超長結構連續施工技術在地下室中的應用

許永坤，朱仁興，姚繼勇，謝永配，李長成

（1. 中天空港（北京）建設工程總隊，北京 102401；2.空軍第一建筑安裝工程總隊，北京 100000；3.中國建筑材料科學研究總院，北京 100024）

超長結構連續施工技術在地下室中的應用

許永坤1，朱仁興1，姚繼勇2，謝永配2，李長成3

（1. 中天空港（北京）建設工程總隊，北京 102401；2.空軍第一建筑安裝工程總隊，北京 100000；3.中國建筑材料科學研究總院，北京 100024）

本文介紹了補償收縮混凝土超長結構連續施工技術在地下室工程中的應用，選用限制膨脹≥0.08%的高性能混凝土膨脹劑配制補償收縮混凝土，依據結構特點優化設置膨脹加強帶，利用連續式、后澆式膨脹加強帶替代后澆帶，加快施工進度，節省費用。

補償收縮混凝土；超長結構連續施工技術；膨脹加強帶；限制膨脹率

0　前言

隨著人類對生活居住環境要求的提高和工程建設技術的發展，超長超寬結構（＞100m）的建筑成為當前建設的主流。傳統的 “抗放兼備，以放為主”設計方法，通過設置后澆帶將結構中的大部分約束應力得以釋放，以膨脹混凝土抗衡和抵消殘余的收縮應力，從而解決超長混凝土結構收縮開裂問題。然而，設置后澆帶一方面給設計和施工帶來麻煩，剔鑿費工費時，且易成為地下工程滲漏隱患[1-2]。另一方面延長工期，增加模板周轉、降水和施工管理費。因此，如能取消后澆帶，則具有明顯的技術經濟意義。補償收縮混凝土超長結構連續施工技術在結構應力集中處，通過設置膨脹加強帶，給予較大的膨脹應力，使收縮應力得到適宜的補償，從而控制裂縫的出現。目前，超長結構連續施工技術已在京滬高鐵南京南站北廣場[3]、體育館看臺[4]和中大珠海校區教學樓[5]等國內眾多超長結構工程中成功應用[3-5]。

1　工程概況

地下室東西長 110m，南北寬 105.3m，外墻高度為9.50m，“回”字型結構，超長超寬。框架剪力墻結構，防水等級為一級，設置混凝土結構自防水、涂膜防水兩道防水。地下室底板厚度 600mm，外墻厚度 300mm，頂板厚度180mm。地下室底板、頂板混凝土強度等級為 C35，外墻等級為 C30，抗滲等級為 P8，內墻、柱混凝土強度等級為C45。

2　超長結構連續施工技術方案

2.1技術原理

補償收縮混凝土超長結構連續施工技術是一種減少和取消伸縮縫、后澆帶的有效的設計、施工方法。

補償收縮混凝土在硬化過程中產生膨脹作用，在鋼筋和鄰位約束下，鋼筋受拉，混凝土受壓，當鋼筋拉應力與混凝土壓應力平衡時，則

式中：

σc——混凝土預壓應力，MPa；

As——鋼筋截面積，mm2；

μ——配筋率，%；

Ac——混凝土筋截面積，mm2；

Es——鋼筋彈性模量，MPa；

ε2——混凝土的限制膨脹率，%。

由公式可知，σc與 ε2成正比關系，限制膨脹率ε2隨膨脹劑摻量增加而增加。因此，通過調整膨脹劑摻量就可以使混凝土獲得不同的預壓應力。通過在應力集中處 σmax，設置膨脹加強帶（見圖 1），給予較大的膨脹應力 σc，而在兩側給予較小的膨脹應力，就可以使結構的收縮應力得到補償，超到抗裂的效果，這就是補償收縮混凝土超長結構連續施工技術的理論依據[6]。

圖1　補償收縮混凝土超長結構連續施工設計示意圖

2.2技術方案

本地下室屬于超長超寬結構，即使設置后澆帶，結構開裂風險也較大。經專家論證，本工程采用補償收縮混凝土超長結構連續施工技術，利用膨脹加強帶取代后澆帶。地下室底板、外墻和頂板均使用補償收縮混凝土。JGJ/T 178—2009《補償收縮混凝土應用應用技術規程》4.0.2 節指出，結構總長度大于 120m 的，限制膨脹率應提高一個等級。本工程不同結構部位混凝土的強度和限制膨脹率見表 1。

表1　補償收縮混凝土性能要求

膨脹劑性能指標應滿足 GB 23439—2009《混凝土膨脹劑》規定的 Ⅱ 型產品要求，并且水中 7d 的限制膨脹率必須≥0.080%。

考慮混凝土供應及施工力量配置問題，本工程基礎底板、頂板采用間歇式膨脹加強帶，帶寬 2000mm，膨脹加強帶之間的間距約為 40m 左右；外墻采用后澆式膨脹加強帶，帶寬 800mm，膨脹加強帶之間的間距約為 30m 左右，后澆式膨脹加強帶可在兩側混凝土澆筑之后 14d 進行澆筑。間歇式、后澆式膨脹加強帶[7]分別見圖 2、圖 3。

圖2　間歇式膨脹加強帶示意圖

圖3　后澆式膨脹加強帶示意圖

在膨脹加強帶的兩側用快易收口網（成面好，無需后期剔鑿處理），將帶內混凝土與帶外混凝土分開。澆筑補償收縮混凝土時，膨脹加強帶外的混凝土不能澆到加強帶內。

底板水平施工縫的鋼板止水帶采用為“V”型，即鋼板止水帶兩側向上有一約 10°傾角，防止鋼板止水板下方有混凝土澆筑缺陷。外墻豎向施工縫的鋼板止水帶采用平板式鋼板止水帶即可。

地下室底板、外墻和頂板膨脹加強帶位置相同，膨脹加強帶位置劃分見圖 4。

圖4　地下室膨脹加強帶劃分

3　補償收縮混凝土制備

水泥：P·O 42.5 普通硅酸鹽水泥，性能符合國家標準要求。砂：中砂，含泥量小于 1.3。石：碎卵石，連續級配，含泥量＜1%。礦物摻合料、Ⅱ 級以上粉煤灰，S95 磨細礦渣粉。混凝土膨脹劑：CMA 膨脹劑，GB 23439－2009《混凝土膨脹劑》規定的 Ⅱ 型產品，7d 膨脹率不低于 0.08%。泵送劑，性能符合國家及行業標準，減水率不小于 20%。

考慮現階段混凝土工人技術水平，為保證補償收縮混凝土密實性，混凝土入模坍落度控制在 180～200mm。以混凝土強度性能、限制膨脹率為目標，兼顧混凝土施工性能，通過試驗確定混凝土配合比，見表 2。

表2　混凝土配合比和抗壓強度

為保證補償收縮混凝土的均勻性，混凝土的攪拌時間取常規混凝土攪拌時間的 1.5 倍。混凝土攪拌站嚴格按制定的混凝土配合比拌制混凝土，當原材料發生變化時，通過試配后才可變更配合比。同時，加強對砂、石含水量的抽檢工作，及時調整混凝土拌合用水量。補償收縮混凝土的限制膨脹率測量結果見圖 5。

圖5　補償收縮混凝土限制膨脹率

4　超長結構連續施工

混凝土澆筑采用汽車泵泵送方式，地下室劃分為 5 個施工段，每個施工段安排 2 臺泵車和 2 個施工班組，每個班組配備 3 臺振搗棒。混凝土澆筑前安排人員檢查膨脹加強帶支護，確保澆筑時不發生跑灰現象。

底板為上翻梁結構，由施工段兩側向中間澆筑梁下面的混凝土，待混凝土接近初凝前，再由兩側向中間回澆，保證梁底基礎和梁內混凝土之間不出現施工冷縫。加強振搗，采用梅花式振搗方式，每個振點振搗時間控制在 10s 左右，確保不漏振。對止水鋼板處、穿墻螺栓等防水節點加強振搗，從而確保混凝土密實性。振搗后抹面覆蓋塑料薄膜，能上人后澆水養護。下一個施工段澆筑前，先澆筑膨脹加強帶的混凝土，然后再按照上述方式澆筑限制膨脹率小的補償收縮混凝土。

外墻高度 9.5m，分兩次澆筑，水平施工縫采用遇水膨脹橡膠止水條做止水構造。外墻澆筑前按排人員重點檢查模板是否牢固，避免施工時發生跑模現象。外墻混凝土分層澆筑，減少混凝土對模板的側壓力。振搗時，振搗棒插到底，快插慢拔。下部外墻帶模養護 7d 后拆模。上部外墻連同頂板一起澆筑，頂板在外墻膨脹加強處位置做一個隔離。外墻整體澆筑完成 14d 后，安排人員澆筑膨脹加強帶。

5　小結

地下室采用補償收縮混凝土超長結構連續施工技術，利用間歇式、后澆式膨脹加強帶取消后澆帶，顯著加快施工進度，地下室封頂累計耗時 45d。加快模板周轉，避免后澆帶剔鑿、滲漏隱患，降低工程造價。

[1] 孫福江，王斌，段先軍．首都機場 T 3A 地下室局部滲治理[J]．中國建筑防水，2009(12)：35-38．

[2] 江灰志．地下室后燒帶滲漏原因分析及處理[J]．河南建材，2011(5)：114-115．

[3] 曹國祥，張守治．補償收縮混凝土在京滬高鐵南京南站工程中的應用研究[J]．混凝土，2013(5)：158-160．

[4] 亢麗芬．體育館環向看臺補償收縮混凝土施工技術[J]．低溫建筑技術， 2012(5)：83-85．

[5] 潘捷．超長混凝土結構無縫施工在中大珠海校區教學樓工程中的應用[J]．廣東土木與建筑，2002(10)：41-42+31.

[6] 趙順增，游寶坤．補償收縮混凝土裂滲控制技術及其應用[M]．北京：中國建筑工業出版社，2010：160-164．

[7] JGJ/T 178－2009．補償收縮混凝土應用技術規程[S].

［通訊地址］北京市豐臺區南苑警備東路四區 2 號（100076）

Application of super-long structure continuous construction technology used in the basement project

Bai Yugui1, Zhang Shifeng2, Wang Gufeng2, Li Changcheng3
(Xu Yongkun 1, Zhu Renxing 1, Yao Jiyong 2, Dr John with 2, 3 Li Changcheng (1.Zhongtian airport (Beijing) construction corps, Beijing 102401; 2. Air Corps first construction and installation works, Beijing 100000; 3. China Building Materials Academy, Beijing 100024)China Building Materials Academy, Beijing100024)

The application super-long structure continuous construction technology of shrinkage-compensating concrete in a basement was introduced in this paper. Restrained expansion rate ≥0.08% was selected to make shrinkage-compensating concrete. An optimized design for locations of expansion reinforcing band was analyzed based on structural features. Post-poured strip was replaced by continuous and post-poured expansion reinforcing band. The above measures have the obvious effect to speed up the construction schedule and reduce the construction cost.

shrinkage-compensating concrete; super-long structure continuous construction technology; expansion reinforcing band; restrained expansion rate

許永坤（1969－），男，工程師。