0 引言

　　随着经济发展，城市人口日益密集，汽车使用量成倍增长，汽车贮存和停放成为公共场所亟待解决的问题。双向双螺旋无粘结预应力空心板车道结构创新地将螺旋结构、预应力结构及空心楼板结构合理地结合为一体，可以同时发挥3种结构各自的优点，有效解决现有车库面积不足难题，且外形美观，可广泛运用在停车场工程中。由于结构新颖，工程应用较少，无成熟的经验可借鉴，施工难度较大，双向双螺旋车道平面定位及标高精度控制、预应力体系模板及支撑拆除时间确定、空心板中轻质管安装过程抗浮处理等技术难题有待解决。

　　1 工程概况

　　某汽车研发中心项目位于天津市东丽经济开发区先锋东路与三经路交口，是天津市现代化、智能化综合项目的重点工程，也是我国汽车研发产业的窗口建筑之一(见图1)。

　　

　　图1 某汽车研发中心项目建筑效果  

　　 

　　其专属停车楼工程单体采用框架结构，整体为环状立体双向双螺旋形，环状结构外环圆周长249.32m，内环圆周长89.18m。有1～7层屋盖，各层楼板均设计为无粘结预应力混凝土空心板车道，板厚为450,280,150mm，楼板结构径向坡度2.3%，外环沿逆时针方向螺旋上升(环向坡度3.9%)，内环沿顺时针方向螺旋上升(环向坡度6.9%)。

　　2 重难点分析与创新性措施

　　1)双向双螺旋车道平面定位难、标高精度控制高

　　传统施工测量技术不适用于环状立体双向双螺旋形车道的定位测量。针对双向双螺旋结构特点，采用图纸放样、空间坐标转化，将数据用于指导及复核现场实际施工。准确定位轴线及标高，顺利完成模板及支撑体系安装，有效保证螺旋结构造型呈现，线条圆滑，外形美观。

　　2)双向双螺旋预应力体系模板及支撑拆除时间确定难

　　模板及支撑架体随工程造型螺旋上升，考虑混凝土作业产生水平方向推力，预应力体系模板及支撑拆除时间按常规测算后，并采用ETABS模型模拟预应力实际效果进行有限元分析，确保施工过程安全。

　　3)双向双螺旋空心板中轻质管定位抗浮措施

　　坡道板内填充有LPM轻质管，轻质管的定位通过组合格栅(暗梁内)、限位钢筋、架立钢筋、垫块实现;为克服轻质管上浮，布置深化设计的抗浮控制点，将铁丝从模板孔中往下穿出，与模板支撑系统绑牢。

　　3 双向双螺旋车道平面定位及标高控制技术

　　3.1 平面定位

　　3.1.1 控制点引测

　　根据给定原始控制点，通过全站仪测设出环状圆心点、北侧外环柱中心点(距离原始控制点较近的点)。

　　3.1.2 径向轴线测设

　　将经纬仪架设在圆心处，以北侧外柱中心为起点，每15°施测出各径向轴线(见图2,(1)～(24)轴)。

　　3.1.3 柱中心点量测

　　在已施测完的径向轴线上，用50m钢尺量出图纸对应环向距离，定出各柱中心点。

　　3.1.4 首层弧形线、柱边线、梁线及其控制线测设(以(8)～(9)/?～?轴为例)

　　1)将经纬仪架设在圆心处，以(8)轴为起点，逆时针旋转7.5°，测放(8)～(9)轴的中轴线○1/8^[JX*5]。

　　2)通过坐标转换，以○1/8^[JX*5]轴为x轴，同理，以(2)～(3)轴之间中轴线○1/2^[JX*5]轴为y轴，建立局部直角坐标系，环形轴网解析方程为x²+y²=r²(r为环形轴线与圆心O间的径向距离)，(9)轴解析方程y=-xtan7.5°，距(9)轴850mm直线解析方程y=(6 512-x) tan7.5°，进行ρ-θ极值坐标系转换(x=ρcosθ，y=ρsinθ)，根据经纬仪测角、钢卷尺测距测设确定点位(见表1)。

　　

　　图2 径向轴线示意  

　　 

　　  

　　表1 空间点位坐标转换((8)～(9)/?轴) 

　　 

　　 

　　

　　表1 空间点位坐标转换((8)～(9)/?轴)

　　3)在已施测完的径向轴线○1/8^[JX*5]上，从圆心出发用50m钢尺量出距离39.7m(环形?轴半径)，定出点A(即该跨?轴轴线的中点);沿着中轴线○1/8^[JX*5]，由A点向圆心偏移238mm，得到点B(即(8)～(9)轴圆弧段所对弦的中点，此时，圆心O点至D点距离为39.7-0.238=39.462m)。

　　4)将经纬仪架设在B点，对准圆心O点后，顺时针方向旋转90°，沿该方向做出中轴线○1/8^[JX*5]的垂线(即(8)～(9)轴圆弧段所对应的弦线);从垂足B点向弦两边各测量出距离4.338m得点B',B″，所得线段B'B″即为圆弧所对应的弦。

　　5)在弦B'B″上做八等分点，间距为1.084m，以半边为例说明，得点H,K,L。

　　6)垂直于弦，由点H,K,L分别上移104,178,223mm，得到H',K',L'。

　　7)用半径为39.7m的弧形板沿H',K',L'做若干点，用墨斗将该弦上(H',K',L',A,B',B″等)各点相连，即得到圆弧线(见图3)。

　　8)在已施测完的径向轴线○1/8^[JX*5]上，从圆心出发用50m钢尺量出距离25m(环形?轴半径)，定出点C (即该跨C轴轴线的中点);沿着中轴线○1/8^[JX*5]，由C点向圆心偏移117mm，得到点D(即(8)～(9)轴圆弧段所对弦的中点，此时，圆心O点至D点距离25-0.117=24.883m。

　　

　　图3 空间点位坐标转换体系((8)-(9)/?轴)  

　　 

　　9)将经纬仪架设在D点，对准圆心O点后，顺时针方向旋转90°，沿该方向做出中轴线○1/8^[JX*5]的垂线(即(8)～(9)轴圆弧段所对应的弦线);从垂足D点向弦两边各测量出距离2.419m得点D',D″，所得线段D'D″即为圆弧所对应的弦。

　　10)在弦上做出四等分点，间距为1.209m，以半边为例说明，得点Q。

　　11)垂直于弦，由点Q上移88mm，得点Q'。

　　12)用半径为25m的圆弧板沿Q'点、C点、弦端点做若干点，用墨斗将该弦上(Q',C,D',D″等)各点相连，即得到圆弧线。

　　13)沿弦端点B',D'这条线做出若干点，再将这些点相连，即平行于轴线(9)的控制线l，其与轴线(9)距离为850mm。

　　14)?轴处线l向左偏移200mm，得到柱子(?轴/(9)轴)边线。

　　15)柱边线从交点(?轴/(9)轴)向两个方向分别引350,550mm，即为柱横向边线和横向控制线。

　　16)?轴处线l向左偏移250,450mm，得到柱(?轴/(9)轴)纵向控制线及柱子边线。

　　17)柱边线从交点(?轴/(9)轴)向上、向下分别引450,650mm，得到柱子横向边线和控制线。

　　3.1.5 停车楼2层及以上平面测设(以2层(8)～(9)/?～?轴为例，弧形线、柱边线、梁线及其控制线)

　　1)用线坠从前一层将中轴线○1/8^[JX*5]的端点A引到放线层，得到点A₂;从○1/8^[JX*5]轴上预留放线孔，将首层某点E引到2层(得到点E₂)，两点相连，即可将首层○1/8^[JX*5]轴线引到2层。

　　2)线坠从2层放下，在1层楼面上测出A,B两点距线坠的距离，从线坠处在，2层○1/8^[JX*5]轴楼面上引出相应测出的距离，得到点A₂,B₂。

　　3)用50m尺由A₂沿跨中线向圆心方向引距离14.7m得C₂，再用尺把C₂向圆心方向引距离117mm，得D₂。

　　4)其余工序和首层相同。

　　3.2 螺旋车道标高控制

　　1)利用高精度水准仪将基准点高程引测至建筑物附近，并标识出±0.000的位置。

　　2)根据图纸计算首层各柱心标高。由图纸可知，(2)轴上?轴与?轴间车道中点M标高为H₁，径向坡度为i₁，则如图4所示，(2)/?柱柱心顶面N点标高H₂为:H₂=H₁-Δh。

　　

　　图4 柱心标高引测示意  

　　 

　　考虑到图纸标高均为建筑标高，主体结构施工时，柱顶标高应扣除建筑面层的厚度。

　　按照上述方法，可计算得出首层(2)轴各柱标高。若车道楼面结构双向找坡时，一般设计环向坡度的起点也为提供已知标高点的(2)轴，以坡度i₂环向找坡，计算时注意长度l'为环向弧长，即现场施工时以设计提供的(2)轴线上M点的坐标，按i₂坡度逐步推算出(3)轴M'点、4轴M″点的标高，重复以上步骤，再通过各M点标高算出其他轴线上各柱柱顶标高，其计算方法与径向找坡相同。

　　3)根据±0.000标高放出首层(2)轴上各柱标高的控制线，具体方法为:在地面平稳的位置架设水准仪，后视±0.000位置;分别放设(2)轴上各柱+1.000m线及+3.000m线，并用红色油漆标识，每柱两边中间钢筋上各1道。

　　该控制线作用为:(1)用于标识+500mm线位置，即控制地面高的标高线;(2)木工支模板时计算标高的依据。

　　4)随楼层升高，柱上控制标高线也随之升高，具体数值可由柱高灵活确定。

　　4 双向双螺旋预应力体系模板及支撑施工技术

　　4.1 模板及支撑体系安装

　　1)支撑体系安装

　　支撑体系采用“满堂红钢管架+U形托”，按螺旋坡道的平面位置、标高和坡度支设立杆、水平杆和可调U形托，并用木方及钢管加固。在U形托上沿径向放置主龙骨(双钢管)，在主龙骨上沿坡度方向安放次龙骨(木方)，次龙骨方向可根据坡度调整，形成一个圆环形支撑体系。立杆为48.3mm×3.6mm钢管，采用900mm×900mm间距布置;水平杆采用扣件式普通钢管，其长度为2～3m并考虑圆环弧长影响。

　　由于架体整体呈螺旋状上升，混凝土作业时会产生部分水平推力，所以在支撑体系内，按规范双向隔跨加设水平、竖向剪刀撑，在架体周围与框架柱做钢管抱箍拉结。

　　2)模板安装

　　螺旋车道模板选用15mm厚多层板，板底次龙骨采用40mm×80mm方木，间隔距离150mm;主龙骨采用双钢管，间距同立杆间距;板底按照0.3%起拱。梁模板穿梁螺栓为M12，水平间距500mm，竖向间距300mm;重点注意梁的平面位置及标高控制。

　　4.2 无粘结预应力筋张拉、锚固

　　4.2.1 预应力筋张拉

　　混凝土达到设计要求张拉强度后(预应力空心板100%，预应力梁95%)，可进行预应力筋的张拉。如有后浇带，则应在混凝土浇筑并达到设计强度再张拉。在张拉之前，板底的竖向受力支撑不能拆除。

　　1)张拉机具及控制应力

　　张拉机具采用千斤顶和配套油泵，对其进行标定，并在标定曲线上找到与控制张拉力值(控制应力σ_con=1 395MPa，单束预应力筋张拉控制力N_con=195N，实际张拉力考虑实际状况进行3%的超张拉)相对应的值，并将其标记在相应的压力表标牌上。

　　2)张拉顺序及张拉方法

　　根据平面图逐层张拉。采用单端张拉，以控制应力为主，并校核伸长值。实测伸长值与计算伸长值相差超过±6%时，须及时暂停张拉，待查明原因、采取措施后再继续。

　　由于缓粘剂具有触变性，为减少张拉时摩擦阻力，考虑多次张拉以减小孔道对钢绞线产生的阻力，先不装锚具的夹片，用千斤顶张拉、卸载反复2～3次，使缓粘剂逐步达到一定程度的液化，然后装上夹片，张拉到位。

　　4.2.2 锚具保护

　　预应力筋张拉完毕，用机械方法(砂轮机或液压剪)将外露预应力筋切断，锚具外露预应力筋长度≥30mm。将张拉端及周围清理干净，再用微膨胀混凝土封堵，密封后钢筋不得外露。

　　4.3 模板及支撑体系拆除

　　模板及支撑体系拆除须进行荷载验算。选取一个柱间楼板作为计算单元，假设施工平均温度为25℃，混凝土浇筑完成后28d开始进行预应力张拉，张拉时间为3d。

　　1层张拉完成后，1层混凝土浇筑完成31d,2层浇筑完成16d(混凝土约为80%强度)，假设50%的荷载通过竖向支撑体系传递给下一层楼板(7.75k N/m²)，大于楼板设计荷载(6k N/m²)，因此1层预应力张拉完成后，不能拆除1层螺旋车道板底竖向受力支撑。

　　2层张拉完成后，2层混凝土浇筑完成31 d,3层浇筑完成16d(混凝土强度约为80%),4层尚未浇筑(只有施工荷载1k N/m²)，假设50%的荷载通过竖向支撑体系传递给下一层楼板(8.75k N/m²)，小于1,2层楼板设计荷载(12k N/m²)，因此1,2层预应力张拉完成后，可以拆除1层板底竖向受力支撑。

　　施工过程中，选用ETABS软件进行有限元分析，模拟预应力张拉实际效果，有限元分析结果表明，预应力楼板的承载力和变形满足要求。

　　5 双向双螺旋空心板中轻质管安装抗浮技术

　　5.1 板中轻质管安装

　　按照施工放样图，在模板上标出轻质管组合单元及实心肋的准确位置。

　　轻质管的定位依靠组合格栅(暗梁)、限位钢筋、架立钢筋或垫块实现，限位钢筋与架立钢筋限制其上下错动，组合格栅限制其左右错动。

　　将轻质管组合单元准确安装在设计位置，若与管线冲突，可对轻质管开槽并封堵。有轻质管的地方电管应尽量横平竖直铺放，横向为垂直轻质管，应尽量安置在两端实心区或两道管路的衔接处，若无法实施可在轻质管上局部开槽，线管预留通道，然后对轻质管开槽处进行修补加强。

　　5.2 轻质管抗浮处理

　　采用直径3～5mm铁丝固定(见图5)，抗浮控制点可按矩形布置，一般隔肋交错设置在肋处，保证每1.0m²范围内不少于2个点。抗浮控制点可设置在肋梁中上层钢筋与分布筋相交处，也可设置在箍筋上。

　　

　　图5 抗浮控制点安装示意  

　　 

　　安装前，在肋梁部位的底模上打孔。固定时，先将铁丝一端从模板孔中往下穿出，与模板的支撑系统绑牢后，再从孔中穿回来。安放轻质管、绑扎板上层筋及分布筋后，将铁丝的2个端头在抗浮控制点处拧紧。抗浮控制点安装效果如图6所示。

　　

　　图6 抗浮控制点安装效果 

　　 

　　6 结语

　　1)双向双螺旋车道平面定位及标高精度控制技术准确定位轴线、标高，有效保证螺旋结构双向坡度准确，实现双向双螺旋结构造型，外形美观。

　　2)双向双螺旋预应力体系模板及支撑施工技术顺利完成模板及支撑体系的安装与拆除，安全可靠，施工效率高。

　　3)双向双螺旋空心板中轻质管定位抗浮技术有效保证空心板中轻质管安装位置及施工质量，施工便捷，实施效果好。