王 勇 李今興 楊合慶

1. 杭州宋都房地產(chǎn)集團有限公司 浙江 杭州 310013；2. 杭州雙塔置業(yè)有限公司 浙江 杭州 310013

1 工程概況

杭州之門項目位于浙江省蕭山區(qū)錢江世紀(jì)城，包括2幢高302.6 m的對稱塔樓，其中一幢為辦公塔樓，另一幢為包括酒店和辦公功能的多功能塔樓，如圖1所示。雙塔底部由鋼連橋及懸垂網(wǎng)架屋面相連，地塊南端有多個商業(yè)建筑。

圖1 杭州之門項目總體效果圖

東西2棟塔樓均為地上63層，9棟商業(yè)裙樓地上3～4層，地下3層?？偨ㄖ娣e約513 226 m2。地下室底板板面結(jié)構(gòu)標(biāo)高為-14.40 m，地下3層層高為3.6 m，地下2層層高為3.6 m，地下1層層高為6.8 m。

2 工程施工特點和難點

本工程塔樓部分采用鉆孔灌注樁（樁底后注漿），樁徑900 mm，樁長36.3 m；裙房部分亦采用鉆孔灌注樁，樁徑650 mm，樁長29.5 m。高層主樓采用平板式筏形基礎(chǔ),多層裙樓及地面地下室采用帶柱下承臺的筏板基礎(chǔ)。東、西塔底板厚度為4 000 mm，混凝土強度等級C40。裙房區(qū)域底板厚度為800 mm，塔樓主體結(jié)構(gòu)區(qū)域外與裙房間沉降后澆帶過渡區(qū)域底板厚度為1 600 mm，混凝土強度等級C35。邊部局部板帶厚度1 200 mm，混凝土強度等級C35。底板厚度分布情況如圖2所示。地下結(jié)構(gòu)底板、外墻均為自防水混凝土，抗?jié)B等級為P8，采用補償收縮性混凝土。

圖2 地下室底板厚度示意

本工程地下室體量大，工期緊，場地情況復(fù)雜，只有南向一個施工出口，混凝土澆筑施工組織難度較大，施工機械、施工材料及作業(yè)人員調(diào)度難度亦較大。原設(shè)計地下室結(jié)構(gòu)由多條后澆帶組成，但是后澆帶的支撐系統(tǒng)對現(xiàn)場施工的交通運輸造成不利影響，后澆帶的垃圾清運也存在較多困難，容易形成后期的防水薄弱點，后澆帶位置的鋼筋在施工過程中易產(chǎn)生變形且很難修復(fù)，封閉時也容易形成冷縫，造成滲漏水隱患。

3 施工方案的確定及數(shù)值分析

為解決本項目地下室工程的各項施工難點，結(jié)合本項目的特點，確定了保留塔樓周邊的沉降后澆帶，取消其他后澆帶并變更為分倉縫的施工方式[1]。其中分倉縫的設(shè)置原則為：在避開洞口、集水坑、電梯坑、承臺的基礎(chǔ)上盡量取直分倉縫，且每個分區(qū)控制在1 600 m2左右，單向長度控制在約40 m，地下室外墻同步設(shè)置分倉縫，如圖3所示。

圖3 地下室分倉縫設(shè)置示意

考慮到本項目地下室的長度和寬度均屬超長結(jié)構(gòu)，變更后澆帶為跳倉法施工后，在裙房基礎(chǔ)大底板混凝土澆筑時容易因混凝土收縮、徐變而導(dǎo)致開裂，因此需要綜合對比分析跳倉法與后澆帶2種不同施工方案在澆筑后20 d和365 d對結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響程度，且分析時暫不考慮混凝土水化熱溫升作用及內(nèi)部鋼筋牽拉的影響。

3.1 計算依據(jù)

混凝土材料收縮函數(shù)、徐變函數(shù)、彈性模量、抗拉強度隨齡期的變化規(guī)律按GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》取用。在基礎(chǔ)底板澆筑過程中，上部結(jié)構(gòu)等均未施工，因此不考慮上部結(jié)構(gòu)自重和相關(guān)施工荷載的影響，且目前僅考慮收縮徐變的影響，暫不考慮混凝土水化熱溫升作用。鋼筋對混凝土開裂有抵抗作用，為建模方便，暫不考慮鋼筋對提高混凝土極限拉伸強度的影響，僅分析混凝土自身收縮、徐變的影響。

3.2 抗裂性能理論分析

根據(jù)混凝土抗裂性能的理論分析，混凝土收縮、徐變作用、彈性模量和抗拉強度都是時間的函數(shù)，根據(jù)蘇聯(lián)水工科學(xué)院所做的試驗，抗拉強度的變化規(guī)律服從下式：

式中：Rf(t)——不同齡期的抗拉強度；

Rf0——齡期為28 d的抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值。

按此式計算C35混凝土20 d齡期的抗拉強度Rf(20)＝2.10 MPa。抗裂安全系數(shù)K＝Rf/σmax(σmax為最大拉應(yīng)力），如果抗裂安全系數(shù)K＞1.15，則滿足抗裂條件。

3.3 計算分析結(jié)果

分析時采用有限元方法對2種方案的混凝土結(jié)構(gòu)澆筑過程進行了仿真模擬。通過Midas Gen 2014有限元軟件對裙房基礎(chǔ)底板設(shè)置后澆帶施工方案、跳倉法施工方案分別進行建模。在有限元建模過程中，基礎(chǔ)底板均采用實體單元，共劃分個16 047節(jié)點和11 382個單元。由于主樓跟裙房之間有沉降后澆帶（不可取消），因此主樓底板不考慮一起做跳倉法施工，主樓底板為一次性澆筑。跳倉法施工過程中每分塊澆筑間隔時間設(shè)置為7 d，共分19步跳倉施工工況。

3.3.1 后澆帶計算結(jié)果

在設(shè)置后澆帶施工的情況下，計算結(jié)果如圖4、圖5所示。裙房底板混凝土澆筑施工20 d時收縮徐變產(chǎn)生的拉應(yīng)力為0.45 MPa，收縮徐變應(yīng)力均未超過20 d齡期的抗拉強度2.10 MPa?？沽寻踩禂?shù)K＝4.67＞1.15，滿足抗裂要求。澆筑365 d后混凝土因收縮徐變產(chǎn)生的拉應(yīng)力為0.84 MPa。

圖4 澆筑20 d后混凝土收縮應(yīng)力

圖5 澆筑365 d后混凝土收縮應(yīng)力

3.3.2 跳倉法計算結(jié)果

在取消后澆帶采用跳倉法施工的情況下，計算結(jié)果如圖6、圖7所示。裙房底板最后一塊混凝土澆筑施工20 d時收縮徐變產(chǎn)生的拉應(yīng)力為0.95 MPa，收縮徐變應(yīng)力均未超過20 d齡期的抗拉強度2.10 MPa。抗裂安全系數(shù)計算K＝2.21＞1.15，滿足抗裂要求。澆筑365 d后混凝土因收縮徐變產(chǎn)生的拉應(yīng)力為1.54 MPa。

3.3.3 計算分析結(jié)論

圖6 設(shè)置施工縫澆筑20 d后 混凝土收縮應(yīng)力

圖7 設(shè)置施工縫澆筑365 d后混凝土收縮應(yīng)力

比較后澆帶和跳倉法的計算結(jié)果可以看出，當(dāng)跳倉法方案最后一塊混凝土澆筑20 d后，底板已經(jīng)形成整體，但施工過程中各塊相對獨立收縮時間為7～14 d，此時的底板混凝土抗裂安全系數(shù)能夠滿足規(guī)范要求。澆筑1 a后，底板收縮應(yīng)力也可以滿足抗裂要求。另外，本次計算未考慮鋼筋對混凝土開裂的抵抗影響，計算結(jié)果偏安全。

4 現(xiàn)場施工措施

4.1 施工區(qū)段劃分

地下室底板施工跟隨基坑土方開挖進度進行，根據(jù)本項目基坑開挖流向由北至南分為3個大區(qū)，并劃分若干區(qū)塊，主要分為塔樓區(qū)（1區(qū)）共13個區(qū)塊，裙房北區(qū)（2區(qū)）共6個區(qū)塊，裙房南區(qū)（3區(qū)）共15個區(qū)塊，總計34個區(qū)塊，進行流水搭接施工。

4.2 跳倉遞推及跳倉綜合施工

1）大底板施工隨基坑挖土按塊施工，整體方向跟隨挖土方向為自北向南、由東向西施工。

2）將地下工程分為以下3個主要施工階段：

① 第1階段：1區(qū)塔樓深坑區(qū)（T1、T2）周邊區(qū)塊開挖至基底，由北至南跳倉法澆筑底板，即1-1、1-3、1-5→ 1-7、1-8→1-2、1-4、1-6、X1-1、X1-2、X1-6。

② 第2階段：2區(qū)北側(cè)區(qū)塊東西對稱開挖至基底并澆筑底板，塔樓深坑區(qū)開挖并完成底板澆筑和勁性柱吊裝，充分利用入坑通道開挖裙房西區(qū)土方至基底，并跳倉澆筑底板，即2-1、2-4→T1、T2→2-2、3-1、X2-1、X2-4→2-3、3-2、X3-1。

③ 第3階段：由于基坑?xùn)|南角兩相鄰角撐需交替形成，以保證水平力的傳遞，故此階段南側(cè)入坑通道無法保留，土方整體由北向南退挖，隨開挖流程分塊見底并跳倉澆筑底板，即3-4→3-7、X3-4→3-5、3-7→3-6、3-8、 X3-5→3-9、3-111→3-10→X3-10。

3）基坑見底后，優(yōu)先形成靠近圍護結(jié)構(gòu)的邊部底板，以利于盡早形成圍護結(jié)構(gòu)支點并及早進行斜拋撐施工與養(yǎng)護，為開挖邊部留土并形成底板整體結(jié)構(gòu)創(chuàng)造條件。

4）基底最后200 mm土方由人工扦土整平，避免擾動地基土。土方每開挖出250～300 m2即澆筑墊層，坑底無墊層暴露時間不大于24 h，同時底板鋼筋施工及時跟進，確保底板在土方開挖完成后及時澆筑，形成穩(wěn)定基礎(chǔ)。

5）地下室底板原則按跳倉方法施工，施工分為35個小分塊，相鄰的地下室底板澆筑時間需相隔7 d以上。

4.3 混凝土配合比的優(yōu)化

為控制或減少混凝土的徐變、干縮和施工期間的水泥水化熱應(yīng)力，控制裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，現(xiàn)根據(jù)當(dāng)?shù)卦牧闲阅茉O(shè)計和優(yōu)化了混凝土配合比，并在混凝土中摻入抗裂纖維。本工程為耐久性混凝土，采用60 d齡期強度混凝土，針對其設(shè)計要求，對底板混凝土C40P8、C35P8的配合比通過試驗進行了確定，保障混凝土性能符合相關(guān)要求。

4.4 混凝土施工的控制

混凝土澆筑時，采用“分段定點、一個坡度、薄層澆筑、循序推進、一次到頂”的斜面分層澆筑方法。分段寬度一般為10 m，每層澆筑厚度為300 mm。采用斜面分段分層踏步式澆筑方法，使新混凝土沿斜坡流下一次到頂。

4.5 混凝土養(yǎng)護的控制

在混凝土澆筑完畢后的最初3 d內(nèi)，混凝土處于升溫階段，混凝土內(nèi)部溫度將急劇上升，因此，須采取保溫保濕養(yǎng)護措施，以減少混凝土表面熱量擴散，防止表面裂縫產(chǎn)生。在底板表面混凝土澆筑結(jié)束，待其初凝開始，混凝土平倉收頭后基本可上人行走而無腳印時，即覆蓋保溫層。保溫層采用1層塑料薄膜+1層土工織物，可充分發(fā)揮混凝土徐變特性，減少混凝土降溫梯度，控制有害裂縫出現(xiàn)。

4.6 混凝土內(nèi)部的測溫

底板面積約9 340 m2，塔樓底板澆筑厚度分為4.0、1.6 m兩部分。因1.6 m處底板面積較小，故只選取4.0 m處底板為溫度測試區(qū)域。根據(jù)測試區(qū)域底板外形的規(guī)則幾何，選取受水化熱影響較大區(qū)域及四角進行溫度監(jiān)控?，F(xiàn)共布置10個測溫軸，在每根測溫軸上布設(shè)5個測溫點。溫度傳感器固定在測溫鋼筋上，測溫鋼筋直徑為16 mm。

5 結(jié)語

在大型商業(yè)綜合體項目實踐中，應(yīng)對超長地下混凝土結(jié)構(gòu)模擬施工狀態(tài)進行數(shù)值分析，分別分析其在20 d和365 d對結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響程度，以此作為施工縫和分倉施工的理論依據(jù)。同時在混凝土施工時需做好混凝土配合比優(yōu)化，減少混凝土自身的水化熱，并做好混凝土養(yǎng)護，可有效減少結(jié)構(gòu)因溫度和收縮引起的變形，抑制結(jié)構(gòu)的開裂。

本施工技術(shù)在杭州之門項目地下室施工中的成功應(yīng)用，為后續(xù)類似大型綜合體多層超長地下室工程項目的混凝土結(jié)構(gòu)施工探索了一種經(jīng)濟合理的施工方式。

[1] 蔣豐,魏愛生,劉火明.綜合體育場館底板超長混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù) [J].建筑施工,2020,42(1):38-40.