楊祖強
(長春建工集團有限公司廈門湖里分公司,福建 廈門 361000)
群體建筑結構施工過程中,由于地下空間利用和開發(fā)面積大、體量大,往往伴隨后澆帶設置及施工問題。設置后澆帶的作用是防止混凝土收縮產生裂縫,防止建筑結構產生不均勻沉降等。后澆帶貫穿整個地下、地上結構,結構混凝土澆筑時會形成施工縫。后澆帶施工工序繁多,給施工帶來很多不便,且時間跨度長,影響施工進度。若施工時處理不好,在后澆帶兩側結構施工縫部位極易形成貫穿性裂縫,造成結構滲漏。如何對后澆帶設置進行優(yōu)化,對控制混凝土收縮變形、溫度應力變形,提高施工便利性及提高后澆帶施工質量,降低地下室滲漏風險等具有重要意義。
基于此,以群體建筑首開龍湖·璟宸府工程A1地塊項目地下室施工為例,對地下室伸縮后澆帶設置進行優(yōu)化分析,對施工要點及注意事項進行闡述,為相關施工人員提供參考。
首開龍湖·璟宸府工程屬群體建筑,由A1、A2、A3三個地塊組成,各地塊均設地下室二層,主要為人防、設備用房及停車庫。地下二層層高3.6m,地下一層層高4.5m,地下建筑面積為100643m2。其中A1地塊地下室單層建筑面積28568m2,地下地上建筑面積合計140728m2。A1地塊1#樓為2層商業(yè),2#和3#樓為10層商業(yè),4#和5#樓為33層住宅,6#、7#、10#和11#樓為8層住宅,8#和9#樓為6層住宅。基礎采用直徑500mmPHC管樁,為摩擦端承樁,主樓基礎樁端持力層為砂礫狀強風化花崗巖,樁端持力層端阻力特征值為5500kPa,地下室副樓基礎樁端持力層為殘積砂質粘性土層,樁端持力層端阻力特征值為2250kPa。高層為剪力墻結構,多層為框架剪力墻結構。地下室底板厚度500mm,地下室頂板采用有梁板樓蓋結構,板厚分別為180mm、250mm、400mm,頂板上覆土1.2m;地下一層結構板采用帶柱帽無梁板結構,人防區(qū)板厚300mm,非人防區(qū)板厚250mm。地下室防水等級為二級,其中種植性頂板、設備用房為一級。在地下室基礎底板、地下室外墻、地下一層板、地下室頂板設置伸縮后澆帶,止水帶采用300mm×3mm中埋式止水鋼板。
原設計施工圖中A1地塊地下室結構總長263.8m,寬度為109.7m,設置橫向二道、縱向六道后澆帶,平面布置如圖1所示。后澆帶最大間距45.7m,沿縱向穿過多棟主樓中間結構,且貫穿高層建筑大型筏板基礎,將主樓結構分割成二個施工段,導致上部主體結構梁板施工時,均在同一位置斷開留置后澆帶,此做法增大了施工縫數(shù)量,加大結構滲漏隱患,也提高了工程造價,總之是弊大于利。
圖1 A1地塊優(yōu)化前的后澆帶平面示意
針對此問題,在地下室基礎承臺底板結構施工前進行研究,對后澆帶設置優(yōu)化。后澆帶設置應該遵循“抗放兼?zhèn)洌苑艦橹鳌钡脑瓌t,將超長的平面分割成小塊,先使結構在較短的時間內將大部份約束應力釋放,減少應力對結構影響,在后期利用后澆帶微膨脹混凝土封閉填充抗衡殘余應力,使原先分割的小塊結構聚合成整體?!陡邔咏ㄖ炷两Y構技術規(guī)程》[1(]JGJ3-2010)中提到高層建筑地下室結構不宜設置變形縫,高層建筑地下室后澆帶可設置在結構框架柱距中間1/3范圍內以及剪力墻附近,方向宜與結構梁正交,豎向應處于同跨結構內。后澆帶部位在結構中實際形成了二道施工縫,對結構應力有些影響,應設在應力較小部位,如梁板跨中1/3范圍內,連梁跨中等部位。《混凝土結構設計規(guī)范》(GB50010-2010)中提到鋼筋混凝土剪力墻現(xiàn)澆結構的伸縮縫在室內或土中最大間距為45m,在采用低收縮混凝土材料,采取跳倉澆筑、后澆帶等施工方法情況下,伸縮縫最大間距可適當增大?!兜叵鹿こ谭浪夹g規(guī)范》[2(]GB50108-2008)中提到后澆帶應采用補償收縮混凝土澆筑,其抗?jié)B抗壓強度等級不應低于兩側混凝土。即在混凝土中加入一定量的膨脹劑,使混凝土產生微膨脹,從而補償混凝土收縮,提高混凝土抗裂性的抗?jié)B性能。
根據(jù)相關技術規(guī)程、設計施工規(guī)范規(guī)定,項目部對后澆帶設置進行優(yōu)化,利用混凝土SY-K膨脹纖維抗裂外加劑補償收縮的原理,對原穿過主樓的后澆帶采用膨脹加強帶(連續(xù)式)替代方案,減少后澆帶數(shù)量,膨脹加強帶寬度為2m,將后澆帶的最大間距延長至70m,實現(xiàn)長距離鋼筋混凝土結構無縫施工。該工程部分地下室中間區(qū)域承臺基礎與后澆帶位置沖突,采取繞開承臺基礎,在底板彎折設置,上部梁板則仍取直設置。設置優(yōu)化后的后澆帶平面布置如圖2所示。
圖2 A1地塊優(yōu)化后的后澆帶平面示意
補償收縮混凝土限制膨脹率的大小,一般與單位膨脹劑用量關系最為密切,大致成正比,應通過混凝土配合比試驗來確定膨脹劑摻量?;炷僚浜媳仍O計時,應注意膨脹劑與水泥、化學外加劑的比例問題。該工程膨脹加強帶混凝土限制膨脹率的設計值為不小于0.05%,加強帶以外混凝土限制膨脹率的設計值為不小于0.03%,膨脹加強帶混凝土強度等級比兩側混凝土提高5MPa。微膨脹混凝土澆筑形成中間大兩側小的膨脹區(qū)間,從而補償相應的收縮應變。該工程膨脹劑選用SY-K膨脹纖維抗裂劑,加強帶兩側混凝土摻量為膠凝材料總量(外摻法)的8%,加強帶內混凝土SY-K膨脹纖維抗裂摻量為膠凝材料總量(外摻法)的12%。
該工程膨脹加強帶寬度為2m,梁、板、墻鋼筋貫通不斷,在梁側面及墻、板與膨脹加強帶垂直方向增設附加鋼筋,加強帶兩側設置止水鋼板(同后澆帶),居中垂直止水鋼板安裝鋼筋支架,綁扎封堵鋼絲網,防止兩側混凝土澆筑時流入膨脹加強帶內。
(1)基礎底板后澆帶構造的一般做法主要體現(xiàn)在墊層、防水層、保護層(如有)下落50mm,為垃圾清理不凈、結構凈尺寸留有余量。基礎底板埋深大的地下室,一般地下水位大多高于基礎底板底部標高,該做法中的防水層、保護層對水壓力的抵抗作用極為有限,可能會因為意外的地下水位升高、急劇降雨造成的肥槽積水等原因而出現(xiàn)拱破、冒水情況且難以妥善處理。故對于此類情況,需考慮設置后澆帶抗水壓墊層構造。實際上此構造對底板結構而言是墊層,對于防水層來說是加厚、有配筋的、能抵抗提前到來的水壓力的混凝土保護層,如圖3所示。
圖3 后澆帶下抗水壓墊層構造
(2)止水鋼板安裝應注意迎水面方向,不可反向安裝。采用平行搭接,搭接長度不得小于20mm,一般取搭接長度50mm,必須采用雙面焊接,均應滿焊封閉,中間不得留斷點,焊縫高度不低于鋼板厚度。焊接之前應進行試焊,調試好電流參數(shù):電流過大易燒傷甚至燒穿鋼板;電流過小又起弧困難,焊接不牢固。
止水鋼板遇到墻柱箍筋、拉筋時,將原有箍筋、拉筋分離成2個,分別與止水鋼板焊接牢固,如圖4所示。
圖4 外墻止水鋼板處柱箍筋做法
(3)后澆帶兩側止水鋼板部位應封堵密實,安裝牢固。可以將封堵鋼筋支架及鋼絲網先預制好,待基礎底板底層鋼筋綁扎好后,開始安裝止水鋼板下側鋼筋支架。后澆帶的兩側接縫封堵位置,所安裝的鋼筋支架應與止水鋼板和底板上下層鋼筋分別點焊牢固。鋼絲網應采用雙層(內側一層密目網,外側一層鋼板網),緊貼鋼筋支架,在先澆混凝土側與底板上下面縱橫筋每個交點位置滿扎固定,避免漏漿。其中鋼筋支架的直徑、間距等參數(shù),根據(jù)斷面實際大小而定。墻體及頂板后澆帶可采用鋼絲網+小碎塊膠合板,碎拼法支模,背后支頂木方加固。
(4)在編制后澆帶模板支撐施工方案時,應經過計算獨立設置,確保受力和穩(wěn)定。必須為分離式獨立體系,兩側支撐立桿不少于二排,排距不大于1m,后澆帶部位模板主次楞也需斷開。后澆帶兩側同一跨度梁板結構在后澆帶封閉前處于懸臂狀態(tài),即使強度達到設計要求,梁底支撐也應保留不得拆除,待后澆帶混凝土澆筑后,與后澆帶模板支撐一同拆除。保留的支撐立桿應加強拉結,以防失穩(wěn)。
必須嚴格實施頂板后澆帶獨立支撐體系,可考慮在該部位采用不同架體材料進行強制獨立,若先拆后搭回頂,難以恢復至拆除前支撐狀態(tài),必定會造成兩側結構下垂變形產生裂縫。
(5)后澆帶混凝土未澆筑前,應做好鋼筋保護措施。在后澆帶兩側采用水泥砂漿磚砌擋水帶,面上覆蓋膠合板全封閉保護,防止后澆帶內鋼筋變形、銹蝕以及建筑垃圾落入后澆帶內。為了防止地下室底板后澆帶處積水銹蝕鋼筋,在底板后澆帶內設置抽水井抽水,保持底板后澆帶內無積水。
(1)后澆帶封閉施工時間應按規(guī)定時間進行,該工程伸縮后澆帶設計要求在兩側混凝土齡期達到45d后進行澆筑。在后澆帶澆注前,應對鋼筋進行除銹處理,除銹沖冼后要立即澆筑混凝土。若有鋼筋出現(xiàn)壓彎,應進行調正,有出現(xiàn)斷開的,應采取焊接或搭接連通。應加強對鋼筋安裝施工質量隱蔽驗收。
(2)混凝土澆筑前應提前進行配合比試配,試配時需特別注意混凝土限制膨脹率、強度和微膨脹劑的摻入量等技術指標。
(3)后澆帶混凝土澆筑前必須對兩側施工縫進行處理,兩側混凝土剔鑿應在混凝土澆筑完成28d以后進行。剔鑿時要將后澆帶接縫夾渣模板、鋼絲網剔除,流出的混凝土需鑿除干凈,并鑿平直,裸露出完整粗糙石子面。剔鑿完成后,將混凝土渣等垃圾清理完成后,用高壓水槍將兩側施工縫沖冼干凈。接縫部位處理一定要到位,若處理不好就會在此部位極易形成貫穿性裂縫,造成結構滲漏。
(4)地下室基礎底板后澆帶清理完成后,板底無需支模,對端部側板封閉后可直接澆筑混凝土。根據(jù)地下室外墻防水層與后澆帶施工時間的先后順序關系,將地下室外墻后澆帶分為防水后施工及防水先施工兩類。防水后施工時,地下室外墻后澆帶模板支設同原支撐方案,采用對拉止水螺桿、鋼管、模板組成支模體系。防水先施工時,先行在地下室外墻后澆帶兩側位置砌筑外墻磚胎膜或安裝預制板,并抹灰處理,在抹灰面上鋪貼防水卷材(后澆帶處不斷開)。外墻后澆帶外側墻面以磚胎膜或預制板作為模板,內側墻面采取單側支模的方式進行施工。后澆帶模板與兩側混凝土墻面應接縫嚴密、鎖緊加固,否則澆筑時易產生漏漿。
(5)控制混凝土養(yǎng)護時間對后澆帶達到設計強度和抗?jié)B性能、防止收縮裂縫的產生尤為重要。目前預拌商品混凝土配合比都會摻用緩凝高效減水劑,起到緩凝和大幅度減少拌和用水量的作用,用來改善混凝土流動性和和易性。一般混凝土的自收縮從初凝前就已開始,早期發(fā)展迅速,1d內可完成大部分。摻用此類外加劑的混凝土在初凝后8h內,是收縮急劇增加期,故在混凝土初凝(失表面水)前就應采取塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護措施。塑料薄膜與混凝土表面應緊密貼合,并做好后期表面淋水養(yǎng)護,保持膜面濕潤及膜內有凝結水。水平梁板薄膜覆蓋養(yǎng)護3d后可撤掉更換為土工布覆蓋澆水養(yǎng)護,以保證混凝土處于濕潤狀態(tài),養(yǎng)護時間28d。
綜上所述,在該工程地下室結構后澆帶設置中,采取了技術手段進行科學優(yōu)化,實踐證明,混凝土結構收縮裂縫得到有效控制,結構后澆帶及膨脹加強帶等部位無滲漏現(xiàn)象。
施工階段早期采用低收縮混凝土、加強澆筑后的養(yǎng)護、設置后澆帶等施工措施對控制混凝土收縮裂縫最為有效。后澆帶是控制施工期收縮裂縫的有效措施,膨脹加強帶是在結構預設后澆帶部位澆筑補償收縮混凝土,起到減少或取消后澆帶,延長結構連續(xù)澆筑無縫施工的一種技術措施。應注意的是,膨脹加強帶是采取“抗”的方法,膨脹加強帶由于自身的作用原理,不適用于早期存在較大沉降差異的結構,這也決定了其不能完全取代后澆帶。
綜上所述,采用膨脹加強帶取代后澆帶的連續(xù)澆筑無縫施工技術,不僅減少了因預設后澆帶產生的施工縫數(shù)量,提高了混凝土的整體性及抗裂防滲性能,同時還提高施工便利性,縮短施工工期,效果較為顯著,可在后續(xù)工程推廣使用。