超大面積基礎底板“跳倉法”施工技術

史 佳

(杭州市蕭山區建設工程質量監督站,浙江 杭州 311201)

1 工程概況

杭州國際博覽中心地下室基礎底板面積約16萬m2,基礎底板為樁承臺筏板基礎,基礎底板尺寸最大處為：550 m×346 m；底板厚度800 mm,承臺最大尺寸為26 m×317 m,最大深度為4.5 m, 承臺、地梁及底板采用C40抗裂防滲混凝土,抗滲等級S8, 底板混凝土內摻加膨脹劑及抗裂纖維。

按原設計后澆帶劃分用跳倉法施工。

2 跳倉法施工

2.1 跳倉法施工的原理

跳倉法是把建筑物分成若干區塊(倉),采用間隔施工的一種施工方法,是以施工縫取代后澆帶和永久性變形縫的一項新的施工技術。

跳倉法施工的原理是采取“抗”與“放”相結合,“先放后抗”,以“抗”為主的綜合措施來預防混凝土開裂。

“先放” 即先將超長大結構劃分為若干倉,相鄰倉混凝土需要間隔7 d后才能澆筑相連, 通過跳倉間隔釋放混凝土前期大部分溫度變形與干縮變形。“放” 的措施還包括初凝后細致的抹壓密實,消除混凝土塑性階段由大數量級的塑性收縮而產生的原始缺陷；澆筑后及時保溫、保濕養護,讓混凝土緩慢降溫、緩慢干燥,從而利用混凝土的松弛性能, 減小疊加應力。

“后抗” 是盡量提高混凝土的抗拉強度。主要從控制混凝土原材料性能、優化混凝土配合比入手,包括控制骨料粒徑、級配與含泥量,盡量減小膠凝材料用量與用水量,控制混凝土入模溫度與入模坍落度,以及保證混凝土的均質密實等方面。“抗”的措施還包括加強構造配筋,如板角處的放射筋與大梁中的腰筋及分倉縫附加筋。結構整體封倉后,以混凝土本身的抗拉強度抵抗后期的收縮應力,整個過程“先放后抗”最后 “以抗為主”。

2.2 跳倉施工法中需注意的問題

跳倉法施工是集設計、材料、施工、環境、管理為一體的綜合性控制混凝土裂縫技術,不是僅僅把結構混凝土劃分成區塊進行“跳倉”那樣簡單,而是特別需注意以下幾個問題：

跳倉施工的區格(倉)邊長不宜大于40 m,相鄰區格混凝土澆筑間隔時間應不少于7 d。

施工前,選用高質量原材料并做好施工配合比設計。配合比的設計原則：用盡量大的石子和石子含量,減少砂量和水泥用量,同時保證混凝土具有良好的工作性能,控制混凝土的坍落度不大于160 mm。

1)混凝土入泵前,應要求罐車轉動60 s以上；禁止現場加水,并且排凈基坑中、模板內積水；澆筑時充分振搗,不漏振、不過振；以保證混凝土的均質密實性。

2)混凝土入模溫度不能低于5 ℃和高于30 ℃。

3)混凝土澆筑后整平與收面時嚴禁灑水,邊灑水邊抹的做法比向罐車中加水還嚴重；另外,還應避開降雨時澆筑混凝土。待混凝土收水后,再用木抹子搓平兩次,以閉合收水裂縫。

4)正常氣溫下10 h內(炎熱氣溫2 h內)開始對混凝土進行收面養護,夏季建議采用蓄水法,蓄水養護時間應大于7 d,隨后進行澆水養護。冬天養護重點是保溫,可用薄膜保溫被覆蓋,薄膜要緊貼混凝土表面并搭接50 mm以上,白天灑水保濕；養護時間不應少于14 d。

5)跳倉施工縫加鋪鋼筋焊接網片,以增加混凝土抗裂能力。

3 地下室跳倉法施工應用

3.1 跳倉法施工工藝

本工程底板采取跳倉法施工,跳倉法施工總體安排如下：

1) 將原設計后澆帶改為施工縫,用施工縫把基礎底板分為84倉,見圖1。

填充圖案不同的相鄰倉應間隔施工,即跳倉施工。

圖1 底板分倉圖

2) 適當安排每倉混凝土的澆筑順序與時間,保證相鄰倉混凝土澆筑間隔時間不少于7 d。

3)注意使用低溫補倉原則,即控制相鄰后澆倉位混凝土澆筑溫度低于先澆倉位澆筑溫度≥4 ℃；低溫補倉宜采取在環境溫度較小、濕度較大的早晚或夜間澆筑。

3.2 跳倉法施工要求

3.2.1 混凝土原材料控制

1)水泥的品種與用量是影響混凝土力學性能和混凝土溫度變形、自收縮變形、干燥收縮變形大小的重要因素。在選擇水泥時應從水泥的標號、水泥熟料的礦物組成、水化熱大小、水泥的細度等方面進行綜合考慮，水泥品種選用上海海螺水泥有限責任公司的P.O42.5普通硅酸鹽水泥。

2)選擇粗骨料時應從粗骨料的品種、力學性能、級配、顆粒形狀大小、含雜質量、含泥量、吸水率等方面考慮。理想粗骨料為5～40 mm連續級配花崗巖碎石粗骨料,粗骨料的含泥量小于0.5%,泥塊含量小于0.2%。

3)選擇細骨料時應從細骨料的平均粒徑、細度模數、顆粒級配與砂率等角度考慮。理想砂為石英含量高,顆粒形狀渾圓,潔凈,具有平滑篩分線,細度模數在2.8～3.0之間,平均粒徑為3.8 mm,含泥量(或石粉量)小于1.5%,泥塊含量小于0.5%的中粗砂。

4)粉煤灰摻到混凝土中后,能降低水化熱,減少干縮,改善新拌混凝土的和易性,但早期強度較低。宜選用性能良好，各項指標符合國家標準的二級粉煤灰,CaO含量不超過10%。

3.2.2 配合比設計與混凝土性能控制

1)根據現場施工條件,當地原材料性能,以及施工時外界環境條件,確定施工所需的混凝土工作性能,主要是混凝土的坍落度與擴展度。混凝土材料控制與配合比設計的原則是在保證抗壓強度滿足要求的條件下,盡量提高抗拉、抗折強度,同時從減小水泥用量與用水量兩個方面減小混凝土的溫度收縮與干燥收縮,當工期允許時建議使用60 d強度。混凝土原材料與配合比要經試配合格,滿足所需的強度和施工性能后方可最終確定。混凝土的配合比見表1。

2)要求混凝土入泵坍落度為140～160 mm,到澆筑倉面坍落度為120～140 mm,同時具有良好的和易性與保水性。

表1 C40、P8混凝土配合比

3.2.3 混凝土澆筑與養護

1)入模溫度控制

①為降低入模溫度,澆筑時間盡量定于夜間與清晨。

②規劃交通路線,盡量縮短混凝土從攪拌站到現場的運輸時間,減小混凝土發熱。

③澆筑混凝土前,對現場場地進行清理,統一布置泵車及罐車行駛路線,縮短現場混凝土泵車等待時間。

④罐車與泵管在夏季應有隔熱覆蓋,以降低環境溫度對混凝土運輸過程中的影響。

⑤要求攪拌站對粗、細骨料進行遮陽覆蓋,避免陽光直射。

⑥拌合用水不得采用在常溫下曬過的存水,而是采用低于常溫的市政管道水。

⑦混凝土進場澆筑時及時測量入模溫度,根據所測溫度通知攪拌站實時調整拌合溫度。

⑧控制混凝土入模溫度比環境溫度高5 ℃(環境溫度較低)。

2)下料、振搗控制

①混凝土振搗必須密實,不漏振、欠振、不過振。振點布置均勻,振動器要快插慢拔。在施工縫和預埋件處,加強振搗。

②泵送混凝土入模時,端部軟管均勻移動,使每層布料均勻,不成堆澆筑。

③基礎底板混凝土澆注采用“斜面分層,一次到位”,振搗棒應在坡尖、坡中和坡頂分別布置,保證混凝土振搗密實,且不漏振。沿每段澆筑混凝土的方向,在前、中、后布置4道振動棒,前2道振動棒布置在底排鋼筋處和混凝土的坡腳處,確保混凝土下部的密實；后1道振動棒布置在混凝土的卸料點,解決上部混凝土的振搗密實；中部1道振動棒使中部混凝土振搗密實,并促進混凝土流動。混凝土的分層振搗見圖2。

④嚴格控制振搗時間及插入深度,并重點控制混凝土流淌的最近點和最遠點,盡可能采用兩次振搗工藝,提高混凝土的密實度。

⑤在混凝土澆筑前,應先將基層和模板澆水濕透,如果沒有澆水或澆水不夠,則模板吸水量大,干燥模板將過多吸收混凝土拌合物中的水分,引起混凝土的塑性收縮,產生裂縫。

⑥跳倉縫處振搗要小心細致,不要踫撞壞收口鋼絲網,振搗細致可保證混凝土與收口網的粘接質量。

3)收光與養護控制

①加強收光與養護,混凝土澆筑完成初凝后,立即進行混凝土表面二次抹壓,控制混凝土早期塑性收縮裂縫。

②混凝土澆筑體的降溫速率不大于2 ℃/d,接近此降溫速率時及時進行灑水并調節保溫層厚度；混凝土澆筑體表面和大氣溫差不大于20 ℃。 見圖3。

圖2 混凝土分層振搗示意圖

圖3 混凝土收光與養護流程

3 跳倉法實施效果

后澆帶留置期間底板鋼筋將銹蝕,混凝土面會結垢污染,鑿毛、清理、除銹異常艱難,后澆帶極易成為滲漏點和結構安全隱患,取消后澆帶將帶來如下益處：

1)取消后澆帶,一次澆筑成型,可消除后澆帶對后續專業施工的影響,能加快工期,同時保證施工質量,可減少后期封堵工序,提前迅速進行土方回填。

2)取消后澆帶,可最快地形成整體結構,避免后澆帶部位出現降水不及時產生的底板隆起,破壞結構。

3) 取消后澆帶可最快地形成整體工作面,極大方便現場材料堆放與運輸。

4)節省一系列由于后澆帶施工所產生的人工費、材料費、措施費等費用,產生可觀的經濟效益。

4 結 語

跳倉法在超長混凝土結構施工中不但能夠解決一系列的質量與施工難題,而且還能產生相當可觀的經濟效益和時間效益。這一技術值得推廣,對于結構的質量、企業的效益、社會的可持續發展有著深遠的意義。