加密分倉法在雙向超長混凝土梁板施工中的應用

孫 強 王西勝 何 坤 劉 鵬

1. 陜西建工第六建設集團有限公司 陜西 咸陽 712000；2. 陜西建工集團股份有限公司 陜西 西安 710000

1 工程概況

CEC·咸陽第8.6代薄膜晶體管液晶顯示器件（TFTLCD）項目分為生產區、動力配套區、辦公區。其中ACF主廠房長478 m，寬259 m。工程結構形式為框架結構、鋼-混凝土組合樓板，柱網間距18.6 m×16.8 m。原設計在筏板、02板、04板核心區雙向超長混凝土縱橫向中間一跨位置設置第1條后澆帶，其余后澆帶按照柱網間距每隔2跨（橫向37.2 m、縱向33.6 m）分別設置（圖1）。

圖1 后澆帶平面示意

原設計在每層鋼結構的 軸北側和 軸南側、K軸設置“艸”字形的合攏帶（圖2），在氣溫（15±2）℃時合攏。

圖2 合攏帶平面示意

2 施工難點

2.1 施工作業面大、工期緊

ACF廠房單層面積123 610.8 m2，屬于雙向超長混凝土結構。單層長度大，施工時必須分段分面完成，各分部分項工程的協調與銜接必須做好，每個環節都要有序銜接，方能保證施工質量。

2.2 板面厚度大

02板華夫板厚600 mm，04板華夫板厚550 mm。板面厚度大，應采取措施避免混凝土收縮、溫度應力帶來的板面裂縫。

2.3 質量要求高

核心生產區潔凈等級高，需安裝曝光機等重大設備，按功能要求不允許產生裂縫。

3 混凝土開裂機理分析

3.1 不同板長條件下的溫度應力沿長邊方向的分布

為形象觀察溫度應力在混凝土板中的分布規律，圖3給出了不同板長條件下的溫度應力沿長邊方向的分布情況。

圖3 溫度應力沿長度方向的分布規律

從圖3中可以看出：隨著長度的增加，板混凝土中最大拉應力也隨之增大；混凝土板面中心拉應力最大，向邊緣逐漸減小；根據廠房鋼結構安裝進度，板面混凝土澆筑長度可根據鋼結構柱網間距分段澆筑。

3.2 最大拉應力與一次澆筑長度之間的關系

圖4給出了混凝土與模板間摩擦因數取0.8條件下的混凝土板中最大拉應力σ與一次澆筑長度x之間的關系，其擬合關系式為：σ=0.036 91x＋0.113 3。

圖4 最大拉應力與一次澆筑長度關系

分析圖4可知：當混凝土面板與模板摩擦因數保持不變時，混凝土板中最大拉應力與一次澆筑長度成正比；澆筑長度越大，板中類似的約束拉應力越大。

3.3 溫度應力分析

混凝土結構溫差計算主要包括兩部分：一部分為外界溫度變化引起的溫差，包括季節溫差、內外溫差和日照溫差；另一部分為混凝土收縮而引起的當量溫差。

溫度應力計算采用Midas/Gen有限元分析軟件，建立的有限元分析模型如圖5所示，板面縱向應力分布如圖6所示。

圖5 有限元分析計算模型

圖6 板面縱向應力分布

根據上述計算分析可知，最大應力發生在結構的中部。因此，通過設置一定數量的后澆帶、施工縫、伸縮縫，可對超長結構混凝土裂縫起到抑制作用。

4 主要施工技術及措施

4.1 技術措施對比研究

4.1.1 跳倉法

以基礎為例進行施工模擬，將ACF廠房劃分為A、B、C、D四個施工區域（圖7）。

圖7 ACF廠房區域劃分

ACF廠房基礎階段按照跳倉法施工順序進行施工：

1）第一階段施工（圖8）：A1→A3→A5、B2→B4→B6、C1→C3→C5、D2→D4→D6區域為流水施工作業面，各工序應嚴格按照順序開展施工，由中線向兩側依次進行。相鄰兩側區域作為混凝土結構施工通道。

圖8 跳倉法施工第一階段

2）第二階段施工（圖9）：第二階段施工區域同樣按照進度計劃流水施工，在作業面條件允許的情況下，可兩倉同時施工。但第二階段開始施工時，不能影響相鄰施工區域混凝土澆筑。第二階段施工區域混凝土澆筑時，施工通道為第一階段施工區域，必須保證混凝土澆筑養護達到7 d以上且混凝土強度達到設計強度75%以上，并滿面覆蓋多層板作為混凝土面層成品保護措施。經濟性分析：可不設變形縫和后澆帶，并且不加任何膨脹劑，成本較低。

圖9 跳倉法施工第二階段

4.1.2 膨脹加強帶

依據本工程由中間向兩側施工的特點，宜采取連續式膨脹加強帶施工工藝。

從中線分別向兩側澆筑混凝土，每隔30 m設膨脹加強帶，膨脹加強帶寬2 m，兩側固定φ8 mm@100 mm的鋼筋網片，并滿掛密紋鋼絲網片將帶內和帶外混凝土分開。膨脹加強帶兩側采用摻10%（質量分數）膨脹劑的混凝土，膨脹加強帶采用摻12%（質量分數）膨脹劑的混凝土，其帶內混凝土強度等級比先澆混凝土等級高一級。

經濟性分析：膨脹加強帶混凝土需摻入適量膨脹劑（如高效混凝土膨脹劑UEA、CEA、AEA、FEA等）且混凝土強度等級需提高一級，成本高。

4.1.3 加密分倉法（后澆帶、施工縫、伸縮縫）

為防止現澆鋼筋混凝土結構由于溫度、收縮不均產生有害裂縫，按照設計及施工規范要求，在板、梁相應位置留設臨時施工縫，將結構暫時劃分為若干部分，經過構件內部收縮，在若干時間后再澆筑該施工縫混凝土，將結構連成整體。

鋼結構工程在縱向由中軸向兩側同時延伸，在橫向每完成一跨的全部鋼結構后，再向兩側方向前進一跨；土建工程以中軸為界限分為2個施工區，并緊跟鋼結構提供的工作面從中間向兩側進行，采取02板華夫板、03板鋼承板上下同時施工的工藝，如圖10所示。

圖10 分倉法施工流程

加密分倉法可最大限度地利用工作面，且能避免雙向超長混凝土結構由于溫度、收縮不均而產生的有害裂縫。

4.2 技術措施對比分析

1）跳倉法雖成本較膨脹加強帶、分倉法低，但需增加混凝土的澆筑次數，不滿足業主對于關鍵線路的工期節點要求。

2）膨脹加強帶可以連續施工，對超長混凝土結構不用留縫且不開裂，工期相對跳倉法、分倉法可提前，但膨脹加強帶由于其本身的作用原理，在建筑的沉降差控制上存在缺陷，有一定的風險，且膨脹加強帶混凝土需摻入適量膨脹劑，成本較高。

3）加密分倉法（后澆帶、施工縫、伸縮縫）是采取完全“放”的方法來解決大面積鋼筋混凝土收縮應力問題，概念較為清晰，多年的工程實踐也證明了這點。加密分倉法可滿足02板、03板同時施工的要求，從而大大縮短工期，因此本工程雙向超長混凝土擬采用加密分倉法施工技術。

5 關鍵節點

1）后澆帶的寬度和該處的結構梁板及奇氏筒相適應，寬度為800 mm，如圖11所示。

圖11 后澆帶示意

2）施工縫設置在鋼柱及框架梁一側，如圖12所示。

圖12 施工縫示意

3）伸縮縫由原設計鋼承板做分隔，高度同結構樓板，填縫采用厚20 mm擠塑聚苯乙烯板（燃燒等級B1）及厚40 mm高環氧膠泥面層進行封堵，如圖13所示。

圖13 伸縮縫示意

6 雙向超長混凝土分倉布置

6.1 華夫板分倉設置

1）02板、04板為華夫板，厚度分別為600、550 mm，通過后澆帶、施工縫、合攏帶進行分倉。

2）后澆帶：設置3道縱向后澆帶和10道橫向后澆帶。

3）施工縫：豎向不設置施工縫，在橫向每2個相鄰后澆帶中間再增設1道施工縫。

4）合攏帶：設置1道縱向合攏帶，2道橫向合攏帶。

6.2 鋼-混凝土組合樓板分倉設置

1）03板為鋼-混凝土組合樓板，厚度200 mm，通過伸縮縫、合攏帶進行分倉。

2）伸縮縫：橫向設置12道伸縮縫，縱向設置7道伸縮縫。

3）合攏帶：設置1道縱向合攏帶，2道橫向合攏帶。

7 結語

本工程質量合格，沒有發現結構裂縫現象，且工期縮短了28 d，實現提前全面移交潔凈包的節點工期目標。加密分倉法施工技術有效控制了雙向超長混凝土結構的裂縫，提高了混凝土施工質量，同時大大簡化了施工工藝，提高了工效，縮短了施工工期，降低了工程成本，為超長混凝土結構施工和裂縫控制開辟了一個新途徑[1-9]。