某地鐵站場超長混凝土結(jié)構(gòu)無縫施工及質(zhì)量控制

高承敏 羅杰 鄭曉亮

（成都軌道建設(shè)管理有限公司，四川成都 610096）

1 工程概況

本工程為四川省成都市某地鐵蓋下停車場基地，占地面積約16 公頃，長度約1100m，最大寬度約205m，為地下一層結(jié)構(gòu)，層高10.3m。由于蓋下車輛基地的功能需求對結(jié)構(gòu)防水要求較高，結(jié)構(gòu)單體最大跨度分別達(dá)到570 米。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減少了后期維護(hù)困擾，但同時(shí)極大的增加了工程實(shí)施難度，在技術(shù)及質(zhì)量管理方面也提出了更高的要求。

該站場結(jié)構(gòu)板長度超500m，遠(yuǎn)超普通結(jié)構(gòu)伸縮縫設(shè)置要求，屬于超長結(jié)構(gòu)，在混凝土收縮、溫度改變等條件下，混凝土板內(nèi)將會(huì)產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。結(jié)構(gòu)板由于外因（受力、濕度、溫度場變化等）而變形時(shí)，在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，以抵抗這種外因的作用，并試圖使物體從變形后的位置恢復(fù)到變形前的位置。這種相互作用的內(nèi)力致使結(jié)構(gòu)開裂，削減停車場結(jié)構(gòu)的質(zhì)量穩(wěn)定性。

2 超長混凝土無縫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施

為解決超長混凝土結(jié)構(gòu)可能發(fā)生的開裂問題，本工程根據(jù)實(shí)際情況采取措施。分別在原材料選擇、誘導(dǎo)槽和后澆帶布置等方面下功夫，從源頭確保超長混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。

2.1 合理設(shè)置誘導(dǎo)槽

混凝土收縮應(yīng)力易造成大單體結(jié)構(gòu)開裂，探究在應(yīng)力較為集中的位置泄掉內(nèi)力，即布置誘導(dǎo)槽。使應(yīng)力在設(shè)定位置釋放，確保整體結(jié)構(gòu)完整。

參照溫度應(yīng)力分析結(jié)果，本工程在庫區(qū)中部、咽喉區(qū)（跨度尺寸突變處）各設(shè)置一條誘導(dǎo)槽（如圖1）。誘導(dǎo)槽部位，鋼筋斷開設(shè)置，混凝土保持連續(xù)，且在結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置止水帶、下部設(shè)置接水槽等加強(qiáng)措施，保證防水效果。側(cè)墻考慮施作U 型誘導(dǎo)槽，釋放側(cè)墻應(yīng)力（如圖2、3）。

圖1 誘導(dǎo)槽平面示意

圖2 誘導(dǎo)槽三維示意

2.2 采用補(bǔ)償收縮混凝土

補(bǔ)償收縮混凝土是在混凝土中摻入適量膨脹劑配制而成的一種微膨脹混凝土。它可以針對普通混凝土收縮變形大、易產(chǎn)生裂縫的弊病,起到相對補(bǔ)償?shù)男ЧＥ渲茟?yīng)使用礦渣水泥，摻入控制混凝土彈性模量的適量膨脹劑及聚丙烯纖維。同時(shí)添加減水劑及粉煤灰，控制水量。

2.3 結(jié)構(gòu)板設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼絞線

圖3 誘導(dǎo)槽剖面示意

設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼絞線是一種主動(dòng)裂縫防治措施，可減小溫度變化和混凝土收縮對結(jié)構(gòu)的影響。本工程配置無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線（如圖4）。預(yù)應(yīng)力是為了改善結(jié)構(gòu)工作性能，在施工時(shí)給結(jié)構(gòu)預(yù)先施加壓應(yīng)力。結(jié)構(gòu)工作期間預(yù)加的壓應(yīng)力可全部或部分抵消荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力，避免結(jié)構(gòu)脆性破壞。預(yù)應(yīng)力使結(jié)構(gòu)的拉應(yīng)力抑制在較小范圍，如裂縫產(chǎn)生時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋的“套箍”效應(yīng)將持續(xù)控制裂縫的發(fā)展。

圖4 板內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋曲線示意

3 超長混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量管控措施

本工程最大不設(shè)縫結(jié)構(gòu)長度為570 米，大體量混凝土的產(chǎn)生的水化熱使結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度急劇升高。受限于混凝土導(dǎo)熱性差的特性，硬化過程中內(nèi)外溫差大，形成內(nèi)部約束應(yīng)力。內(nèi)部約束應(yīng)力的存在使混凝土結(jié)構(gòu)表面受拉（內(nèi)約束越強(qiáng)拉力越大）。

超長混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制關(guān)鍵是控制裂縫，控制裂縫要提高混凝土自身的抗拉強(qiáng)度，需從原材料選用、選擇合理骨料級配、加強(qiáng)振搗與養(yǎng)護(hù)等方面做好質(zhì)量管控。

3.1 選擇合理的原材料及混凝土配合比

3.1.1 水泥

使用滿足《通用硅酸鹽水泥》要求的水泥。建議使用PO42.5 的礦渣水泥。添加粉煤灰及減水劑，使用水量減少，水灰比降低，降低混凝土水化熱。避免使用溫度較高的水泥，防止混凝土溫升與環(huán)境溫度差幅度過大而形成溫度裂縫。

3.1.2 粉煤灰

使用滿足《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T 1596-2005）要求的I 級粉煤灰，粉煤灰應(yīng)品質(zhì)穩(wěn)定、燒失量低。

3.1.3 骨料

砂、石各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)滿足國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用砂、石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢測方法》（JGJ52-2017）。配置混凝土所用的骨料應(yīng)滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范規(guī)定的質(zhì)量要求。粗骨料含泥量須小于百分之一。

3.1.4 膨脹劑

為了有效補(bǔ)償混凝土的收縮，膨脹劑應(yīng)采用滿足《混凝土膨脹劑》（GB23439－2009）中II 型要求，且限制膨脹率好。膨脹劑加入到混凝土中，拌水后生成大量膨脹性結(jié)晶水化物，使其產(chǎn)生適度的膨脹，在鋼筋和鄰位的約束下，產(chǎn)生的膨脹能轉(zhuǎn)為壓應(yīng)力，這一應(yīng)力可抵消砼在硬化中的收縮拉應(yīng)力，從而減少裂縫。

3.1.5 水

拌合用水需滿足《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》要求。需使用自來水、能飲用的潔凈天然水、不含會(huì)影響水泥硬化的有害雜質(zhì)、泥污或油脂、糖類的水。

本工程的混凝土配合比針對超長混凝土結(jié)構(gòu)，增加混凝土組分（即特殊外加劑），對降低水化熱、抵抗溫度應(yīng)力、防止混凝土收縮、減少非荷載裂縫有明顯效果。本工程補(bǔ)償收縮混凝土拌合料由以下原材料組成（如圖5），各項(xiàng)材料用量應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定。

圖5 補(bǔ)償收縮混凝土配合比

3.2 制定合理的施工方案

為了解決結(jié)構(gòu)超長大體積混凝土開裂的通病，本工程采用跳倉法進(jìn)行施工。

3.2.1 跳倉法施工

跳倉法是充分利用了混凝土在五到十天期間性能尚未穩(wěn)定，沒有徹底凝固前容易將內(nèi)應(yīng)力釋放出來的“抗與放”特性原理。一般將大面積混凝土平面結(jié)構(gòu)劃分成若干區(qū)域，隔塊施工，即隔一段澆一段。相鄰兩段間隔時(shí)間不少于七天，以避免混凝土施工初期部分強(qiáng)烈溫差及干燥作用。

本工程在施工前，結(jié)合場地布置、立柱位置、結(jié)構(gòu)尺寸、施工能力等因素，將主體結(jié)構(gòu)劃分為9 區(qū)（A1-A7,B1-B2）108 塊結(jié)構(gòu)板（如圖6、7），跳倉的最大分塊長度不大于40m，后期分塊補(bǔ)倉，將結(jié)構(gòu)連為整體。

圖6 分倉劃分

圖7 分倉現(xiàn)場施工圖

3.2.2 設(shè)置后澆帶

后澆帶是在現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中, 為了克服由于溫度變化、混凝土收縮而可能產(chǎn)生的有害裂縫而設(shè)置的臨時(shí)施工縫。本工程按照間距80-100m 布置后澆帶，寬度0.8m（如圖8）。待后澆帶兩側(cè)結(jié)構(gòu)澆筑完成60 日后，再用混凝土填充澆筑，封閉結(jié)構(gòu)。原則上使用比兩側(cè)結(jié)構(gòu)高一等級的微膨脹砼填充。

圖8 后澆帶布置

3.3 混凝土澆筑控制

3.3.1 施工前的準(zhǔn)備工作。

第一，優(yōu)選混凝土供應(yīng)商?；炷吝B續(xù)澆筑是保障大體量混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵。按照一主一備原則，通過實(shí)地考察和綜合評估，確定不少于3 家實(shí)力雄厚、質(zhì)量可靠的拌合站，并簽署混凝土保供協(xié)議，確?；炷吝B續(xù)供應(yīng)。

第二，根據(jù)分工和工序開展情況配備足夠的技術(shù)人員。圍繞技術(shù)要求對全員實(shí)施技術(shù)交底，并嚴(yán)格督促各級人員按照技術(shù)管理要求履行各自職責(zé)。為確保材料保質(zhì)保量及時(shí)供應(yīng)，項(xiàng)目部指定專業(yè)材料管理員負(fù)責(zé)工程主要材料的調(diào)查、采購、管理、發(fā)放及監(jiān)控工作。

第三，提前演練應(yīng)急措施。對混凝土澆筑過程中中斷無法繼續(xù)的情況，需做好技術(shù)處理方案，并提前進(jìn)行演練。

3.3.2 混凝土澆筑控制

澆筑施工時(shí)，加強(qiáng)對混凝土和澆筑過程的質(zhì)量控制。結(jié)構(gòu)混凝土采用商品混凝土，嚴(yán)控混凝土坍落度，混凝土汽車泵或拖泵泵送入倉，分層分塊進(jìn)行澆筑。立柱與承臺結(jié)合部或立柱與板、梁結(jié)合部的混凝土標(biāo)號不同時(shí)，分層先澆筑高標(biāo)號混凝土，再澆筑同層低標(biāo)號混凝土，確保高標(biāo)號混凝土澆筑到位。立柱澆筑至梁底0.2m，立柱頂部剩余部分（柱頭）與板、梁部分一起澆筑。混凝土嚴(yán)格控制下料高度≤1.5m 和厚度≤0.5m，并分層振搗，且上一層混凝土振搗須插入下一層混凝土不小于10cm。使用插入式振搗器時(shí)振搗棒不得擾動(dòng)鋼筋和預(yù)埋件。振搗時(shí)不應(yīng)欠振或過振，注意振搗到位使混凝土充滿端頭、角落。

3.3.3 混凝土溫控及養(yǎng)護(hù)

按照大體積混凝土施工要求，預(yù)先在澆筑區(qū)域埋入測溫計(jì)，按規(guī)范頻次監(jiān)測混凝土內(nèi)外溫度變化。建立嚴(yán)格的混凝土養(yǎng)護(hù)制度。在混凝土表面開始變干時(shí)開始養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)總齡期不應(yīng)少于14 天。

圖9 測溫計(jì)安裝

4 結(jié)論

本工程施工完畢后結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)明顯裂縫、滲漏等質(zhì)量問題，取得了良好的效果。在站場超長混凝土結(jié)構(gòu)管理中，應(yīng)在仔細(xì)認(rèn)真研究工程建筑形式、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇、施工管控等方面采取與工程項(xiàng)目相適應(yīng)的有效措施，輔以科技信息管控手段，將超長混凝土結(jié)構(gòu)無縫施工做好將越來越容易。