章 誼

上海建工二建集團有限公司 上海 200090

大體積混凝土施工時水化熱釋放比較集中，內(nèi)部升溫快，內(nèi)外溫差大，極其容易產(chǎn)生混凝土裂縫。常見的解決措施是留設(shè)大量的后澆帶，將結(jié)構(gòu)劃分成若干區(qū)域，從而減少裂縫的產(chǎn)生。

然而，后澆帶的設(shè)置存在大量的弊端。以跳倉法施工代替后澆帶能有效提高工程實施效率，減少工程質(zhì)量隱患，并大大減少混凝土裂縫。根據(jù)不同的項目結(jié)構(gòu)設(shè)計特點，結(jié)合可行性驗算，對大體積混凝土結(jié)構(gòu)進行合理的區(qū)域劃分，并以跳倉施工代替后澆帶的技術(shù)，在大體積混凝土中的運用前景十分廣闊[1-4]。

1 工程概況

1.1 工程簡介

背景項目位于上海市浦東新區(qū)，毗鄰黃浦江。本工程由l棟17層大型甲級高層辦公樓、 l棟6層高層辦公附樓、 3層地下室及配套建筑等組成。主樓為核心筒加外框鋼結(jié)構(gòu)，附樓為鋼結(jié)構(gòu)形式。

以本工程超深基坑底板大體積混凝土施工作為“跳倉法施工替代后澆帶”的研究背景。

1.2 地下室概況

本工程基坑面積6 447 m2，地下室周長312.6 m，基坑形狀較規(guī)則。本項目共計3層地下室，層高5 m，最大挖深17.25 m。地下室底板普遍厚度1 000 mm，主樓核心筒區(qū)域底板厚度1 800 mm，配筋為4層雙向φ25 mm@150 mm，混凝土為C35P8。地下室外墻厚度550 mm，混凝土等級為C35P8。地下室共設(shè)置2條后澆帶，即1條沉降后澆帶以及1條伸縮后澆帶，將地下室底板劃分成3個區(qū)域（圖1）。

圖1 地下室底板平面

1.3 大體積混凝土概況

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，本工程地下室底板均屬于大體積混凝土的范疇。大體積混凝土施工時水化熱釋放比較集中，內(nèi)部升溫快，內(nèi)外溫差大，極其容易產(chǎn)生混凝土裂縫。

2 工程難、特點

1）工程為大型甲級高層商辦樓，工程質(zhì)量要求極高，杜絕出現(xiàn)貫徹裂縫，嚴格控制表層裂縫。

2）工程工期較緊，整個地下室施工計劃5個月內(nèi)完成，且大底板施工時間為盛夏，特殊季節(jié)施工難度大，混凝土澆筑質(zhì)量要求高。

3）工程地下室底板厚度1 000、1 800 mm，大體積混凝土施工裂縫控制要求高。

4）工程場地十分狹小，地下室邊界與規(guī)劃用地紅線最近距離為2 m，上部結(jié)構(gòu)施工時必須利用地下室頂板作為臨時行車道路，對地下室頂板的施工質(zhì)量考驗大，且加固要求高。

3 設(shè)計方案對比分析及選擇

3.1 設(shè)計方案

3.1.1 設(shè)計方案簡介

為減少地下室結(jié)構(gòu)施工過程中的混凝土裂縫，本工程地下室結(jié)構(gòu)板共設(shè)置1條沉降后澆帶、1條伸縮后澆帶；墻板上設(shè)置2條豎向后澆帶并延伸至地下室頂板。后澆帶寬度為1 m，中部設(shè)置2條通長鋼板止水帶及膨潤土止水條。底板后澆底部加設(shè)1道通長中埋式止水帶（圖2、圖3）。

圖2 基礎(chǔ)底板后澆帶構(gòu)造

圖3 地下室外墻后澆帶構(gòu)造

伸縮后澆帶2個月后采用強度高一級配微膨脹混凝土封閉，沉降后澆帶待主體結(jié)構(gòu)完畢后且基本沉降穩(wěn)定方可進行封閉。

3.1.2 后澆帶施工隱患

1）影響頂板交通運輸。本工程場地十分狹小，上部結(jié)構(gòu)施工時需利用地下室頂板作為運輸通道。而后澆帶的設(shè)置使頂板不能形成整體，后澆帶處加固難度大，存在較大的安全隱患。

2）后澆帶垃圾清運困難。設(shè)置后澆帶將會貫穿整個項目的始終，不可避免地會有各類垃圾污染后澆帶區(qū)域，而此處鋼筋密集，構(gòu)造復(fù)雜，清理工作十分困難。

3）鋼筋變形后修復(fù)困難。本工程后澆帶寬度1 m，經(jīng)歷整個主體結(jié)構(gòu)施工后，密集的鋼筋網(wǎng)必將會造成極大的破壞，在狹小的空間內(nèi)鋼筋修復(fù)工作極為困難。

4）施工縫多，易漏水。后澆帶處封閉施工，若處理不好則形成冷縫，給防水造成很大困難。

3.2 設(shè)計方案優(yōu)化

3.2.1 跳倉法施工原理簡介

跳倉法施工是指將結(jié)構(gòu)劃分為若干區(qū)域，結(jié)合混凝土材料特性，在每一區(qū)域施工完成后，給予其一定時間充分釋放內(nèi)應(yīng)力，待該部分結(jié)構(gòu)基本處于穩(wěn)定狀態(tài)后，再施工其余區(qū)域，從而有效控制裂縫的產(chǎn)生。在實際施工中，為節(jié)省工期，可間隔區(qū)域同時施工，即為跳倉。

3.2.2 跳倉法運用的可行性分析

1）工程為地下3層，單層施工面積約6 447 m2，分3個施工作業(yè)區(qū)段，利用棧橋配合機械施工，有足夠的施工空間。

2）工程場地十分狹小，基坑邊線與用地紅線之間的距離最近僅2 m，上部結(jié)構(gòu)施工時需利用地下室頂板作為材料堆場及交通運輸?shù)耐ǖ溃鴤}法施工則避免了留置后澆帶造成的結(jié)構(gòu)不能早日形成整體的問題，從而有利于總體施工部署。

3）工程地下室底板為大體積混凝土，根據(jù)總體施工部署，將其劃分為3個施工區(qū)域，每一個區(qū)域施工完成后，間隔10 d時間，讓其充分完成內(nèi)應(yīng)力釋放，待基本處于穩(wěn)定狀態(tài)后，再完成其他區(qū)域施工，從而有效減少大體積混凝土施工中裂縫的產(chǎn)生。

3.2.3 計算分析

1）沉降后澆帶計算分析。本工程采用巖土工程專業(yè)有限元軟件Plaxis，對差異沉降進行驗算。通過對基坑典型條帶進行剖面簡化，建立平面應(yīng)變有限元模型進行數(shù)值模擬計算。模型側(cè)向邊界設(shè)為地下連續(xù)墻后4倍開挖深度處，底部邊界設(shè)為坑底4倍開挖深度處。上部樓層質(zhì)量近似采用18 kPa/層的均布荷載進行模擬。計算結(jié)果表明：相鄰樁基差異沉降為10.58 mm，小于規(guī)定限值26 mm，即沉降后澆帶可取消。

2）伸縮后澆帶計算分析。本工程采用大型商業(yè)有限元軟件Ansys對混凝土澆筑溫度場進行求解。由于底板混凝土厚度遠小于長度和寬度，因此可簡化為單向傳導(dǎo)的熱力學(xué)模型。由上到下，依次建立鋼筋混凝土、墊層、下方土體單元，混凝土厚度偏安全的按底板厚1.8 m考慮?？諝?、土壤溫度取24 ℃，空氣熱交換系數(shù)取11.93，混凝土入模溫度取30 ℃。經(jīng)計算，7 d內(nèi)截面中部最高溫度為50.2 ℃，在澆筑77 h后達到。

① 最大拉應(yīng)力計算：計算得到的最大拉應(yīng)力為0.22 MPa，在混凝土澆筑7 d后達到，小于C35混凝土2.2 MPa的抗拉強度，滿足抗裂條件。

② 最小裂縫間距計算：經(jīng)驗算，跳倉塊允許長度（計算時考慮10 K的夏季晝夜溫差）可以達到84.99 m，本工程取75.64 m是滿足抗裂要求的。

③ 合攏長度驗算：經(jīng)驗算，底板的最大合攏長度為132.65 m，大于本工程合攏長度81.4 m，滿足抗裂要求。

3.2.4 跳倉法施工技術(shù)優(yōu)勢分析

1）運用跳倉法施工，后澆帶變?yōu)槭┕たp，兩側(cè)混凝土結(jié)合更加緊密，處理更加簡單。

2）運用跳倉法施工，在控制配合比及澆筑質(zhì)量的前提下，能盡量減小混凝土澆筑中的溫差，減少因收縮而產(chǎn)生的裂縫，從而減少滲漏隱患。

3）運用跳倉法施工避免了留置后澆帶造成的結(jié)構(gòu)不能早日形成整體的問題，尤其在場地狹小等需利用地下室底板作為材料堆場或交通運輸通道的項目中，跳倉法施工有利于總體施工部署。

4）運用跳倉法施工避免了留置后澆帶時下部大量的排架模板支撐體系，在節(jié)省施工空間的同時，也能節(jié)約較大的成本。

5）跳倉法施工將施工區(qū)域劃分為若干小塊間隔施工，不僅給先行澆筑區(qū)域充足的應(yīng)力釋放時間，而且能大大提高施工效率，節(jié)省工期。

4 跳倉法施工技術(shù)措施

4.1 混凝土及原材料技術(shù)要求

本工程大體積混凝土采用C 3 5 P 8 級預(yù)拌混凝土，采用混凝土60 d強度作為指標；坍落度宜控制在140 mm±30 mm；拌和水用量不宜大于155 kg/m3；粉煤灰摻量30%；礦渣粉摻量20%；砂率宜為38%～42%，設(shè)計為40%；細骨料采用中粗砂，細度模數(shù)在2.3以上；粗骨料宜選用粒徑5～25 mm石子。

4.2 施工縫留置與構(gòu)造

本工程結(jié)構(gòu)板及側(cè)墻的施工縫在原設(shè)計圖紙中的后澆帶位置附近，盡量選擇結(jié)構(gòu)變化不大且受力較小的部分，結(jié)合實際施工情況進行微調(diào)。

同時，施工縫留置時，在先行施工區(qū)域設(shè)置止水鋼板以避免施工縫處的滲漏水情況，中層板施工縫擬采用快易口做法將先后澆筑的混凝土分隔。

4.3 混凝土澆筑

本工程地下室底板大體積混凝土需嚴格按照400 mm一層分層澆筑。大底板施工時正處于盛夏，混凝土很容易失水，嚴禁施工過程中向混凝土中加水，同時與泵站及時溝通混凝土進場時間，避免出現(xiàn)冷縫現(xiàn)象。混凝土澆筑時嚴格控制振搗質(zhì)量，嚴禁少振、漏振現(xiàn)象的產(chǎn)生。

4.4 混凝土養(yǎng)護

根據(jù)混凝土材料特性，澆筑完成后的72 h是混凝土溫度應(yīng)力釋放的集中時間，內(nèi)部升溫快，內(nèi)外溫差過大即會產(chǎn)生大量裂縫。因此必須采取措施對混凝土表面進行保溫處理。

經(jīng)計算，本工程大體積混凝土施工保溫層采用2層氣泡薄膜＋1層土工織物，在塑料薄膜、土工織物覆蓋的綜合條件下，保溫保濕，降低混凝土內(nèi)外部溫差，有效控制裂縫的產(chǎn)生。另外，施工過程中對混凝土內(nèi)部進行測溫處理，隨時觀察溫度變化情況。

5 裂縫控制注意事項

1）混凝土施工前，制定材料配比方案，嚴格控制混凝土的水灰比及混凝土單位用水量。

2）合理設(shè)置施工縫，混凝土結(jié)構(gòu)分區(qū)設(shè)置盡量大小均勻，且多設(shè)施工縫。

3）混凝土嚴格按照既定方案分層澆筑，同時控制好振搗質(zhì)量。

4）注意混凝土澆筑完成后的養(yǎng)護措施，尤其在大體積混凝土施工過程中，需及時進行保溫覆蓋，減少溫度裂縫。

5）對大體積混凝土需進行內(nèi)部溫度監(jiān)測，隨時了解混凝土內(nèi)部溫度變化情況以及內(nèi)外溫差。

6 結(jié)語

本文詳細闡述了在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，以跳倉法施工替代后澆帶的做法。跳倉法施工替代后澆帶能有效地提高工程實施效率，減少工程質(zhì)量隱患，大大減少了混凝土裂縫。

同時，跳倉施工解決了后澆帶留置導(dǎo)致地下室頂板不能形成整體的難題，有利于場地狹小的工程項目施工中的場地布置。

整體而言，跳倉施工解決了后澆帶留置產(chǎn)生的諸多質(zhì)量和安全問題，在經(jīng)過科學(xué)合理的驗算后，在本工程中得到了很好的運用，為其他同類存在大體積混凝土以及場地狹小的工程施工提供了理論和實踐依據(jù)。