隔震支座下支墩施工質(zhì)量是影響上部結(jié)構(gòu)安全及隔震效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而國(guó)內(nèi)對(duì)于LNR1500及以上支座施工的經(jīng)驗(yàn)不足。對(duì)某機(jī)場(chǎng)旅客航站樓及綜合換乘中心層間隔震系統(tǒng)運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)下支墩鋼筋綁扎、預(yù)埋件安裝及混凝土澆筑難度及措施進(jìn)行分析，強(qiáng)調(diào)了在施工前與設(shè)計(jì)單位充分溝通論證，解決了由于下支墩鋼筋密集影響預(yù)埋件安裝及混凝土澆筑質(zhì)量的問(wèn)題隱患。
引言
現(xiàn)代民用建筑中隔震技術(shù)逐漸開始大范圍使用，國(guó)內(nèi)減隔震技術(shù)于20世紀(jì)90年代首次使用于民用建筑，大部分隔震建筑按照基礎(chǔ)隔震形式設(shè)計(jì)，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(jié)構(gòu)基本處于彈性,隔震層需有足夠的穩(wěn)定性和安全性。
2015年我國(guó)出臺(tái)JGJ 360—2015《建筑隔震工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)范施工工藝，明確驗(yàn)收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但國(guó)內(nèi)隔震支座直徑＜1.0m，而對(duì)于首次采用直徑1.5m圓形隔震支座施工指導(dǎo)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(diǎn)及要點(diǎn)，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(tǒng)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(wàn)㎡，采用五指廊的放射狀構(gòu)型，指廊末端到主樓中心點(diǎn)的距離均為600m。其為“五縱兩橫”綜合交通交匯網(wǎng)中心，地下有5條軌道線穿過(guò)，16個(gè)站臺(tái)，總寬度275m，其規(guī)模相當(dāng)于北京火車站，為全球首個(gè)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。
圖1 航站樓及綜合換乘中心結(jié)構(gòu)示意
1.2 隔震系統(tǒng)概況
航站樓采用層間隔震方式，隔震層位于轉(zhuǎn)換層柱頂，每根柱子柱頂設(shè)置一個(gè)隔震支座，如圖2所示。僅核心區(qū)隔震支座1 152套，黏滯阻尼器144套，規(guī)格數(shù)量多達(dá)八種，單個(gè)最大質(zhì)量為5.55t，其中LNR1500天然橡膠支座及ESB1500彈性滑板支座為國(guó)內(nèi)首次使用，共計(jì)287個(gè)。
圖2 轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)剖面
隔震支座承擔(dān)上部鋼結(jié)構(gòu)及混凝土結(jié)構(gòu)全部荷載，僅結(jié)構(gòu)階段已超30MPa，C型柱下隔震支座荷載壓力高達(dá)60MPa。所采用隔震支座均為圓形，其數(shù)量及規(guī)格目前遠(yuǎn)超世界其他建筑，為目前全球規(guī)模最大的隔震系統(tǒng)。
Part 02
隔震支座施工技術(shù)難點(diǎn)
轉(zhuǎn)換層柱頂隔振結(jié)構(gòu)主要分為三部分，分別為下部柱墩（簡(jiǎn)稱“下支墩”）、隔震支座及柱帽（簡(jiǎn)稱“上支墩”）。根據(jù)設(shè)計(jì)前期振動(dòng)試驗(yàn)顯示，下支墩受振動(dòng)波影響最大，保證隔震結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量重點(diǎn)應(yīng)保證下支墩施工質(zhì)量。
2.1解決上、下支墩鋼筋綁扎、混凝土澆筑等施工問(wèn)題
航站樓主體結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，柱子均為鋼筋混凝土柱，柱網(wǎng)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(cè)螺旋箍筋φ14@100，主筋間拉鉤采用φ25@100，鋼筋間距極小，對(duì)于預(yù)埋環(huán)及預(yù)埋板錨固鋼筋位置阻礙極大，同時(shí)極大影響混凝土澆筑質(zhì)量，如圖3所示。以上問(wèn)題必須通過(guò)可靠措施解決。
圖3 下支墩鋼筋模型
2.2解決預(yù)埋件平面軸線位置、水平度及整體標(biāo)高等問(wèn)題
錨筋定位固定是確保預(yù)埋件水平度及整體標(biāo)高的關(guān)鍵，下支墩定位直接影響預(yù)埋板軸線位置精準(zhǔn)度，受下支墩鋼筋密度影響，預(yù)埋環(huán)及預(yù)埋板錨筋位置與下支墩沖突嚴(yán)重，位置難以固定。同時(shí)隔震支座位于柱頂，圓柱鋼筋易旋鈕，相對(duì)剛度較低，頂部位移較大，不利于預(yù)埋件定位。根據(jù)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，隔震支座預(yù)埋件高度偏差≤5mm，軸線偏差≤3mm，水平度控制在2mm范圍內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)施工需制定專項(xiàng)保證措施方可達(dá)到要求水平。加之預(yù)埋板尺寸較大，對(duì)混凝土標(biāo)高及盤底密實(shí)度控制不利，預(yù)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(wèn)題
灌漿層作用于預(yù)埋板及下支墩混凝土之間，為控制預(yù)埋板標(biāo)高及底部灌漿層密實(shí)，灌漿過(guò)程中預(yù)埋板不可摘除，而預(yù)埋板直徑為支座規(guī)格外擴(kuò)300mm，澆筑時(shí)無(wú)法判斷氣體是否完全趕出，難以保證預(yù)埋板與灌漿層貼合嚴(yán)密。
灌漿層下部混凝土柱直徑1 800mm為大體積混凝土構(gòu)件，內(nèi)部溫升情況對(duì)灌漿層施工質(zhì)量影響極其嚴(yán)重。保證在混凝土與灌漿層直接完全結(jié)合難度極大。
2.4解決隔震支座運(yùn)送、吊裝及安裝固定等問(wèn)題
航站樓核心區(qū)尺寸較大，長(zhǎng)寬分別為520，400m，坑內(nèi)柱頂隔震支座的最大運(yùn)輸為260m，現(xiàn)場(chǎng)塔式起重機(jī)分布單位不同，協(xié)調(diào)及運(yùn)送難度大，運(yùn)用塔式起重機(jī)運(yùn)送方案不可行，處理現(xiàn)場(chǎng)材料運(yùn)送急需解決。
Part 03
隔震施工技術(shù)分析
地下2層頂板施工完成后進(jìn)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(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)普通地下室施工，尤其是隔震支座位置及下支墩密實(shí)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(wèn)題，制定專項(xiàng)措施，調(diào)整專項(xiàng)施工方案。
3.1測(cè)量定位
B2層頂板澆筑完成后，采用全站儀測(cè)設(shè)每個(gè)隔震支座中心點(diǎn)的投影及B1層柱邊線，標(biāo)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(guò)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(jìn)行調(diào)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(jié)點(diǎn)鋼筋太密，通過(guò)前期做施工節(jié)點(diǎn)樣板，發(fā)現(xiàn)施工困難，按原設(shè)計(jì)，鋼筋不能排布，節(jié)點(diǎn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，欲保證混凝土澆筑有3種方式。
1）調(diào)整拉鉤位置 將中心兩根雙向拉鉤向兩側(cè)相鄰主筋調(diào)整，相鄰兩層中心拉鉤錯(cuò)開方向不同。
2）調(diào)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(duì)于本層柱拉鉤代換為較大直徑鋼筋，重新調(diào)整拉鉤位置，增大澆筑孔及振搗孔空間。
4）調(diào)整混凝土 將普通混凝土改為細(xì)石混凝土，減小粗骨料粒徑。
本工程通過(guò)與設(shè)計(jì)單位溝通及BIM模擬，采用調(diào)整拉鉤位置和調(diào)整混凝土的方案，將中間下灰孔增大為15cm，澆筑時(shí)可以保證混凝土順利澆筑，不出現(xiàn)混凝土離析及粗骨料卡住形成空洞的問(wèn)題。同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)縮短下支墩縱筋頂部彎錨長(zhǎng)度至200mm，柱頂標(biāo)高以下1m范圍綁扎圓形外箍筋，不安裝拉鉤。
3.3環(huán)狀鋼埋件及預(yù)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(yù)埋件安裝前用倒鏈將柱鋼筋調(diào)直，經(jīng)復(fù)測(cè)垂直度驗(yàn)證無(wú)誤后，安裝環(huán)狀鋼埋件（下稱“環(huán)鐵”）及預(yù)埋板。預(yù)埋板及環(huán)鐵安裝時(shí)混凝土尚未澆筑，為防止鋼筋籠位置變化影響預(yù)埋板及環(huán)鐵安裝精度，鋼筋綁扎時(shí)用倒鏈將鋼筋定位，環(huán)鐵安裝前采用水準(zhǔn)儀及經(jīng)緯儀對(duì)鋼筋籠進(jìn)行精確定位，并用倒鏈固定。
預(yù)埋套筒上口及下口預(yù)先與定位預(yù)埋板用螺栓擰緊固定，以確保套筒的位置準(zhǔn)確。為保證預(yù)埋套筒的錨固長(zhǎng)度和豎向固定，采用滾壓直螺紋套絲的預(yù)埋錨筋與預(yù)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(diào)整連接件標(biāo)高、平面位置、水平度，無(wú)誤后與U形蓋鐵電焊成整體。預(yù)埋板預(yù)埋為安裝定位關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在深化過(guò)程中對(duì)帶預(yù)埋板澆筑進(jìn)行分析，在預(yù)埋板中心開φ200澆筑洞口，四周均勻開10個(gè)透氣孔，如圖4b所示。
a
b
圖4 預(yù)埋套筒錨筋及定位預(yù)埋板定位
安裝完預(yù)埋板后將環(huán)鐵套入柱頂，經(jīng)樣板試驗(yàn)證實(shí)環(huán)鐵頂標(biāo)高與預(yù)埋板頂標(biāo)高一致，然后附加φ14預(yù)埋鋼筋焊接，調(diào)整標(biāo)高及位置。環(huán)鐵外側(cè)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(zhǔn)度與安裝環(huán)境一致。
3.4下支墩側(cè)模安裝
環(huán)鐵及預(yù)埋板復(fù)測(cè)合格后，安裝側(cè)模，側(cè)模高度略高于支墩頂面高度，并在側(cè)模上用測(cè)量?jī)x器標(biāo)定出支墩頂面設(shè)計(jì)標(biāo)高的位置。側(cè)模垂直度嚴(yán)格控制2mm以內(nèi)，位置控制在3mm內(nèi)。安裝完成后應(yīng)再次對(duì)預(yù)埋件各項(xiàng)控制指標(biāo)（平面位置、水平度等）進(jìn)行最終校核。
3.5下支墩混凝土澆筑
根據(jù)拉鉤調(diào)整后，中央為混凝土澆筑點(diǎn)，四周透氣孔為振搗點(diǎn)。每澆筑50cm，中心采用50振搗棒，各個(gè)透氣孔采用30mm振搗棒進(jìn)行對(duì)稱振搗。澆筑中嚴(yán)禁碰撞預(yù)埋板及錨筋，防止人員踩踏預(yù)埋板。
一次澆筑極難保證下支墩頂面混凝土密實(shí)度，為保證工程質(zhì)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(shí)標(biāo)高嚴(yán)格控制在預(yù)埋板中部，澆筑過(guò)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(yǎng)護(hù)，松動(dòng)六角螺栓，摘掉預(yù)埋板，將上層浮漿剔除清理，蓄水濕潤(rùn)，安裝預(yù)埋板，復(fù)測(cè)標(biāo)高及水平度。二次灌漿由混凝土剔鑿?fù)瓿擅鏉仓令A(yù)埋板板頂，采用高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料。
經(jīng)過(guò)前期二次灌漿數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)空鼓為主要問(wèn)題，分析主要原因?yàn)闈仓樞蚧靵y，灌漿時(shí)間控制不良及環(huán)鐵高度不足。分別采取以下措施。
1）灌漿從一側(cè)進(jìn)行灌漿，采用橡皮錘輕敲預(yù)埋板，直至灌漿料從另一側(cè)溢出為止，以利于灌漿過(guò)程中的排氣。灌漿開始后不能間斷，盡可能縮短灌漿時(shí)間，嚴(yán)禁多點(diǎn)灌注。
2）采用無(wú)線混凝土測(cè)溫儀，實(shí)時(shí)監(jiān)控柱頂混凝土變化及變形趨勢(shì)，繪制成溫度與應(yīng)變變化曲線?；炷翝仓瓿傻?天溫度及應(yīng)變均達(dá)到最大值，然后趨于平穩(wěn)。最早在第3天末傍晚至早晨進(jìn)行灌漿，灌漿前澆水濕潤(rùn)2h，灌漿層終凝后及時(shí)灑水覆蓋塑料薄膜，進(jìn)行3～7天陰濕養(yǎng)護(hù)。
3）前期統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中，灌漿層與環(huán)鐵持平，出現(xiàn)空鼓率為27.3%，環(huán)鐵與預(yù)埋板標(biāo)高差為板厚，灌漿層標(biāo)高誤差直接會(huì)導(dǎo)致板底空鼓，與設(shè)計(jì)單位溝通核算后可以將環(huán)鐵上提至預(yù)埋板頂標(biāo)高，降低誤差影響。
3.6下支墩澆筑完成后測(cè)量復(fù)核
混凝土澆筑完畢后，應(yīng)對(duì)支座中心平面位置、頂面水平度和標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測(cè)并記錄報(bào)驗(yàn)，若有移動(dòng)，應(yīng)進(jìn)行校正。
3.7安裝隔震支座
混凝土養(yǎng)護(hù)至下支墩混凝土及灌漿層強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上時(shí)進(jìn)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(yùn)至工作面且減小運(yùn)距及搬運(yùn)次數(shù)，基坑內(nèi)南北各設(shè)置1道鋼棧橋?qū)⑥D(zhuǎn)換層切分為3塊，運(yùn)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(dòng)，將隔震支座運(yùn)送至作業(yè)面附近。然后采用叉車和汽車式起重機(jī)運(yùn)送至作業(yè)面。
汽車式起重機(jī)將支座吊至柱墩，待隔震支座下法蘭板螺栓孔位與預(yù)埋鋼套筒孔位對(duì)正后，將螺栓擰入套筒。螺栓應(yīng)對(duì)稱擰緊，螺栓緊固過(guò)程中嚴(yán)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(fù)測(cè)隔震支座頂面標(biāo)高、平面中心位置及水平度。
3.8上部連接件固定
將上部預(yù)埋錨筋和套筒用螺栓連接到隔震支座（法蘭板）上。同時(shí)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?jié)仓炷翆?duì)底模產(chǎn)生豎向壓力導(dǎo)致底模產(chǎn)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。
圖5 隔震支座連接節(jié)點(diǎn)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(hù)模板，澆筑混凝土，施工方法與常規(guī)做法基本相同。隔震支座上支墩澆筑完成如圖6所示。
3.11隔震支座補(bǔ)漆
安裝過(guò)程和模板支撐、拆除過(guò)程中不可避免會(huì)對(duì)隔震支座油漆造成損壞，隔震層施工完畢，模板拆除后，對(duì)隔震支座油漆進(jìn)行修補(bǔ)。
圖6 隔震支座上支墩澆筑完成示意
Part 04
結(jié)語(yǔ)
通過(guò)對(duì)旅客航站樓及綜合換乘中心層間隔震系統(tǒng)施工過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)跟蹤調(diào)查及分析下支墩、隔震支座及上支墩施工過(guò)程中的難點(diǎn)及問(wèn)題點(diǎn)，最終隔震支座預(yù)埋件高度偏差均＜5mm，軸線偏差及水平度均控制在2mm范圍內(nèi)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求并得到如下結(jié)論：
1）施工前分析下支墩施工難度，與設(shè)計(jì)單位充分溝通協(xié)調(diào)，將鋼筋排布重新調(diào)整空出混凝土下料孔及預(yù)埋件錨筋位置處箍筋型號(hào)重新設(shè)計(jì)調(diào)整，同時(shí)增加灌漿層保證柱頂施工質(zhì)量。
2）過(guò)程中對(duì)柱頂灌漿層澆筑質(zhì)量進(jìn)行跟蹤調(diào)查，提出灌漿層改進(jìn)措施，保證預(yù)埋板底部密實(shí)度。
3）針對(duì)預(yù)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(zhǔn)確性。
（參考文獻(xiàn)略）
曹建亞,張灝.北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)大直徑隔震支座施工技術(shù)[J].施工技術(shù),2020,49(1):122-125.
