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《混凝土》2013年第四期
清水混凝土疏散平臺板預製關鍵技術 蔡亞寧;喬中勝;魏榮軍;吳海玲;王君菊;黃清傑;122-125
蔡亞寧1，喬中勝2，魏榮軍2，吳海玲2，王君菊2，黃清傑2
（1.北京城建集團有限責任公司工程總承包部 北京 100088 ；
2北京城建建材工業有限公司 北京101118）
摘 要：北京地鐵昌平線高架區間應急疏散平臺板首次採用了清水混凝土防滑要求設計，8000餘塊清水混凝土疏散平臺板具有外形結構複雜、混凝土含鋼量大以及尺寸多變化、施工工期短的預製技術特徵。通過對疏散平臺板預製過程重點和難點的認真分析和把握，採用組合式立模板+機組流水法預製工藝；活動插板、可更換不同寬度的鋼模板設計，牢固可靠，操作便利；成功配製高性能混凝土；加強混凝土施工和養護控制、壓面控制、成品保護和運輸方法的改進；以及採用北京市最新的地方標準控制生產操作質量和驗收產品質量；圓滿地實現了清水混凝土疏散平臺板既定的質量和工期目標。安裝後的清水混凝土疏散平臺板整體顏色均勻，板面中的防滑點分佈均勻，自然流暢，清水效果和使用功能完全達到了設計要求，提升了地鐵高架區間用混凝土疏散平臺板預製質量和功用品質，取得了良好的社會經濟效益。
關鍵詞：地鐵 清水混凝土 疏散平臺板 預製技術
0 工程概述
北京地鐵昌平線是連接城市中心區與昌平新城的一條南北向軌道交通快速客運線路，北起十三陵景區，南至城鐵13號線西二旗站，全長31.24公里。途徑回龍觀、沙河、南邵、城北、城南、十三陵等6個鎮（街道），貫穿和輻射創新基地、生命科學園、科技園區、沙河高教園區、沙河鞏華城、昌平老城區、新城東區和十三陵特區等重點功能區。
清水混凝土疏散平臺板設計混凝土強度等級C30，總數量約為8000塊，混凝土總方量約為554m3。疏散平臺板根據架設位置和尺寸不同分為兩類：一類是標準板，另一類是異形板。異形板尺寸需要根據標準板安裝完成後現場實測得到，而具其規格取決於不同尺寸。清水混凝土疏散平臺板的防滑要求和異形板尺寸的變化，都為預製生產帶來了高難度的挑戰。
1 疏散平臺板特徵和預製技術重點、難點
1.1 防滑凸點多，模板設計製作難度大
疏散平臺板外露正面有上口直徑25mm、下口直徑35mm和高度為5mm的圓臺形凸點間距50mm呈正梅花狀佈置，每塊板約200個凸臺，詳見圖1.1，用以防滑。在整個模板方案中，實現疏散平臺板外露正面防滑凸點效果和相互之間的精度要求，確保疏散平臺板外觀清水效果是難點部分；除此之外，模板必須採取合理的結構形式，不但適合於整個工藝流程設計，還要求在操作上有利於疏散平臺板外觀清水效果和高精度質量目標的實現、在高強度預製生產條件下模板體系的質量穩定性；加之1500多種長度變化的異形板需要依靠改動模板來實現，以降低模板成本投入；這都對模板設計和製作提出了極大挑戰。
圖1.1 標準疏散平臺板
1.2 混凝土設計和施工
需要設計和配製出性能優良、適合疏散平臺板預製的混凝土，並採取合理的施工過程控制方式，確保混凝土施工質量達到清水效果。
1.3表觀質量效果和尺寸精度要求高
本批清水疏散平臺板表觀質量效果和尺寸精度要求高，必須從生產全過程嚴格質量控制，才能保證8000塊疏散平臺板外表面為清水效果，以及疏散平臺板安裝後整體美觀。
2 預製技術和質量控制關鍵點
2.1確定了組合式立模機組流水法生產組織方式
混凝土構件常用的生產工藝按照其組織方式和流水特點來分類，一般可以分為固定臺座法、機組流水法以及流水傳送法三種，每種類型的工藝方式都有其不同的運行特點、設備組成、成型方法、優缺點和適用對象等等[1]。經過對三種方式的研究和取捨，結合疏散平臺板工程特點和我公司現場實際條件，我公司認為採用以振動臺為工藝中心的“機組流水法”是本批混凝土疏散平臺板預製的最佳工藝方式。
2.2高精度單模多用組合式立模板的設計和製作
清水混凝土疏散平臺板作為一種小型預製構件，在生產和技術上與其它構件沒有本質的區別，但作為疏散平臺的一個重要特點是其上表面有分佈均勻、形狀規則的圓臺凸點。針對本批平臺板預製特徵、重點和難點，我們展開了一系列的方案對比。
2.2.1模板面選擇和澆築成型方式
作為板類構件其生產方式可分為平模生產和立模生產，平模生產又分為水平正打和水平反打。水平正打就是按著預製構件的正常使用狀態生產，外露面就是使用面；這種方法優點是生產出的構件不用翻轉、中間環節少、磕碰少，缺點是操作面為人工壓光面，受操作工人的實際水平影響較大，質量不易保證；本批平臺板由於正面設有防滑凸點，採用水平正打顯然無法形成防滑凸點。水平反打的方式與水平正打相反，是正面朝下、模板面就是預製構件的外露面生產方式，目前板類構件如盾構管片、鐵路用短軌枕、各種裝飾掛板以及工業化預製外牆板等等使用最多的就是水平反打方式[2-4]；這種方式的最大優點是能最大限度的實現外露面光滑、氣泡很少或沒有和其瞻觀效果；缺點是構件出池後要採用適當方法做180º翻轉、再放平碼放，該過程極易磕碰、安全隱患較大；另外，水平反打佔用的單體模板數量多、生產區域大、吊車運行距離長、交叉作業多。考慮到該工程的標準板多達8000餘塊，如果將100多套單體模板水平擺放在佔地面積很大，而且單體混凝土方量較小，板厚僅有80mm，澆築時不易振搗，在炎熱天氣下極易脫水，因此這種方式也不可取。
平模生產方式被否定後，就只有考慮立模生產了。立模生產的優點是人工操作面小，外露面均為模板面；缺點是措施不當表面容易產生氣泡，影響感觀質量，如目前的各類橋樑、體育場館的看臺等。但考慮到平臺構件體積較小，易考慮組合模板結構，最後在模板面的選擇和混凝土澆築方式上形成了以疏散平臺板正面為模板正面的，疏散平臺板反面為模板反面的“單模多用”的組合式立模板設計理念，混凝土從平臺板側面澆築成型，具體見圖2.2.1。
圖2.2.1單模多用的組合式立模板
2.2.2插板設計和製作
模板分為底模，側模和插板，每塊插板上近200個35*25*5@50防滑凸點的形成是關鍵，起初想用5mm的鋼板衝壓成型，但詢問了北京幾家機械加工廠，均表示可以衝但必須加工模具、而且衝壓力要達200噸以上，每個點的衝壓成本為20元，按標準板1㎡計算，每塊帶防滑凸點模板的衝壓成本為8000元，那麼做100塊就得80萬，從經濟上不能接受。更重要的是100塊帶防滑凸點模板的加工期需90天，滿足不了工期要求，所以用5mm鋼板衝壓凸點的方法被捨棄。其次考慮用20mm厚的鋼板，用銑床按著規格和間距銑出凹點作為底模，但這種方法成本更加昂貴且工期更長不可取。最後，經過多種工藝研究和試驗後，確定了採用衝壓2mm薄板然後與受力厚鋼板塞焊的製作方法，取得了滿意的效果。
插板採用衝壓2mm冷軋原平板，再與8mm冷軋原平板塞焊接而成，插板槽要求比插板+1--0.5mm，並要求插板在使用過程中不得變形，每塊插板尺寸偏差不得超過0.5mm。先按著幾何尺寸進行若干分類，對2mm的冷軋鋼板下料，然後在鋼板上標出每個凸點的中心位置進行衝壓；後將尺寸合適的8mm鋼板按一定的間距用鑽打孔以便塞焊，待衝壓好的鋼板和打好孔的鋼板都準備好後就可以塞焊了，塞焊時特別注意二者要密貼，電流適中以防將2mm的鋼板燒透，影像凸點效果。
2.2.3底模和側模設計和製作
底模採用10#槽鋼間距500mm佈置，面板採用5mm厚鋼板。插槽用8mm板條與底模塞焊，行成14mm寬的插槽，插槽寬度誤差為+1mm—0.5 mm。側模面板採用8mm鋼板，水平方向採用三根10#槽鋼，垂直方向採用2道2根10#槽鋼背對著焊接，兩側模採用16T型螺紋拉桿拉緊，共設上下各三道，控制模板寬度，防止混凝土澆築時側壓力將脹模。
2.2.4模板細節設計
為了模板整體的剛度、平整度和增加其剛度進而提高週轉利用次數，底模和側模採用10號槽鋼焊成骨架，面板採用5mm鋼板，插槽採用8mm鋼板塞焊在面板上行成8mm深的插槽。在聯接方式上，側模與底模採用絞點連接，方便模板的支拆施工，提高了生產效率。
2.3鋼筋施工工藝
為嚴格控制疏散平臺板成品混凝土保護層以提高耐久性，骨架外形和內部各尺寸嚴格控制在設計偏差範圍之內。另外，為防止鋼筋骨架在混凝土澆築和振搗過程中變形，所有鋼筋骨架全部採用焊接網片（見圖2.3-1）、鋼筋網片分類碼放（見圖2.3-2）和入模組裝，鋼筋保護層墊塊採用“飛輪式”塑料墊塊，方便快捷、高標準的保證鋼筋骨架保護層厚度。
圖2.3-1 鋼筋焊接網片
圖2.3-2 焊接網片碼放
2.4配製性能適宜的混凝土
混凝土設計基本思路為：根據設計要求和生產工藝確定混凝土施工及後期性能，再以混凝土性能為目標進行混凝土各組份配合比設計和試驗，最後確定適宜的混凝土施工配合比和注意事項。
我們通過摸索，試製了多塊疏散平臺板，分別對60-80㎜、80-100㎜ 、100-120㎜坍落度進行了試驗，對比疏散平臺板試驗品的成品質量和施工情況，確定了適宜的坍落度為80-100㎜。
綜合考慮到混凝土施工性能、硬化性能以及耐久性能，配合比確定採用摻和料+新型高效減水劑的設計方法。通過對比拌合物的和易性、施工性能和試件強度與外觀，確定了適宜的水膠比為0.49，粉煤灰最佳摻量為15％和最合理砂率為41％。疏散平臺板C30混凝土配合比見表2.4。
表2.4 清水疏散平臺板C30混凝土配合比
2.5混凝土施工質量控制
2.5.1混凝土澆築和振搗
混凝土澆築振搗工序是疏散平臺板成型內在質量和外觀質量的關鍵環節，根據疏散平臺板組合模的結構特點和工藝要求，本研究中確定採用振搗臺密實成型方式。澆築混凝土時，先均勻佈置300mm混凝土，打開振搗器，邊振搗邊布混凝土，直至放滿振平為止。保證每個插槽內混凝土高度基本一致，防止因為混凝土高度不一樣導致插板兩側側壓力不同將插板擠壓變形。注意嚴禁空模振動。
2.5.2混凝土蒸汽養護
疏散平臺板採取分組帶模常壓蒸汽溼熱養護，使混凝土成型後快速達到起吊的強度，剩餘的強度增長留待自然養護或二次蒸汽養護，以加速模板週轉進而提高生產率。
養護制度決定了養護質量，疏散平臺板預養護時間不少於3小時，以15℃/h慢速均勻升溫避免塑性收縮過於集中，恆溫溫度不超過50℃，降溫速度不超過10℃/h，同時疏散平臺板出池時表面溫度與環境溫度之差控制在20℃之內，減少出現溫差裂紋的可能。
蒸汽管道的佈置也對養護效率有較大影響，整個養體內均勻設置溫度計控制各路氣源，保證混凝土強度均勻增長。根據養護線的尺寸以及模具形狀，蒸汽管道使用2條間距1.5m直徑20mm的鋼管，出氣孔向上均勻佈置，最大程度地保證每組模具包含在充足均勻的蒸汽內。
2.5.3確保壓面質量
在疏散平臺板混凝土澆築完畢後，壓面分為粗抹、中抹和精抹，當澆築完後，首先用木抹子進行粗抹，搓出漿體。靜停2個小時後用鐵抹子進行中抹，使混凝土表面基本平整，緊接著用小壓子進行精抹，最後達到表面平整光滑。
2.6疏散平臺板碼放和運輸
本批疏散平臺板數量大，每天都需將生產的近300塊成品從生產區運輸到儲存區，在疏散平臺板開始交付後更要大批量地將其運輸到安裝工地現場，因此疏散平臺板的碼放問題不容忽視。一旦碼放過程中出問題，那就前功盡棄。由於生產時是立模生產，需要對疏散平臺板進行翻轉平放，在翻轉過程中注意成品保護，防止稜角磕碰現象。根據平臺板外形尺寸分垛碼放，每垛碼放12塊。碼放和運輸見圖2.6-1和圖2.6-2。
2.7建立了生產操作質量標準和質量驗收標準
清水混凝土疏散平臺板表觀質量要求和尺寸精度要求高，必須從生產全過程嚴格質量控制，才能保證8000塊疏散平臺板外表面為清水效果。針對本批任務特點，研究確定採用北京市地方標準[4]，使生產規範標準，驗收有據可依，方便施工和檢驗控制。
3 質量效果和使用情況
通過上述預製技術的實施和嚴格的質量控制，我公司生產的清水混凝土疏散平臺板防滑凸點尺寸均在±0.5mm之內，明顯高於規範要求；長、寬和高偏差均在±1.5mm，整體外觀光滑細膩、稜角分明、氣泡少，沒有蜂窩麻面、無任何可見的裂紋，完全滿足清水混凝土要求。安裝後的疏散平臺板整體顏色均勻，板面中的防滑凸點和稜線自然流暢，整體清水效果也完全達到了設計要求。截至發稿時，本疏散平臺板已經投入使用近2年，未見有防滑凸點踩壞和缺楞掉角等現象，圖3為清水混凝土疏散平臺板成品安裝後近2年的質量效果。
參考文獻
[1] 張池，蔡亞寧. «隧道盾構混凝土管片預製與模具». 2010年3月出版.
[2] 蔡亞寧等. 地鐵短軌枕的預製模板技術. 鐵道標準設計. 2008，（7）：59-64.
[3] 蔡亞寧等. 清水混凝土技術在預製大跨距後張預應力T梁中的應用.混凝土. 2006，（3）：74-80.
[4]] 張晉勳等. «清水混凝土預製構件生產與質量驗收標準»（DB11/T698-2009）.
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