大型商業綜合體超長地下室混凝土結構施工技術

王 勇 李今興 楊合慶

1. 杭州宋都房地產集團有限公司 浙江 杭州 310013；2. 杭州雙塔置業有限公司 浙江 杭州 310013

1 工程概況

杭州之門項目位于浙江省蕭山區錢江世紀城，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架屋面相連，地塊南端有多個商業建筑。

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棟商業裙樓地上3～4層，地下3層。總建筑面積約513 226 m2。地下室底板板面結構標高為-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,多層裙樓及地面地下室采用帶柱下承臺的筏板基礎。東、西塔底板厚度為4 000 mm，混凝土強度等級C40。裙房區域底板厚度為800 mm，塔樓主體結構區域外與裙房間沉降后澆帶過渡區域底板厚度為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。地下結構底板、外墻均為自防水混凝土，抗滲等級為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、施工材料及作業人員調度難度亦較大。原設計地下室結構由多條后澆帶組成，但是后澆帶的支撐系統對現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生變形且很難修復，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值分析

為解決本項目地下室工程的各項施工難點，結合本項目的特點，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]。其中分倉縫的設置原則為：在避開洞口、集水坑、電梯坑、承臺的基礎上盡量取直分倉縫，且每個分區控制在1 600 m2左右，單向長度控制在約40 m，地下室外墻同步設置分倉縫，如圖3所示。

圖3 地下室分倉縫設置示意

考慮到本項目地下室的長度和寬度均屬超長結構，變更后澆帶為跳倉法施工后，在裙房基礎大底板混凝土澆筑時容易因混凝土收縮、徐變而導致開裂，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對結構應力的影響程度，且分析時暫不考慮混凝土水化熱溫升作用及內部鋼筋牽拉的影響。

3.1 計算依據

混凝土材料收縮函數、徐變函數、彈性模量、抗拉強度隨齡期的變化規律按GB 50010—2010《混凝土結構設計規范》取用。在基礎底板澆筑過程中，上部結構等均未施工，因此不考慮上部結構自重和相關施工荷載的影響，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，根據蘇聯水工科學院所做的試驗，抗拉強度的變化規律服從下式：

式中：Rf(t)——不同齡期的抗拉強度；

Rf0——齡期為28 d的抗拉強度標準值。

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K＝Rf/σmax(σmax為最大拉應力），如果抗裂安全系數K＞1.15，則滿足抗裂條件。

3.3 計算分析結果

分析時采用有限元方法對2種方案的混凝土結構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底板設置后澆帶施工方案、跳倉法施工方案分別進行建模。在有限元建模過程中，基礎底板均采用實體單元，共劃分個16 047節點和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置為7 d，共分19步跳倉施工工況。

3.3.1 后澆帶計算結果

在設置后澆帶施工的情況下，計算結果如圖4、圖5所示。裙房底板混凝土澆筑施工20 d時收縮徐變產生的拉應力為0.45 MPa，收縮徐變應力均未超過20 d齡期的抗拉強度2.10 MPa。抗裂安全系數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生的拉應力為0.84 MPa。

圖4 澆筑20 d后混凝土收縮應力

圖5 澆筑365 d后混凝土收縮應力

3.3.2 跳倉法計算結果

在取消后澆帶采用跳倉法施工的情況下，計算結果如圖6、圖7所示。裙房底板最后一塊混凝土澆筑施工20 d時收縮徐變產生的拉應力為0.95 MPa，收縮徐變應力均未超過20 d齡期的抗拉強度2.10 MPa。抗裂安全系數計算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生的拉應力為1.54 MPa。

3.3.3 計算分析結論

圖6 設置施工縫澆筑20 d后 混凝土收縮應力

圖7 設置施工縫澆筑365 d后混凝土收縮應力

比較后澆帶和跳倉法的計算結果可以看出，當跳倉法方案最后一塊混凝土澆筑20 d后，底板已經形成整體，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能夠滿足規范要求。澆筑1 a后，底板收縮應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，計算結果偏安全。

4 現場施工措施

4.1 施工區段劃分

地下室底板施工跟隨基坑土方開挖進度進行，根據本項目基坑開挖流向由北至南分為3個大區，并劃分若干區塊，主要分為塔樓區（1區）共13個區塊，裙房北區（2區）共6個區塊，裙房南區（3區）共15個區塊，總計34個區塊，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區塔樓深坑區（T1、T2）周邊區塊開挖至基底，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區北側區塊東西對稱開挖至基底并澆筑底板，塔樓深坑區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：由于基坑東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，優先形成靠近圍護結構的邊部底板，以利于盡早形成圍護結構支點并及早進行斜拋撐施工與養護，為開挖邊部留土并形成底板整體結構創造條件。

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，形成穩定基礎。

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力，控制裂縫的產生和發展，現根據當地原材料性能設計和優化了混凝土配合比，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 混凝土養護的控制

在混凝土澆筑完畢后的最初3 d內，混凝土處于升溫階段，混凝土內部溫度將急劇上升，因此，須采取保溫保濕養護措施，以減少混凝土表面熱量擴散，防止表面裂縫產生。在底板表面混凝土澆筑結束，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。

4.6 混凝土內部的測溫

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域。根據測試區域底板外形的規則幾何，選取受水化熱影響較大區域及四角進行溫度監控。現共布置10個測溫軸，在每根測溫軸上布設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 結語

在大型商業綜合體項目實踐中，應對超長地下混凝土結構模擬施工狀態進行數值分析，分別分析其在20 d和365 d對結構應力的影響程度，以此作為施工縫和分倉施工的理論依據。同時在混凝土施工時需做好混凝土配合比優化，減少混凝土自身的水化熱，并做好混凝土養護，可有效減少結構因溫度和收縮引起的變形，抑制結構的開裂。

本施工技術在杭州之門項目地下室施工中的成功應用，為后續類似大型綜合體多層超長地下室工程項目的混凝土結構施工探索了一種經濟合理的施工方式。

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