宋永剛 甘肅第三建設集團有限公司高級工程師
目前,建筑物逐漸由低層變為高層,出現許多高層建筑,一些高層建筑甚至成為城市的地標建筑。而且隨著人們需求的提高,建筑物的高度和美觀等各方面的要求也在不斷提高,但安全性仍然是重中之重。在建筑施工中,引用后澆帶技術可以有效保證建筑物的性能,解決溫度、濕度等外界因素造成的鋼筋混凝土發生收縮膨脹,產生有害裂隙影響建筑物性能的問題。后澆帶的工作原理是減少工程相鄰部位間的應力影響,讓各部分共同承擔溫度應力,避免造成某部分承壓過大而產生裂縫,確保混凝土結構的可靠性,降低隱患的發生概率。
高層建筑施工一般需要很長時間,經常橫跨4 個季度。隨著季節更替,施工地的環境溫度會發生變化。由于熱脹冷縮,夏天溫度過高會導致鋼筋混凝土發生膨脹,冬天溫度太低時鋼筋混凝土又會發生收縮。溫差產生的溫度應力致使混凝土結構內部生成裂縫,從而影響到建筑物的安全性能,嚴重時可能會造成坍塌。
因此,在施工時要預先留出一定的空間,以防因混凝土伸縮產生裂縫,這一預留的空間就是后澆帶。后澆帶的設計可以從源頭上解決裂縫問題,當建筑物整體澆筑完成后,混凝土伸縮也基本穩定,再對后澆帶進行澆筑,可以有效改善因溫度應力導致混凝土內部出現裂縫而影響建筑物安全的問題。
在如今的建筑體系中,高層建筑一般由主樓以及裙房構成。施工時,一般都是對主樓及裙房的基礎進行整體澆筑,基礎是建筑物穩定的根基,但是由于主樓和裙房質量上差距比較大,承受的重力也存在差距。因此,在重力的影響下,主樓和裙房地基的沉降會出現不均勻的現象。主樓及裙房的基礎整體澆筑后,隨著時間的推移,主樓的基礎會出現較大的沉降,而裙房的基礎沉降則比較小,混凝土在拉力的作用下就會出現裂縫。
然而,使用后澆帶技術可以改善這一現象,澆筑時先對主樓進行混凝土澆筑,接著對裙房進行澆筑,在主樓和裙房的沉降基本完成后,進行后澆帶澆筑,從而避免混凝土內受拉力影響產生縫隙。原理和解決溫度產生的裂縫一樣,后澆帶最后灌注,可以有效規避施工中的一些不確定性。后澆帶施工前,要先對基礎的沉降進行預算,并對結構強度和所受應力進行驗算,以保證后澆帶施工的可靠性。
在建筑施工中,進行后澆帶澆筑前應當做好準備工作,包括根據建筑自身特性選擇合適的外加劑,如膨脹劑,用以改善建筑材料的性質,做好混凝土的配比工作,同時需要使用適量的水進行混凝土的處理。另外,由于后澆帶與建筑主體澆筑時間不同,為了避免結合部位漏水,應準備止水用品。
后澆帶內進行鋼筋及鋼筋網安裝時,需要先對其進行測量,保證鋼筋及鋼筋網的尺寸與樓板厚度一致,可以滿足施工工程的設計需求。另外,做好質量檢測和把控,確保樓層的標高與設計數據相吻合,嚴格把控樓板內預埋件的施工質量,其布置、大小和距離應保持一致,以方便加強筋的通過。在安裝鋼筋鋼板網時,應當注意梁上梁下,搭接的過程中為保證其穩固性,可以添加輔助材料,保證施工質量。在梁穿插固定好以后進行澆筑,既可以保證混凝土的穩固性,又不會破壞其結構。
為了保證后澆帶的合理應用,在設計前要和各部門做好對接,對要用到的參數進行精準的確定。合理確定后澆帶的應用時間,一般是在主體澆筑完成后開始,另外對環境、澆筑溫度濕度等問題都要進行考慮。在主樓和裙樓施工過程中,施工企業需要針對不同建筑分別選擇最合適的支模施工,以便后續工作的順利進行。實際設置后澆帶時要充分考慮各個細節因素,如后澆帶的長度、后澆帶在建筑施工時的實際施工情況等,并且要充分考慮地理位置、建筑結構等具體情況,設置不同種類的后澆帶。后澆帶有3 種基本類型,主要針對溫度差、沉降差形成的裂縫而設計。施工前要根據預期目的來選擇,以達到最好的施工效果。
后澆帶一般從粱、板分跨部、縱橫墻相交的部位或門洞口的連粱處通過,板、墻的鋼筋搭接長度為45 D,梁的主筋可以不斷開,使其保持一定的聯系。后澆帶與建筑主體間存在施工縫,需要對施工縫進行處理,以消除其對建筑后澆帶質量的影響。施工縫的處理有不同的方法和要求。就梁頭部位的施工縫而言,施工操作人員在處理施工縫時,只有保證建筑物梁頭處混凝土結構的質量和穩定性,才可以達到伸縮縫的最佳處理效果。而處理澆灌處的施工縫時,首先需要使用相關的儀器或者專業的設備對施工縫進行鑿毛處理,再將縫內的雜質清理干凈,保證施工縫內部的清潔度及濕潤度。對施工縫進行澆筑時,可以使用振搗設備進行振搗處理并抹平,以達到最佳的處理效果。
后澆帶的澆筑是在主體完工后才進行,為了使前后澆筑的部分完美結合,對溫度和時間都有相應的要求。溫度一般控制在10 ℃,這個溫度最合適,不會因熱脹冷縮對設計精度產生太大影響。時間上,如果是夏季則可以選擇在早上或傍晚進行澆筑,如果是冬季則可以選擇在中午進行澆筑。
在后澆帶底板的兩側增設磚墻,其作用是擋水。為進一步提高防水能力,可以在磚墻上涂上防水砂漿。但需要注意的是,設置的磚墻要高于底板的高度,以防止出現積水現象。兩側集水井要及時清空,防止對后澆帶造成腐蝕。在施工完成后,還要進行表面清理,確保上面無雜物,并在四周加以防護,可在表面設置蓋板,還要濕潤養護一段時間。
后澆帶設置需要遵循的首要設計原則是“抗放兼備、以放為主”。由于普通混凝土存在開裂現象,設置后澆帶的目的就是將大部分的約束應力釋放掉,如溫度應力。后澆帶將結構暫時劃分為若干部分,經過構件內部收縮,在若干時間后再澆搗該施工縫混凝土,將結構連成整體。其存在就是給建筑設置預留量,主要任務是放力而不是承壓,等建筑整體基本定型后再通過膨脹的混凝土填縫來抗衡殘余應力[1]。
在工程項目施工時,設計時會預先考慮到建筑物沉降問題,因此施工順序以及后澆帶的設置原則都會考慮到。在實際施工時需按照設計要求的順序施工,不能隨意調換施工順序,因為這其中涉及大量設計參數的計算改變,所以要求施工時按設計要求順序施工,后澆帶的參數也要嚴格按照圖紙要求設計[2]。
目前,大部分建筑物都是矩形的,為了保證建筑物整體的一致性,需要合理設置后澆帶的寬度和間距。關于整體性的要求為樓層高度在23 層以下時,建筑物的樓板和基礎內部存在受力鋼筋,不能使其切割或者斷裂,這一要求的根本目的是保證建筑物整體的安全性。在施工過程中,如果存在跨度較大的后澆帶時,可以將受力鋼筋斷開,然后在后澆帶的澆筑工序中將斷開的鋼筋焊接在一起,這種方法可以避免建筑物兩端結構受力過大,導致發生整體下垂或者彎曲的現象[3]。這種情況下,設置的后澆帶寬度一般要小于8 m,而后澆帶間距設置時可以參照設計施工圖紙,再結合實際工況進行綜合考慮。
后澆帶的設置距離應考慮在有效降低溫差和收縮應力的條件下,通過計算來獲得。正常的施工條件下,如果混凝土置于室內和土中,則為30 m;若在露天環境中,則為20 m。一般來說,后澆帶間距在40 m 以內、樓房間距大于40 m 時都要設置后澆帶,因為間距大于40 m 時混凝土一次澆筑容易產生裂縫,但是如果使用高質量的不膨脹混凝土則可以考慮不設置。
后澆帶施工時,根據實際建筑物的整體情況,通常會進行斷面形式的分析,以明確后澆帶技術中施工縫的類型。在施工設計時,應保持后澆帶斷面與混凝土斷面的一致性,最大程度上避免建筑物因應力集中而導致建筑物結構變形,同時能改善后澆帶產生的直縫問題[4]。
在后澆帶澆筑時,主樓的沉降一般比裙房要大,且沉降完成時間晚,需要等到建筑物主體沉降完成后再進行后澆帶的澆筑。后澆帶施工縫的類型一般可分為平直縫、階梯縫、V 形縫以及企口縫等,在當前施工建筑中,最常見的是平直縫。施工縫的選擇需結合實際施工工況,一般較多參照建筑工程板厚度和墻體厚度,具體參數要求如表1 所示。

表1 施工縫參數要求
在后澆帶澆筑前,首先要預設模板。施工時要按照設計圖紙要求進行預設,選擇規格一致的鋼絲網模板,將鋼絲網模板均勻地統一設置好,以確保模板的強度合適,穩定性可以滿足設計要求和施工需求。其次,在對后澆帶進行混凝土澆筑時,應當按照施工方案和技術要求進行澆筑。水平的后澆帶澆筑時需將鋼絲網模板側面壓力控制在合適的范圍內,垂直后澆帶澆筑還需要進行振搗工作。再次,要控制鋼絲網模板和機械之間保持合適的空間,避免混凝土流失。最后,應當注意不可在澆筑過程中遺留直槎,注意控制縫隙大小,防止縫隙影響建筑物結構強度。
后澆帶的位置選擇一般會考慮設置在產生不良影響最小的部位,即在結構中受力最小的部位。例如,在剪力墻建筑中設置后澆帶,不可以選擇剪力墻的中部位置,這是因為中部位置是受力的主要部位,而是會在梁板上選擇受力較小的位置來設置后澆帶,避免選擇剪力過大的位置。一般在梁板的1/3 處,這個部位受力相對較小。
另外,澆筑后澆帶的材料也要進行選擇,通常無收縮性的微膨脹混凝土使用較多,因為選用無收縮性的微膨脹混凝土進行后澆帶澆筑可以避免后澆帶成型后混凝土發生收縮[5]。
在進行后澆帶施工過程中,會存在一些墊層的相關問題,而導致問題的根本原因是排水處理工作不到位或是排水設施不能起到關鍵作用。因此,在施工過程中,后澆帶工作應注意基礎墊層的處理,可將墊層整體沉降50 ~100 mm,并在合適的間隔距離設置集水坑,通常以40 m 左右間距設置,最后做好垃圾凈化和墊層排水的相關工作。
后澆帶施工時,需要對模板進行支護。根據不同建筑類型的設計要求,采取不同的方法對模板進行支護。通常將后澆帶兩側的鋼筋支架做成企口狀,再加以隔斷,也可以使用鉛絲網或鋼板網實現隔斷,同時需要處理支護縫隙,避免形成自然槎。
對建筑施工中后澆帶兩側進行混凝土澆筑時,為避免兩側混凝土澆筑后的厚度超過限度導致后澆帶內模板的形變問題,澆筑時需要嚴格按照設計標準和設計規范進行,根據施工方案數據進行澆筑。在完成澆筑工作后,還需要進行振搗工作,根據澆筑的高度進行足夠強度及充足時間的振搗工作,以保證混凝土的夯實度。
針對后澆帶施工縫,需要按照后澆帶收口的形式和所采用的模板,采取相應的技術進行處理。當施工縫為快易收口網垂直施工縫時,在混凝土初次凝固后,使用水沖洗模板,利用水壓將表面沖洗干凈,這種方式的優點在于不需要拆除模板。當施工縫為鋼絲網模板的垂直縫時,同樣可以采用上述方式進行處理。但是,如果施工縫采用的是木制模板時,則需要盡早將模板拆除,之后通過人工鑿毛處理或者使用高壓水去沖毛。
由于現今建筑項目龐大,工期跨度大,建筑材料受溫度影響及建筑材料自身性質的限制,會形成一些影響建筑性能的缺陷,較為常見的就是混凝土內部出現裂縫。而后澆帶施工工藝是目前解決這類問題的最常見及最有效的方法,可以極大地消除建筑內部隱患,提高建筑物的安全性能。
后澆帶的施工需要符合相關的技術標準要求,才可以起到相應的作用,隨意設置后澆帶并不能消除建筑中的缺點,反而可能帶來其他問題。進行后澆帶施工時,需要嚴格把控所選建筑的材料性質,進行質量檢測和把控,盡量在半天之內完成,并且要控制光照強度,保證混凝土的濕潤度,防止變干。
由于混凝土的本質特性,受溫差、現代建筑群結構、主樓和裙房沉降以及基礎沉降差異等問題的影響,將導致混凝土內部應力作用,產生裂縫,而通過后澆帶施工技術可以有效解決上述問題。后澆帶施工就是在梁、墻等位置預留出施工空間,后期再進行澆筑,以提高建筑物安全性能。