大型國際航站樓超長、大體積混凝土結構的跳倉法施工技術

龐程程 付 敏 王 剛 陳 華 沈 潔

中國建筑第八工程局有限公司總承包公司 上海 201204

目前，建筑施工領域在面對超長、大體積混凝土基礎底板以及超長結構樓板時，均是通過留置后澆帶來控制混凝土內部應力，避免裂縫的產生。近年來，后澆帶在建筑施工領域已得到十分廣泛的應用。不同工程后澆帶留設情況也有所不同。在結構施工過程中，后澆帶需保留至主體結構全部封頂后再進行封閉，從而保證結構形成一個整體。后澆帶的留設可以代替結構中的永久變形縫，有助于改善結構的性能。但是在基礎底板施工過程中，后澆帶施工縫處由于基礎底板鋼筋過密，在后期清理過程中質量很難控制，在澆筑完混凝土后，施工縫位置極易發生底板滲漏現象，給工程質量帶來很大隱患。樓板也存在同樣的問題。后澆帶的留設導致超長結構預應力張拉，必須在后澆帶施工完成且強度達到設計要求后方可進行，同時該區域高支模架體在預應力張拉完成后方可拆除，嚴重影響工程進度。因此，如何解決后澆帶帶來的諸多不便已成為建筑工程施工領域必須解決的一個問題。

近年來，眾多專業學者以及工程技術人員對取消后澆帶施工進行了大量的研究和實踐工作[1]。本文在既有研究成果的基礎上，以杭州蕭山國際機場新建T4航站樓工程為背景，通過工程軟件建立相關模型并輸入參數，對混凝土澆筑施工過程進行了模擬。在此基礎上，研究了不同厚度以及分倉大小對混凝土裂縫控制的影響。通過對比分析認為，在合理分倉的條件下，取消后澆帶施工對混凝土裂縫控制有較好的效果。

1 工程概況

杭州蕭山國際機場三期項目新建T4航站樓位于既有T1/T2/T3航站樓西側及2條跑道中間，航站樓西側緊鄰空管局和出租車服務區，南側與南保通道路和高架橋相鄰，北側與機場離場道路和北保通道路相連，且跨越杭州地鐵蕭山機場站。目前地鐵施工仍在進行，新建T4航站樓位于場區中間，施工期間需保證機場不停航運行（圖1）。

圖1 周邊環境示意

新建T4航站樓主樓地下2層（局部地下3層），地上4層。標高－17.3 m基礎底板最大厚度1.5 m，長248 m，寬16.5 m；標高－13.7 m基礎底板長248 m，寬41 m，厚1.5 m；航站樓主樓核心區域基礎底板標高為－6.67 m，長143 m，寬125 m，厚1 m。航站樓承臺最大尺寸8.8 m× 6.4 m×3.5 m，基礎梁最大截面尺寸1.5 m×2.0 m。混凝土樓板最大長度為490 m，寬度208 m，樓板厚度150 mm，屬于超長結構。樓層框架梁最大截面尺寸1.4 m×1.9 m。為有效控制混凝土裂縫的產生，采用跳倉法進行施工。

1.1 跳倉法施工原理

超長、大體積混凝土結構跳倉法施工的基本過程就是將結構合理劃分為若干塊，然后根據施工現場劃分區塊合理組織施工，相鄰塊混凝土間隔7 d后進行澆筑，合理利用“減、放、抗”的原理，從而取消溫度后澆帶（施工縫），較好地控制混凝土裂縫。通過“抗放兼施、先抗后放、以抗為主”的原理，充分釋放混凝土前期溫度應力，經過短期的應力釋放，在后期混凝土收縮應力較小時再澆筑相鄰區塊，依靠混凝土的抗拉強度來抵抗相鄰區段的溫度收縮應力，從而避免混凝土裂縫的產生。

1.2 跳倉法施工控制措施

1）通過前后間隔7 d澆筑相鄰塊混凝土，釋放混凝土前期大部分溫度應力變形以及干縮變形。

2）優化混凝土配合比，減小膠凝材料用量及用水量，控制混凝土入模溫度與坍落度，進一步減小混凝土的收縮。

3）嚴格控制混凝土原材料質量，減少粗細骨料的含泥量，通過細致振搗提高混凝土的密實度和均勻性，通過增強構造配筋率來提高混凝土表面的抗拉強度。

4）混凝土澆筑完成后經多次收面、壓光及抹平，消除混凝土在塑性階段的收縮，避免在前期產生缺陷。在混凝土終凝后進行保濕、保溫養護，減小混凝土在強度增長階段的應力。

2 跳倉法施工的混凝土內部應力計算

選取航站樓核心區域最具代表性的基礎底板進行分析計算，底板厚度分別設置為1.0 m和1.5 m，底板區塊大小選取40、45、50 m三個尺寸。通過建立模型，分別研究同一厚度下分塊大小不同時混凝土內部溫度的變化以及同一分塊大小下底板厚度不同時混凝土內部溫度的變化。選取其中9塊分倉進行典型應力計算。澆筑完成后混凝土的保溫、保濕養護時間為14 d，保溫養護方式為頂面覆蓋厚0.12 mm的塑料薄膜。幾何模型及分塊模型如圖2所示。

圖2 幾何模型及分塊模型

通過不同分塊大小及不同厚度底板水化模型和傳熱模型的耦合，計算出水化度場和溫度場。通過水化度場計算出混凝土力學性能、收縮徐變等相關性能的演變，并將其和溫度場一起通過力學模型計算得到應變和應力場。混凝土的最大溫度若超過70 ℃，將會因延遲鈣礬石反應而導致脹裂，通常混凝土澆筑3 d后的溫度將達到最大值，此時澆筑塊內部的第一主應力也將達到早期的最大值，因此通過觀察每次澆筑3 d后的溫度，即可對比得出有利于混凝土裂縫控制的最佳分倉大小。

在同一底板厚度下，分別按照長度40、45、50 m的分塊建立模型，通過模擬計算得出分塊大小不同情況下，澆筑3 d后混凝土內部的溫度變化情況（圖3～圖5）。

圖3 1.0 m底板、 40 m分塊模型的 溫度云圖

圖4 1.0 m底板、 45 m分塊模型的 溫度云圖

圖5 1.0 m底板、 50 m分塊模型的 溫度云圖

通過圖3～圖5可以看出：底板厚度為1.0 m，分塊大小在45 m左右時，混凝土內部最高溫度接近70 ℃；當分塊大小在50 m左右時，混凝土內部最高溫度為73.2 ℃，超過70 ℃，混凝土極易脹裂。可以得出，1.0 m厚底板的分倉大小應控制在45 m以內，最大不超過45 m。

在45 m相同分塊大小情況下，分別建立厚1.0 m和1.5 m底板模型，通過模擬計算得出不同厚度底板情況下，澆筑3 d后混凝土內部的溫度變化情況（圖6、圖7）。再通過建立40 m分塊大小、厚1.5 m底板模型，測得澆筑3 d后混凝土內部的溫度變化情況（圖8）。

圖6 1.0 m底板、45 m分塊模型的溫度云圖

圖7 1.5 m底板、 45 m分塊模型的 溫度云圖

圖8 1.5 m底板、40 m分塊模型的 溫度云圖

通過圖6～圖8可以看出：分塊大小均在45 m左右時，1.5 m厚底板內部最高溫度為75.4 ℃，大于70 ℃，混凝土脹裂；當1.5 m厚基礎底板分塊大小在40 m左右時，測得混凝土內部最高溫度為68.5 ℃，未超過70 ℃。可以得出，1.5 m厚底板分倉大小應控制在40 m以內，最大不超過40 m。

在現場實際施工過程中，按照計算結果進行分倉施工，在養護到位的情況下，對大體積混凝土測溫后發現，基本上與理論數據相符合，即通過合理分倉能夠有效地控制混凝土裂縫的產生。以此為基礎，對地下室外墻超長結構以及混凝土樓板超長結構進行模擬計算，得出了不同厚度墻體以及樓板的最佳分倉大小，在取消后澆帶、加快工期的同時，能夠有效地避免混凝土裂縫的產生，保證了施工質量。

3 結語

航站樓超長、大體積混凝土結構采用跳倉法施工，取消原設計的溫度后澆帶，可避免留設后澆帶對高支模架體周轉、預應力張拉、模板支設周轉的影響，在保證質量的前提下極大地縮短了施工工期，利于后續二次結構工程的提前穿插施工。通過流水遞推施工，可以有效地控制混凝土結構裂縫的產生。基礎底板及樓板施工以“縫”代“帶”，有效地避免了基礎底板后澆帶漏水的潛在隱患。跳倉法的應用，合理地解決了后澆帶留設帶來的諸多問題，在國內很多重點項目中均已得到驗證，且實施效果良好，具有十分廣闊的應用前景，值得進一步推廣使用。但在實施前，需根據工程特點制定專項施工方案及保證措施，科學合理地利用該工法，從而為建筑工程創造更好的社會與經濟效益。