隔震支座施工,分析隔震支座施工難點及要點,找出合理的解決辦法,為今后層間隔震施工起到借鑒作用。
Part 01
工程隔震系統概況
1. 1 工程概況
旅客航站樓及綜合換乘中心(下稱“航站樓”)建筑面積143萬㎡,采用五指廊的放射狀構型,指廊末端到主樓中心點的距離均為600m。其為“五縱兩橫”綜合交通交匯網中心,地下有5條軌道線穿過,16個站臺,總寬度275m,其規模相當于北京火車站,為全球首個航空與高鐵、城鐵、地鐵、高速公路等交通為一體的單體建筑,如圖1所示。
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圖1 航站樓及綜合換乘中心結構示意
1.2 隔震系統概況   
航站樓采用層間隔震方式,隔震層位于轉換層柱頂,每根柱子柱頂設置一個隔震支座,如圖2所示。僅核心區隔震支座1 152套,黏滯阻尼器144套,規格數量多達八種,單個最大質量為5.55t,其中LNR1500天然橡膠支座及ESB1500彈性滑板支座為國內首次使用,共計287個。
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圖2 轉換結構剖面
隔震支座承擔上部鋼結構及混凝土結構全部荷載,僅結構階段已超30MPa,C型柱下隔震支座荷載壓力高達60MPa。所采用隔震支座均為圓形,其數量及規格目前遠超世界其他建筑,為目前全球規模最大的隔震系統。
Part 02
隔震支座施工技術難點 
轉換層柱頂隔振結構主要分為三部分,分別為下部柱墩(簡稱“下支墩”)、隔震支座及柱帽(簡稱“上支墩”)。根據設計前期振動試驗顯示,下支墩受振動波影響最大,保證隔震結構施工質量重點應保證下支墩施工質量。
2.1解決上、下支墩鋼筋綁扎、混凝土澆筑等施工問題
航站樓主體結構采用現澆鋼筋混凝土框架結構,柱子均為鋼筋混凝土柱,柱網為9m×9m和9m×18m,柱直徑1.8m,豎向鋼筋為72φ40雙排布置。主筋外側螺旋箍筋φ14@100,主筋間拉鉤采用φ25@100,鋼筋間距極小,對于預埋環及預埋板錨固鋼筋位置阻礙極大,同時極大影響混凝土澆筑質量,如圖3所示。以上問題必須通過可靠措施解決。
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圖3 下支墩鋼筋模型
2.2解決預埋件平面軸線位置、水平度及整體標高等問題
錨筋定位固定是確保預埋件水平度及整體標高的關鍵,下支墩定位直接影響預埋板軸線位置精準度,受下支墩鋼筋密度影響,預埋環及預埋板錨筋位置與下支墩沖突嚴重,位置難以固定。同時隔震支座位于柱頂,圓柱鋼筋易旋鈕,相對剛度較低,頂部位移較大,不利于預埋件定位。根據規范及設計要求,隔震支座預埋件高度偏差≤5mm,軸線偏差≤3mm,水平度控制在2mm范圍內,現場施工需制定專項保證措施方可達到要求水平。加之預埋板尺寸較大,對混凝土標高及盤底密實度控制不利,預增加二次灌漿程序,降低混凝土澆筑難度。
2.3解決灌漿層澆筑空鼓等問題
灌漿層作用于預埋板及下支墩混凝土之間,為控制預埋板標高及底部灌漿層密實,灌漿過程中預埋板不可摘除,而預埋板直徑為支座規格外擴300mm,澆筑時無法判斷氣體是否完全趕出,難以保證預埋板與灌漿層貼合嚴密。
灌漿層下部混凝土柱直徑1 800mm為大體積混凝土構件,內部溫升情況對灌漿層施工質量影響極其嚴重。保證在混凝土與灌漿層直接完全結合難度極大。
2.4解決隔震支座運送、吊裝及安裝固定等問題
航站樓核心區尺寸較大,長寬分別為520,400m,坑內柱頂隔震支座的最大運輸為260m,現場塔式起重機分布單位不同,協調及運送難度大,運用塔式起重機運送方案不可行,處理現場材料運送急需解決。
Part 03
隔震施工技術分析
地下2層頂板施工完成后進入隔震層施工,隔震建筑施工同普通建筑施工不同,其難度要遠遠超過普通地下室施工,尤其是隔震支座位置及下支墩密實度要求極高,需要提前做好樣板制作,研究前期未分析到的問題,制定專項措施,調整專項施工方案。
3.1測量定位
B2層頂板澆筑完成后,采用全站儀測設每個隔震支座中心點的投影及B1層柱邊線,標定在頂板混凝土面上。
3.2綁扎下支墩鋼筋
該工程柱鋼筋直徑較大,由地下2層前焊制定位箍筋,限制鋼筋過大位移。頂板澆筑完成后放線確定最終偏移量,在鋼筋根部采用倒鏈按照1:6進行調整。
安裝下支墩上部鋼筋及周邊鋼筋。隔震支墩主筋為φ40鋼筋,雙方向U型φ25鋼筋綁扎成鋼筋籠。節點鋼筋太密,通過前期做施工節點樣板,發現施工困難,按原設計,鋼筋不能排布,節點無法實現,欲保證混凝土澆筑有3種方式。
1)調整拉鉤位置  將中心兩根雙向拉鉤向兩側相鄰主筋調整,相鄰兩層中心拉鉤錯開方向不同。
2)調整拉鉤方向  將中心兩根雙向拉鉤取消,該四根主筋采用菱形箍筋或等同拉鉤固定。
3)等面積代換  對于本層柱拉鉤代換為較大直徑鋼筋,重新調整拉鉤位置,增大澆筑孔及振搗孔空間。
4)調整混凝土  將普通混凝土改為細石混凝土,減小粗骨料粒徑。
本工程通過與設計單位溝通及BIM模擬,采用調整拉鉤位置和調整混凝土的方案,將中間下灰孔增大為15cm,澆筑時可以保證混凝土順利澆筑,不出現混凝土離析及粗骨料卡住形成空洞的問題。同時為了實現目標縮短下支墩縱筋頂部彎錨長度至200mm,柱頂標高以下1m范圍綁扎圓形外箍筋,不安裝拉鉤。
3.3環狀鋼埋件及預埋板定位、固定
本樓隔震支座位于B1層圓柱柱頂,柱子高7m,預埋件安裝前用倒鏈將柱鋼筋調直,經復測垂直度驗證無誤后,安裝環狀鋼埋件(下稱“環鐵”)及預埋板。預埋板及環鐵安裝時混凝土尚未澆筑,為防止鋼筋籠位置變化影響預埋板及環鐵安裝精度,鋼筋綁扎時用倒鏈將鋼筋定位,環鐵安裝前采用水準儀及經緯儀對鋼筋籠進行精確定位,并用倒鏈固定。
預埋套筒上口及下口預先與定位預埋板用螺栓擰緊固定,以確保套筒的位置準確。為保證預埋套筒的錨固長度和豎向固定,采用滾壓直螺紋套絲的預埋錨筋與預埋套筒相連,如圖4a所示。將擰緊后的連接件放入下支墩鋼筋中,調整連接件標高、平面位置、水平度,無誤后與U形蓋鐵電焊成整體。預埋板預埋為安裝定位關鍵環節,在深化過程中對帶預埋板澆筑進行分析,在預埋板中心開φ200澆筑洞口,四周均勻開10個透氣孔,如圖4b所示。
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圖4  預埋套筒錨筋及定位預埋板定位
安裝完預埋板后將環鐵套入柱頂,經樣板試驗證實環鐵頂標高與預埋板頂標高一致,然后附加φ14預埋鋼筋焊接,調整標高及位置。環鐵外側公徑為柱直徑扣減2mm,在支模后與模板緊密貼合,如圖4c所示,保證柱頂平面位置及水準度與安裝環境一致。
3.4下支墩側模安裝
環鐵及預埋板復測合格后,安裝側模,側模高度略高于支墩頂面高度,并在側模上用測量儀器標定出支墩頂面設計標高的位置。側模垂直度嚴格控制2mm以內,位置控制在3mm內。安裝完成后應再次對預埋件各項控制指標(平面位置、水平度等)進行最終校核。
3.5下支墩混凝土澆筑
根據拉鉤調整后,中央為混凝土澆筑點,四周透氣孔為振搗點。每澆筑50cm,中心采用50振搗棒,各個透氣孔采用30mm振搗棒進行對稱振搗。澆筑中嚴禁碰撞預埋板及錨筋,防止人員踩踏預埋板。
一次澆筑極難保證下支墩頂面混凝土密實度,為保證工程質量,混凝土澆筑完成后隔震支座下支墩采用二次灌漿。
混凝土澆筑時標高嚴格控制在預埋板中部,澆筑過程前確定振搗下棒位置,澆筑中;炷两K凝后按照大體積混凝土養護,松動六角螺栓,摘掉預埋板,將上層浮漿剔除清理,蓄水濕潤,安裝預埋板,復測標高及水平度。二次灌漿由混凝土剔鑿完成面澆至預埋板板頂,采用高強無收縮灌漿料。
經過前期二次灌漿數據統計發現空鼓為主要問題,分析主要原因為澆筑順序混亂,灌漿時間控制不良及環鐵高度不足。分別采取以下措施。
1)灌漿從一側進行灌漿,采用橡皮錘輕敲預埋板,直至灌漿料從另一側溢出為止,以利于灌漿過程中的排氣。灌漿開始后不能間斷,盡可能縮短灌漿時間,嚴禁多點灌注。
2)采用無線混凝土測溫儀,實時監控柱頂混凝土變化及變形趨勢,繪制成溫度與應變變化曲線;炷翝仓瓿傻3天溫度及應變均達到最大值,然后趨于平穩。最早在第3天末傍晚至早晨進行灌漿,灌漿前澆水濕潤2h,灌漿層終凝后及時灑水覆蓋塑料薄膜,進行3~7天陰濕養護。
3)前期統計數據中,灌漿層與環鐵持平,出現空鼓率為27.3%,環鐵與預埋板標高差為板厚,灌漿層標高誤差直接會導致板底空鼓,與設計單位溝通核算后可以將環鐵上提至預埋板頂標高,降低誤差影響。
3.6下支墩澆筑完成后測量復核
混凝土澆筑完畢后,應對支座中心平面位置、頂面水平度和標高進行復測并記錄報驗,若有移動,應進行校正。
3.7安裝隔震支座
混凝土養護至下支墩混凝土及灌漿層強度均達到設計強度的75%以上時進行隔震支座安裝。
隔震支座群柱中心距基坑直線距離250m,為將隔震支座運至工作面且減小運距及搬運次數,基坑內南北各設置1道鋼棧橋將轉換層切分為3塊,運距縮短為80m。把隔震支座用吊車放到工裝小車上,然后用工裝小車向前移動,將隔震支座運送至作業面附近。然后采用叉車和汽車式起重機運送至作業面。
汽車式起重機將支座吊至柱墩,待隔震支座下法蘭板螺栓孔位與預埋鋼套筒孔位對正后,將螺栓擰入套筒。螺栓應對稱擰緊,螺栓緊固過程中嚴禁用重錘敲打。
隔震支座安裝完成后用全站儀和三維掃描儀逐一復測隔震支座頂面標高、平面中心位置及水平度。
3.8上部連接件固定
將上部預埋錨筋和套筒用螺栓連接到隔震支座(法蘭板)上。同時在上法蘭板面上鋪1層和法蘭板面積等大的油氈。
3.9上支墩底模安裝
為防止澆筑混凝土對底模產生豎向壓力導致底模產生豎向變形,采取措施保證底模有足夠大的支撐剛度,以避免混凝土澆筑成型后隔震支座上法蘭板陷入上支墩混凝土中,如圖5所示。
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圖5 隔震支座連接節點大樣
3.10上支墩鋼筋綁扎及混凝土澆筑
依次綁扎上支墩鋼筋,支護模板,澆筑混凝土,施工方法與常規做法基本相同。隔震支座上支墩澆筑完成如圖6所示。
3.11支座灌漿料隔震支座補漆
安裝過程和模板支撐、拆除過程中不可避免會對隔震支座油漆造成損壞,隔震層施工完畢,模板拆除后,對隔震支座油漆進行修補。
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圖6 隔震支座上支墩澆筑完成示意
Part 04
結語
支座灌漿料通過對旅客航站樓及綜合換乘中心層間隔震系統施工過程中現場跟蹤調查及分析下支墩、隔震支座及上支墩施工過程中的難點及問題點,最終隔震支座預埋件高度偏差均<5mm,軸線偏差及水平度均控制在2mm范圍內,達到設計要求并得到如下結論:
1)施工前分析下支墩施工難度,與設計單位充分溝通協調,將鋼筋排布重新調整空出混凝土下料孔及預埋件錨筋位置處箍筋型號重新設計調整,同時增加灌漿層保證柱頂施工質量。
2)過程中對柱頂灌漿層澆筑質量進行跟蹤調查,提出灌漿層改進措施,保證預埋板底部密實度。
3)針對預埋件安裝定位難度較大,采用倒鏈將鋼筋籠定位,保證安裝精度及安裝位置準確性。
CGM高強無收縮灌漿料,預應力管道壓漿料,支座灌漿料,高聚物快速結構修補料,環氧灌漿料,不發火地坪,自粘壓縫帶,不發火細石混凝土,不發火水泥砂漿,植筋膠,粘鋼膠,塑性膨脹劑,減水劑,聚合物砂漿,M50干硬性無收縮砂漿,M50流動性無收縮砂漿,重力砂漿(風、聲屏障快速充填砂漿),聚氨酯灌漿料,環氧灌漿料,壓漿料,壓漿劑,聚合物砂漿,環氧樹脂,植筋膠,粘鋼膠,樹脂灌縫膠,呋喃樹脂,氯丁膠乳,自粘壓縫帶,瑞米加固材料,瑞米堵水材料。
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