羅 鑫,王 輝,彭建永,陳 華,潘鈞俊,金國棟,孫 斌
(中國建筑第八工程局有限公司,上海 200112)
目前,大型機(jī)場(chǎng)工程通常為軌、陸、空綜合樞紐工程,在地下空間開發(fā)結(jié)構(gòu)如軌道交通與地上建筑銜接中,往往會(huì)涉及基礎(chǔ)聯(lián)合共建情況,而大截面捆梁(即基礎(chǔ)梁,承受上部柱荷載,并連接地下連續(xù)墻、地下結(jié)構(gòu)外墻和樁)基礎(chǔ)作為一種特殊的樁承臺(tái)基礎(chǔ),其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工操作難度大,傳統(tǒng)施工方法難以勝任[1-3]。
本文以杭州蕭山國際機(jī)場(chǎng)三期項(xiàng)目新建航站樓工程為例,航站樓主樓與地下空間開發(fā)高鐵站共建區(qū)域設(shè)計(jì)東西向通長(zhǎng)大截面捆梁基礎(chǔ),其與普通樁承臺(tái)基礎(chǔ)組成聯(lián)合基礎(chǔ),并與高鐵站外墻、地下連續(xù)墻共同承受上部荷載[4-5]。本文主要針對(duì)大截面捆梁基礎(chǔ)施工進(jìn)行分析并利用BIM工具進(jìn)行模擬,總結(jié)出一套有效可行的施工方法[6-7]。
杭州蕭山國際機(jī)場(chǎng)三期項(xiàng)目建筑面積約67萬m2,合同額達(dá)91.58億元,地下2層,地上5層,航站樓最高點(diǎn)高度44.55m,登機(jī)橋固定端32個(gè),近機(jī)位37個(gè);高鐵站總長(zhǎng)888m,站臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)段長(zhǎng)450m、寬42.1m。該項(xiàng)目是浙江省重點(diǎn)工程,也是2022年杭州亞運(yùn)會(huì)重要基礎(chǔ)配套工程。
航站樓捆梁基礎(chǔ)嵌于高鐵站結(jié)構(gòu)外墻內(nèi)1m并利用地下連續(xù)墻作為樁基礎(chǔ),捆梁外側(cè)延伸11個(gè)普通樁承臺(tái)基礎(chǔ)與捆梁基礎(chǔ)組成聯(lián)合基礎(chǔ)共同承受上部荷載,捆梁剖面如圖1所示。
圖1 捆梁、承臺(tái)及部分基礎(chǔ)梁剖面
1)捆梁基礎(chǔ)內(nèi)嵌 由圖1可知,捆梁基礎(chǔ)內(nèi)嵌于高鐵站的結(jié)構(gòu)側(cè)墻內(nèi),沿側(cè)墻東西向通長(zhǎng)布置約205m,高鐵站結(jié)構(gòu)側(cè)墻先行施工,需保證捆梁基礎(chǔ)與高鐵站結(jié)構(gòu)側(cè)墻有效連接,同時(shí)不能對(duì)高鐵站的主體施工造成影響,因此捆梁基礎(chǔ)施工難度較大,需綜合考慮多種因素。
2)大截面梁 大截面捆梁截面尺寸為3 500mm(高)×4 200mm(寬),并與11個(gè)外側(cè)延伸樁承臺(tái)基礎(chǔ)共同施工。由此可知本工程捆梁基礎(chǔ)屬于大體積混凝土,大體積混凝土澆筑時(shí),存在水化熱過大等問題,內(nèi)外溫差過大會(huì)導(dǎo)致混凝土開裂,影響承臺(tái)的承載力,不利于上部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,這也是捆梁施工的一大難點(diǎn)。
圖2 捆梁截面配筋
由于捆梁體積大、鋼筋排布緊密,鋼筋的綁扎順序是否合理決定了捆梁能否順利施工,這對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的施工人員提出更高要求。
4)工期緊、任務(wù)重 本工程施工工期緊,為保證2022年杭州亞運(yùn)會(huì)舉辦期間機(jī)場(chǎng)正式投入使用,主體結(jié)構(gòu)的施工工期僅30個(gè)月;同時(shí),共建區(qū)域可利用施工場(chǎng)地狹小、專業(yè)單位多、日材料進(jìn)場(chǎng)量大,對(duì)管理人員現(xiàn)場(chǎng)施工管理協(xié)調(diào)能力提出更高要求。
原施工方案中考慮將捆梁與高鐵站結(jié)構(gòu)側(cè)墻同時(shí)施工,施工工序方案如圖3所示:①高鐵站B1層結(jié)構(gòu)外墻施工至捆梁底,并對(duì)高鐵站外墻進(jìn)行防水施工;②待外墻防水完成后,將高鐵站南側(cè)地下連續(xù)墻和航站樓的樁頭進(jìn)行接高,以滿足基礎(chǔ)捆梁的頂面標(biāo)高;③待地下連續(xù)墻與樁頭接高完成后,對(duì)外墻及捆梁、基礎(chǔ)梁底的土方進(jìn)行回填,便于后期航站樓基礎(chǔ)捆梁及承臺(tái)施工;④土方回填完成后,對(duì)捆梁、承臺(tái)及航站樓上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工,保證了捆梁兩邊基礎(chǔ)的整體性。
圖3 原設(shè)計(jì)方案施工順序
在原施工方案中,高鐵站的主體結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度直接影響了航站樓上部結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)度,針對(duì)這一情況,對(duì)原施工方案進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),優(yōu)化后的施工順序如圖4所示,并通過BIM工具進(jìn)行模擬,如圖5所示。優(yōu)化方案內(nèi)容如下。
圖4 優(yōu)化方案施工順序
圖5 捆梁施工BIM模擬
1)優(yōu)化方案中,為了不影響航站樓上部結(jié)構(gòu)施工,決定高鐵站主體結(jié)構(gòu)先行施工,捆梁嵌入結(jié)構(gòu)側(cè)墻部分利用鋼筋接駁器作為捆梁鋼筋的連接方式,待高鐵站主體結(jié)構(gòu)施工完成后,鑿出捆梁鋼筋接駁器,并將其與捆梁內(nèi)部鋼筋進(jìn)行連接。
2)待高鐵站主體結(jié)構(gòu)施工完成后,進(jìn)行外墻的土方回填,但僅回填至與高鐵站地下連續(xù)墻同高。
3)優(yōu)化方案中,考慮到原方案中接樁的施工工期較長(zhǎng),經(jīng)設(shè)計(jì)變更,直接降低了捆梁標(biāo)高,省去接樁步驟,并通過破除地下連續(xù)墻頂部冠梁和硬化路面后,對(duì)地下連續(xù)墻和樁頭的鋼筋直接進(jìn)行接長(zhǎng),以便與捆梁和承臺(tái)的鋼筋進(jìn)行連接。
4)待到捆梁和承臺(tái)內(nèi)的鋼筋與側(cè)墻預(yù)留的鋼筋接駁器以及底部地下連續(xù)墻和樁頭的鋼筋進(jìn)行綁扎連接后,對(duì)捆梁和承臺(tái)進(jìn)行支模和澆筑。
5)待到捆梁和承臺(tái)施工完成后,進(jìn)行上覆土方回填,并進(jìn)行航站樓上部結(jié)構(gòu)施工。
施工方案中,由于捆梁的截面尺寸較大,內(nèi)部配筋也較復(fù)雜,故捆梁鋼筋施工順序也尤為重要,其具體的設(shè)計(jì)施工內(nèi)容包括:①鋼筋綁扎 捆梁鋼筋安裝整體按“從下到上,由內(nèi)到外”的順序進(jìn)行施工,基本順序?yàn)榻Y(jié)構(gòu)側(cè)墻預(yù)埋捆梁箍筋接出→底筋→焊鋼筋支架→面筋→內(nèi)箍筋→縱向分布筋→外圈箍筋封閉;②模板安裝 利用側(cè)墻中的對(duì)拉螺栓,將其接長(zhǎng)后加固捆梁外側(cè)模板,以此保證結(jié)構(gòu)連接的整體性;③混凝土澆筑 由于捆梁屬于大體積混凝土,考慮到澆筑水化熱過大等因素,對(duì)捆梁采用“斜面分層”的方式進(jìn)行澆筑,并對(duì)每層澆筑的混凝土做好測(cè)溫記錄。
高鐵站地下結(jié)構(gòu)施工完成后,將捆梁內(nèi)鋼筋與外墻預(yù)留的鋼筋接駁器進(jìn)行連接,以此來保證兩側(cè)基礎(chǔ)的整體性,并通過BIM技術(shù)進(jìn)行施工模擬,確保捆梁基礎(chǔ)施工順利完成。接駁器BIM模擬效果如圖6所示。
通過對(duì)大截面捆梁聯(lián)合基礎(chǔ)施工進(jìn)行分析,綜合現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)聯(lián)合基礎(chǔ)整體工序進(jìn)行合理安排,并利用預(yù)埋鋼筋接駁器解決了捆梁與地下空間結(jié)構(gòu)共建的技術(shù)難題,使捆梁施工比原工期計(jì)劃提前15d完成,同時(shí)應(yīng)用BIM工具清晰模擬出施工難點(diǎn),輔助管理人員快速編制施工方案,有效指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工;另外,本工程捆梁的順利施工為共建區(qū)域聯(lián)合基礎(chǔ)施工提出很好的解決方案,能為同類工程提供借鑒。
圖6 捆梁與側(cè)墻連接模型