超长超宽大体积混凝土结构裂缝控制施工工法(2)

'超长超宽大体积混凝土结构裂缝控制施工工法1.前言超长超宽大体积混凝土结构裂缝控制技术从结构设计、混凝土原材料选择、混凝土的配合比优化、混凝土施工方法和理论计算、混凝土养护、混凝土温度监测等方面进行分析、研究和应用，不留置任何形式的变形缝、沉降缝、伸缩缝、后浇带、加强带，不掺加任何微膨胀剂的地下结构混凝土裂缝控制技术。这一新型施工技术，显著提高了地下结构的整体性，加快了整体工程的施工进度，大大提高地下工程的使用性能和防水安全性，有着广阔的发展空间和应用前景。超长超宽大体积混凝土结构裂缝控制技术已成功应用于我公司承建的蓝色港湾工程，并于2007年7月25日通过了北京市建设委员会组织的科技成果鉴定，经检索和专家评议，该项目整体技术成果和质量控制达到了国际先进水平。该技术荣获2007年度中国施工企业管理协会科学技术奖技术创新成果一等奖。2.工法特点2.1地下结构采用分块跳仓浇筑混凝土的方法，取消了沉降缝和后浇带，可提前插入后续施工，缩短工期，降低施工成本及建筑物后期的使用、维护成本。2.2地下结构混凝土中可不掺加任何形式的微膨胀剂和抗裂纤维。2.3施工方法简便，无特殊的材料和设备要求。2.4提高了地下结构构件的抗裂性能。2.5施工缝减少，可降低地下结构的渗漏几率，提高地下结构的防水性能，降低了使用阶段的安全隐患。3.适用范围3.1适用于超长超宽大型民用建筑和非重工业建筑地下混凝土结构。3.2大型建筑是指平面长度超过150m的建筑物；地下混凝土 结构是指筏板基础、箱型基础或有承台板的桩基础，地梁、地下连续墙，地下室墙、柱、顶板结构。4.工艺原理结构承受变形效应作用是能量转化过程，根据能量守恒原理，输给结构的总能量转化为弹性应变能、徐变消耗能、微裂耗散能和位移释放能。这也就是总的能量通过“抗”而吸收，通过“放”而消散。本工法采用“抗放兼施，以抗为主，先放后抗”原则进行施工，通过合理设置跳仓间距，将变形输给结构的总能量转化为弹性应变能、徐变消耗能、微裂耗散能和位移能释放，总能量通过“抗”来吸收，通过“放”而耗散。在施工早期的跳仓阶段，混凝土抗拉强度非常低，充分利用混凝土的结构位移（如弹性变形、徐变变形等）释放混凝土的早期应力，即“先放”；后期的封仓阶段混凝土的抗拉强度已经有所增长，充分利用混凝土的约束减小应变，即“后抗”，并通过封仓后及时做防水、回填土等措施，避免混凝土结构较长时间暴露在空气中，使结构承受的收缩和温差作用减到最小，进而达到控制混凝土裂缝的目的，同时也达到了保证防水质量、加快工程总体进度、降低工程成本的目的。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程见图5.1。 图5.1施工工艺流程图5.2分仓、分块原则和跳仓施工的间隔时间5.2.1分仓、分块原则：根据结构情况，合理地把大面积（体积）地下结构分成若干块，减少混凝土因为面积（体积）增大而增加的收缩应力裂缝。分仓、分块应根据工程实际情况实施，分块长度一般为35~45m。5.2.2跳仓法施工间隔时间：在分仓、分块浇筑混凝土时，要严格控制相邻两块混凝土浇灌时间，相邻两个仓位的混凝土浇筑时间一般宜控制在7d以上，以减少混凝土收缩应力产生的裂缝。5.3分仓、分块间距计算 分仓、分块间距计算是运用地基上混凝土板的平均伸缩缝间距计算公式计算出不留伸缩缝的间距，也就是分仓、分块间距。〔L〕＝1.5（5.3）式中：L——后浇带平均间距；E——混凝土早期弹性模量；H——底板厚度或板墙高度；Cx——地基或基础水平阻力系数；α——混凝土线膨胀系数；T——互相约束结构的综合降温差，包括收缩当量温差；——钢筋混凝土的极限拉伸，（1~3.0）×10-4，根据养护条件、降温速率、混凝土配合比有所不同。5.4操作要点5.4.1混凝土浇筑的顺序安排，采取分层连续浇筑，每层厚度为400mm，确保混凝土无冷缝。5.4.2分层浇筑时，宜采用二次振捣工艺，排除混凝土内部多余的气泡，提高混凝土密实度。在混凝土浇筑完毕后，对混凝土表面进行拍振，必要时抹去混凝土表面浮浆，实行二次抹压，以减少混凝土表面沉降收缩裂缝。5.4.3混凝土振捣完成一段后，应及时用刮杠抹压，以便混凝土表面的抹压和收光，在初凝前，抹子拍压三遍，搓成麻面，麻面纹路顺直，一行压一行且相互平行，以闭合收水裂缝。抹压时坚持原浆抹压，严禁洒干水泥或干水泥砂浆。5.4.4混凝土的养护应保证在养护过程中其表面的温度缓慢散失，以便控制混凝土的内表温差，促进混凝土强度的正常发展及防止混凝土裂缝的发生。对于底板、顶板一般可采取一层塑料布作为保温保湿的养护覆盖层；对于墙体一般采用挂麻袋浇水养护；对于体积较大的混凝土构件，可增加1~2层麻袋（草帘被），并根据混凝土内部与表面温差及时调整麻袋或草帘被的覆盖。养护时间不少于14d。5.4.5跳仓段混凝土施工完毕7d后再展开封仓段混凝土的施工。5.4.6对于有特殊要求的大型民用建筑地下结构钢筋混凝土宜 采取温度监测，为裂缝控制提供数据支持。5.4.7混凝土温度监测：混凝土测温在混凝土起始浇筑后2h开始，在混凝土龄期1d～7d期间每隔2h测温一次；在8d～9d期间每隔6h测温一次，10d～15d期间每隔12h测温一次，测温持续时间不得少于15d。5.4.8大体积混凝土坍落度要求：底板、楼板要求≤120±20mm；墙柱要求≤160mm。5.4.9分仓施工缝要求：底板和地下室外墙采用支设模板（或快易收口钢板网）共同使用，顶板采用支设模板（或快易收口钢板网）。侧墙水平施工缝采用止水钢板和企口相结合的办法；底板施工缝采用快易收口钢板网；墙体施工缝可采用支设模板的方式。底板与侧墙接茬部位采用止水钢板，底板间施工缝止水钢板凹面向上，便于此部位混凝土振捣密实，墙体施工缝止水钢板凹面面向迎水面。侧墙和墙体接茬混凝土应凿毛。6.材料与设备6.1主要材料和配合比选择6.1.1水泥：选用低热水泥，如42.5级普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。6.1.2砂：选用中砂，级配良好，尽量选用细度模数在2.4~2.8的中粗砂，含泥量(重量比)≤2%，泥块含量(重量比)≤0.5%。6.1.3石子：选用质地坚硬、级配良好、不含杂质的碎石，石子粒径选用5mm~25mm或5mm~31.5mm的石子，含泥量(重量比)≤1.0%，泥块含量(重量比)≤0.5%，针片状颗粒含量（重量比）≤15%。级配符合要求。6.1.4粉煤灰：选用II级粉煤灰，在保证混凝土性能时减少水泥用量，以降低混凝土水化热，减缓混凝土早期强度增长过快，利用混凝土60d后期强度。6.1.5外加剂：选用缓凝型高效减水剂，减少混凝土用水量，改善混凝土的和易性。6.1.6混凝土配合比选择：采用泵送混凝土的砂率，一般选择为35%~42%，水胶比不宜大于0.50；同时严格控制混凝土的坍落度，在满足泵送要求的前提下，应尽量选择较低坍落度，以减小混凝土的收缩变形。6.2钢筋工程主要机具设备：切割机、调直机、弯曲机、砂轮切割机、钢筋钩子、钢筋刷子、撬棍、扳手、钢卷尺和钢筋连接机具设备等。6.3模板工程主要机具设备：电锯、电刨、压刨、手锯、锤子、钢卷尺、电钻和直角尺等。6.4混凝土工程主要机具设备：混凝土泵车、振捣器、料斗、3m串筒、铁锹、木抹子、 铝合金杠尺和标尺杆等。6.5其他设备：塔吊、激光经纬仪、水准仪、钢卷尺、电子测温仪和试验检测设备等。7质量控制7.1结构混凝土的强度等级必须符合设计要求。7.2混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不应超过混凝土的初凝时间。7.3混凝土浇筑完毕后，应按施工技术方案及时采取养护措施。7.4混凝土的外观质量不得有严重的缺陷，不宜有一般缺陷。7.5混凝土允许偏差符合表7.5要求。表7.5混凝土工程允许偏差及检查方法表混凝土工程允许偏差及检查方法项次项目允许偏差值（mm）检查方法1轴线位置基础15钢尺量墙、梁82垂直度层高≤5m8经纬仪或吊线、钢尺量层高＞5m103标高层高±10水准仪、钢尺量4截面尺寸基础宽、高±5钢尺量墙、梁宽、高±35表面平整度32m靠尺、塞尺6角、线顺直度3拉线、钢尺量7保护层厚度基础±5钢尺量梁、墙、板+5、-38.安全措施8.1施工现场的安全措施应符合国家及行业中关于施工用电、高空作业、雨雪天作业、混凝土泵送作业等相关要求。8.2混凝土泵管应经常检查，磨损严重的应及时更换，以防使用过程中突然爆烈伤人。8.3泵管清洗时，端头严禁对人，以防伤人。8.4 振捣棒电机的导线应有足够的长度，振捣时严禁用电源线拖拉振捣器。振捣过程中操作人员必须穿戴绝缘手套。8.5设备应经常保养，若出现故障，必须先关闭电源才可进行维修。9.环保措施9.1施工现场设置混凝土泵车洗车池，减少泥土、灰尘污染，设置围挡减少噪声污染等。9.2注重施工工程中对废弃材料的收集与利用，降低施工成本，减少施工污染。10效益分析10.1社会效益本工法对大型地下结构施工在缩短工期、降低施工成本等方面具有显著的效果，并有无需特殊设备，施工便捷等突出特点，永久性降低了业主使用阶段的安全隐患。10.2经济效益钢筋混凝土取消了膨胀剂和基础后浇带，不掺加任何微膨胀剂和抗裂纤维，节约了大量的措施费用，提前了后续工作的插入时间，缩短了整体工期，降低施工成本。蓝色港湾工程等三项采用本工法施工比原设计采用的常规方法施工节约成本约3324万元。11.应用实例11.1蓝色港湾工程地下室结构施工蓝色港湾工程位于朝阳公园西北角，是集餐饮、休闲、娱乐为一体的综合性商业项目，是中央商务核心区域CBD的重要组成部分，2008年沙滩排球在朝阳公园内举办，该工程也是2008年奥运会的重要配套项目。该项目占地面积96319m2，东西方向长384m，南北方向宽168m，东、南、北三面环水，距朝阳湖水面最小距离仅为6.2m，水面标高相当于建筑物－1.0m。工程地下两层，地上两层，建筑面积137624m2，其中地下建筑面积为77662m2，建筑物檐高9m。工程结构型式为框架结构，基础形式为梁筏基础，基础埋深10.75m。底板厚430mm，上反梁高900mm，属于“超长、超宽、超深水位下具有大体积性质基础”。地下一层层高4m，顶板板厚度200和300mm，夹层层高5m，顶板板厚度200mm，地下室墙体厚度为400和800mm，混凝土均为C30S8。地下结构部分采用跳仓法施工工艺，基础底板按照约40m的长度划分出跳仓施工段，成“品”字形跳仓施工，跳仓段施工间隔期为1~2d，跳仓段与封仓段施工间隔期为7~ 10d。其他部位随基础底板相应部位跳仓施工。图11.1基础底板混凝土跳仓、封仓分块施工示意图目前，该工程完成已有一年多，整个基础底板、地下室墙体、顶板没有出现贯通的、有害裂缝，达到了预期的质量目标。该技术和工法经过工程实践，验证了其科学性、合理性和可操作性。该项技术已经被收录在2007年12月《施工技术》核心期刊中，该技术荣获2007年度中国施工企业管理协会科学技术奖技术创新成果一等奖。11.2新兴年代工程地下室结构施工北京新兴年代住宅小区工程，地处海淀区太平路36号院内，是一个大型的中高档住宅群体项目，总建筑面积20万平方米，占地面积6万㎡。该工程为住宅、配套及车库工程，东西向长216m，南北宽128米，地下建筑面积62000㎡，基础底板厚度为400～450mm，钢筋混凝土剪力墙结构；地下车库为框架结构，地下室工程属于超长超宽混凝土结构。地下结构工程采用跳仓法施工工艺，基础底板按照约33m的长度划分出跳仓施工段，成“品”字形跳仓施工，跳仓段与封仓段施工间隔期为8d。工程施工完毕后，通过对整个地下室的观察，整个基础底板无渗漏点，无有害裂缝。该楼盘获得北京市最具人气楼盘奖。11.3长沙都市森林工程地下室结构施工 长沙都市森林住宅小区工程，由长沙国泰房地产开发有限公司开发建设，位于长沙市岳麓区，是一个大型的中高档住宅群体项目，总建筑面积55万㎡，占地面积17万㎡，由中国新兴建设开发总公司总承包施工。本工程连体地下车库和部分裙房，东西向长203m，南北宽219米，地下建筑面积10万㎡，基础底板厚度为350~500mm，基础工程为超长超宽混凝土结构。地下一层，车库为框架结构，其余为钢筋混凝土剪力墙结构。地下结构工程采用跳仓法施工工艺，基础底板按照约41m的长度划分出跳仓施工段，成“品”字形跳仓施工，跳仓段与封仓段施工间隔期为7d。工程施工完毕后，通过对整个地下室的观察，整个基础底板无渗漏点，无有害裂缝。'