朱磊
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1、前言
为充分利用空间资源、节约用地，部分地铁车辆段采用上盖物业预留或同步开发的建筑形式，上盖混凝土板一般面积都很大（10万平方米以上），厚度一般在25-35cm间。如何实现在地铁建设周期内（4年以内）快速完成盖板施工以满足地铁车辆段运营需要，又为上盖物业开发预留后期建设条件，并控制薄板混凝土的施工质量，本文通过介绍深圳国际会展中心配套市政项目机场北车辆段工程实体，从设计阶段控制、施工阶段BIM模拟及质量管控应用、样板先行、midas FEA有限元分析突出管控重点、跳仓法实操控制等方面进行了分析总结，提出相关质量控制措施，给同类工程设计、施工管理提供参考借鉴。
2、工程概况及设计、施工策划阶段控制措施
机场北车辆段位于深圳市宝安区宝安机场以北，11号线机场北停车场以西，永久占地面积为14.584ha，上盖盖板面积13万平方米，本项目工期为24个月，因此，如何在要求工期内完成盖板施工并确保混凝土质量是本工程的控制重点。常规做法是尽量把盖板单次浇筑面积放大，有些工程做到4000-5000平方米/次，但单次大面积混凝土浇筑，盖板后期开裂问题比较难解决，而且不利于组织盖板下的桩柱的流水施工；如果分块面积过小，一是不利于加快盖板施工进度，而是会留下较多的施工缝等，对盖板整体防水不利。
因此，本项目盖板单元在设计阶段，建设单位组织设计单位对已投入运营的松岗车辆段、侨城东车辆段等工程实体进行了考察，结合后期运营意见，对伸缩缝间距采取了56m取值，既保证了伸缩缝功能要求，同时也科学合理的划分了每个独立区域的大小；同时，结合香港防火设计优秀经验，要求了设计单位在盖体盖板保护层25mm处设置了防护保护层，在达到防护要求的同时也增加了混凝土的抗裂性能。
结合设计单位对伸缩缝位置的设置，施工单位对盖板进行了施工分块，总共划分为50块，每块盖板单次施工都控制在3000平方米以内，有效的控制了盖板的开裂风险，在施工组织上按照分区分块进行流水组织施工，现场布置16台60m塔吊进行材料垂直运输；混凝土采用4台62m天泵+2台地泵组合浇筑，有效的加快了施工效率，也确保了施工质量。
3、施工阶段BIM模拟及质量管控应用
设计单位出具施工图纸后，施工单位牵头建立了指导施工用的BIM三维模型，实现了盖体结构的三维可视化、信息化管理。
对复杂的接口结构及钢筋工程形成了可指导现场施工的、含信息的模型。在后期施工质量控制施工过程中让对钢筋布置规则不熟的管理人员，参考三维布置图，快速了解构件的钢筋构造及布置规则，减少施工错误；同时提高了作业人员钢筋下料准确性，减少不必要的钢筋损耗和钢筋误差引起的质量偏差。
通过信息化管理，运用信息化手段，BIM模型对每道工序都挂接好相应的质量技术规程、工法指导和细部图纸，供现场管理人员、施工工人均能随时随地查看技术资料。
施工现场的任何人发现质量问题后，均可实时发出预警，及时通知施工人员、监理人员，在三维图实体位置设置问题图钉，督促将现场质量问题快速解决，责任人整改完毕后，方可消除该问题在模型上方的“图钉”。并将质量控制流程中的每个时间维度、事件原因、责任人自动生成质量控制分析表，消除同类质量问题。
4、样板先行质量管理
为提升施工质量，在施工前，现场在进入施工区域的路口设置了样板区，将施工关键工序中的模板、钢筋绑扎、混凝土外观等施工工序推行了样板引路，让工人在工作休息的间歇中受到了实物施工技术交底。同时，样板间作为了施工单位自检和甲方、监理单位进行施工质量验收的依据，提升了现场施工质量。
5、midas FEA有限元分析突出管控重点
在现场管控中，技术人员对现场的盖体梁板混凝土水化热进行了midas FEA有限元分析，根据有限元分析形成的应力云图，对受结构内力大的区域进行了技术管控和现场重点盯控。通过分析，发现盖板和梁柱交界位置应力大，对该部位施工的不同标号混凝土采取了提高标号、楔形搭接的处理措施；根据分析的温度-时间曲线，将蓄水养护时间控制在施工后16-20小时间，在防止混凝土开裂的同时充分利用混凝土自身水化热增强混凝土早期强度。
6、混凝土质量控制
为加强混凝土质量控制，避免混凝土开裂，施工单位组织商品混凝土搅拌站一起对C35梁板的纤维膨胀混凝土配合比进行了试验研究：
第一、配合比设计技术路线
1、在混凝土中加入一定量的纤维，增强混凝土的韧性和抗拉能力，避免混凝土开裂。
2、在混凝土中掺加一定量的膨胀剂，抵消混凝土收缩，使混凝土的收缩较小或无收缩（微膨胀），降低混凝土开裂的风险。
第二、配合比设计思路
双掺矿粉和粉煤灰，选用高性能的聚羧酸减水剂，改善混凝土工作性，提高混凝土的力学性能。降低胶凝材料用量，降低水化热的，降低混凝土开裂的风险。
第三、配合比设计
配合比2出机混凝土工作性好（图3、图4），坍落度200㎜，容重2390㎏/m3；1小时后坍落度为160㎜，满足施工要求。
第五、力学性能
配合比1同条件养护强度（4天）为35.6MPa，7天标养强度为37.8MPa，28天标养强度在50MPa左右（推定值）。
配合比2同条件养护强度（4天）为37.3MPa，7天标养强度为38.6MPa，28天标养强度在52MPa左右（推定值）。
为了加强混凝土的质量，采取了严格控制原材料质量，严格按配合比拌制混凝土，并在搅拌时延长搅拌时间30秒以上，保证出厂混凝土性能优良。
7、跳仓法实操控制
根据结构长度与约束应力的非线性关系，即在较短范围内结构长度显著的影响约束应力，超过一定长度后约束应力随长度的变化趋于恒定，现场采用跳仓法控制混凝土应力裂缝。即将薄长的混凝土块体分为若干小块体间隔施工，经过短期的应力释放，再将若干小块体连成整体，依靠混凝土抗拉强度抵抗下一段的温度收缩应力。实际操作中通过优化施工缝的位置等一系列措施确保混凝施工质量：
首先：将施工缝应留在所在板跨的1/4~1/3处，即弯矩最小处。
第二：在浇筑混凝土前，清除模板内杂物，润湿模板，排除积水、封堵孔洞缝隙
第三：严格控制混凝土的坍落度，采用斜面分层的浇筑方法分层浇筑混凝土。并采取遮阳措施，减少阳光照射，降低混凝土的温升值，缩小混凝土的内外温差及湿度应力。控制混凝土浇注过程中出现冷缝，上下层混凝土之间的覆盖时间不得超过初凝时间，同时加强混凝土的振捣，提高混凝土密实度和抗拉强度，减小收缩变形，并同步排除混凝土的振捣过程中产生的泌水，消除泌水对混凝土层间粘结能力的影响，提高混凝土的密实度及抗裂性能。
第四：浇筑后，及时的进行早期养护，提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量；混凝土表面进行蓄水养护，使砼始终处于保温保温养护中，防止砼内部裂缝的产生；梁板外围和底板采用带模养护，养护时间要严格控制持续14d以上。
第五：通过测温对比midas FEA有限元分析数据，绘成温度－时间曲线，通过曲线能知道温度变化情况，并根据设定的允许最大温差值予以预警控制，及时采取覆盖保温及换水等相应的措施，控制混凝土内外温差小于25℃，防止混凝土内部裂缝的产生。
8、结论
设计单位考察对比后的设计理念优化和成功应用经验的借鉴能从源头上给车辆段控制带来便利；施工单位成熟优秀施工工艺工法和先进管理理念的应用能让专业的施工班组质量控制更加到位；计算机技术，特别是BIM技术和有限元技术在质量管理中的应用，能让质量管理更加高效、精准。
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[5]徐艳华. 大体积混凝土抗裂计算及防裂措施[D]. 四川建筑，2012.
论文作者:朱磊
论文发表刊物:《防护工程》2018年第11期
论文发表时间:2018/9/29
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