超長結構連續施工技術在地下室中的應用

文／陸應龍 中國建筑第五工程局有限公司 湖南長沙 410000

引言：

居民們對人居生活環境質量要求水平的持續提高，促使環保工程及建設的技術取得快速穩定發展，現階段最常見的建筑就是超長超寬結構(超過100m)。以往傳統的以放為主、抗放兼具的設計模式，在經過了整改以后澆帶可以讓混凝土整體結構應力中的約束收縮應力大部分得以釋放，而這部分殘余的約束收縮應力也主要可依靠膨脹預應力混凝土構件來有效抵消與對抗，讓超長鋼筋混凝土結構應力收縮后開裂嚴重的實際問題將逐漸解決。本課題研究以善新苑安置房工程項目為背景，項目地下室連通，東西方向長度達354m，屬于超長型地下室。本次實驗的目的是改善地下室的防水滲漏問題，同時提高結構防滲漏措施，增強結構實體質量，為項目優質結構工程提供堅實的基礎，力爭對以后的類似工程起到指導型作用。

1、超長混凝土結構連續支護施工新技術及在建筑地下室的應用現狀中前景的研究分析

1.1 超長預應力結構連續支護施工新技術地下室工程應用技術中主要存在什么樣的關鍵技術問題

近年來，我國的城市化規劃建設進程的發展腳步似乎從未停止，已出現我國城市中心區可用耕地面積越來越偏少的情況，這就不得不要求利用更少的地來獲取更大的面積，需要在設計和建造時做到“借天入地”，讓高層建筑和地下建筑同時兼備。與此同時隨地下室總量在逐漸地增加，其中必然出現的結構性問題，例如地下室的防水等問題，對于整個地下高層建筑設計來說地下室即是整個結構基部，也是所有建筑構件中的必不可少考慮的重要部分，因此必須要保證在保證滿足其功能需求的前提同時，讓地下室建筑基部結構本身的長期耐久性可以得到保證。故此，地下室如何防水處理就會顯得十分尤為之重要，但各地建筑設計方式不同而對各類地下室材料的處理防水性要求往往也都不同，主要是按照其功能進行設計，必須有多道防水設計，最低也需要剛柔相匹配的設防方式。經過專家多年研究實驗發現和經驗證明，想要墻體防水隔熱保溫節能效果持續得到長期良好，設計、施工及技術管理和最終建筑材料安裝使用全過程之間又是必須的都是要互相溝通有關聯，好的整體工程系統設計、好的墻體建筑材料安裝選用工藝以及對后期工程完整和有效保障的后續技術及施工、后期系統設備安裝維護與保養都缺一不可，是一個有高度綜合性、系統性工程。所有材料都是有應用期限的，針對超長地下室結構，首先需要做好的就是鋼筋混凝土結構防水，因為其使用年限的增加，可能出現地基的不均勻沉降，從而引起結構開裂滲漏，是十分常見的問題之一。因此，展開超長地下室的混凝土結構防滲漏的施工技術專項研究十分有必要。

1.2 超長結構連續施工技術發展趨勢以及國內外技術對比

（1）據調查顯示，目前我國地下防水工程滲漏情況十分常見，在2013年全國建筑滲漏調查中提到，地下室滲漏率為57.51%，主要質量問題為”有水跡，占比86.4%。在《中國建筑防水》有學者提到關于地下室底板柔性外防水的作用，并在施工中將新型防水材料應用于其中，但其具體的防水效果還未給予反饋。而在《地下防水工程滲漏原因新認識》中，有學者認為:目前防水技術發展的方向需要讓施工工藝多樣化，并且簡單描述柔性防水的劣勢和功效；

（2）目前國外防水技術發展現狀分析:首先，其具備比較先進且科學的防水材料，其次，關于防水的施工器材具有很大的突破，在防水設計方面也下了很大功夫，呈多樣化趨勢，更加注重新技術的整體價值；

（3）國外工程技術與我國相對比，整體來說國外是略勝一籌的，無論是管理中的問題還是技術問題，都還有一定的差距，現階段施工以及防水設計、機具、以及部分構造的問題，在很多區域仍然是落后和無序的情況。

2、超長結構施工技術簡析

2.1 地下室施工情況簡介

（1）在地下室處理中，如果要根據以往的常規混凝土的結構施工的方式來處理，那么就還需要每間隔約20m-約40m 來進行后澆帶的設置，解決混凝土結構的收縮與裂開的情況。按照施工一般流程規定，需要施工人員在新混凝土的收縮情況基本達到穩定階段以后開始(施工后42 天)開始再開始設置施工后澆帶，甚至會在混凝土完成全部施工收縮過程結束以后，直到砌體結構的封頂，如此往往會導致建筑工期進一步延長，加上混凝土后澆帶施工的灌結縫修補和接縫清理的工序會十分地繁雜，且老混凝土和新建后澆帶結構之間往往有時間過渡差，所以導致新混凝土、老混凝土構件之間的銜接點位置，有時會出現感到收縮現象以及產生塑性混凝土收縮裂縫；

（2）因此，考慮設置后澆帶的目的則是要為了有效防止可能發生在結構裂縫處的結構質量問題，同時由于結構裂縫現象一般也是出現在設置人工澆帶后會出現裂縫的，直接容易導致管道漏水、鋼筋柱腐銹，最終也影響關系到整體結構運行的質量安全，沒有考慮采用任何相關措施方式予以解決時就很可能容易發生管道滲漏堵塞等工程質量問題；另外，后澆帶混凝土與先現澆混凝土兩者間的結構銜接關系也顯得比較薄弱，具有一定的安全隱患，同時沒有回填后澆帶，也不能停止降水，降水費用也十分昂貴。因此如果想要大幅縮短整個施工及整體工期、使其整體進度能夠加快，保證整體防水工程質量穩定和整個結構整體的安全整體性，此次工程中主要將實施超長預應力鋼筋混凝土結構的自粘防水灌漿技術以及無縫防水施工等技術，主要是用膨脹混凝土加強鋼筋來調換后澆帶，從而達到無縫施工；

（3）同時還可多從基礎材料的選擇角度上多考慮，注意盡量保證基礎混凝土原材料自身的內在質量，不應該采用太高易收縮性的水泥材料，例如高滲減釋水處理的混凝土外加劑、砂石級配合處理、含混泥量系數較水泥低許多的砂石混凝土等，減少了水泥料和水處理的消耗總量，可以做到讓基礎混凝土材料自身的收縮力更的小，注意如果在基礎混凝土澆筑早期處理時還想要有效減少基礎表面裂痕的產生，就特別需要嚴格掌握好基礎最后一遍工序的抹壓，在其終凝時是最佳時機。另外這種不對稱均勻的沉降也需要通過結構措施來加以處理。

2.2 地下室防水模式簡析

（1）眾所周知，目前國內比較成熟常見的建筑防水施工模式中包含有剛性結構的自適應防水、柔性建筑外漏防水施工和剛柔建筑結合式防水施工三種技術模式，已有很多研究表明，柔性防水其施工比較復雜且在操作時很容易因為鋼筋損傷而達不到想要的效果，加上應用周期較短，所以不能和結構的應用周期同步，不僅金額昂貴，其防水的效果也不盡人意，因此目前已經很少有公司選擇。而混凝土剛性屋面防水通常是會根據其結構及自身特性的密實性或者是會通過用剛性材料等作為屋頂防水層料來有效實現屋頂防水保溫作用等的，一般通常情況下都是需要應用混凝土摻拌合金料再加一些外加劑等來實現使屋頂混凝土屋面的保溫抗滲流能力、抗裂破壞能力進一步提升的。此外，剛性防水的施工操作比較簡單，所以整體的施工時間也較短，從而提高結構耐久性，相比柔性防水性價比更高，是目前各大建筑中常見的防水模式。剛柔結合防水其實從實際角度出發也沒有什么特別之處，針對本身結構有缺陷的情況，其實也就相當于柔性防水，倘若結構自身是可以防水的，那么也不再需要柔性防水，因此增加柔性防水其實并無多大意義；

（2）想要讓地下室實現結構自防水，就需要混凝土自身達到下述中兩個要求，要保證混凝土配比合理，才能振搗得更加緊密，同時還得滿足設計要求的抗滲等級。其次就是要盡量有效的杜絕結構出現的裂縫，特別是貫穿性裂縫，就算是混凝土構件自身結構的整體抗滲流效果要超過P12，而如果一旦發現有裂縫現象產生，那其內部結構可能就完全不具備整體防水能力。如果僅僅需要考慮到混凝土的抗滲壓等級，其實都是可以很簡單地就能夠達到需求，但是若想要能夠讓混凝土完全不存在收縮與開裂，就更需要通過各個工作階段的有機配合才能最終實現，例如施工與澆筑、原材料選擇、混凝土的配比、結構設計、混凝土振搗以及養護等，最終呈現完美的結果。

“也因為我永遠忘不了，我們剛認識的那年夏天，我得了傳染病，所有人都離開了我，只有你留在我身邊，為了照顧我，三天三夜沒合眼，每次我口渴時，你都會及時遞上一杯甘甜的清水……”

2.3 膨脹補償收縮混凝土的選擇

想要解決開裂的問題，膨脹混凝土是一個很好的選擇，其具備較強的抗滲性，同時后期強度較高、早期快硬等優勢，在使用的時候需要注意限制其自由膨脹，可以避免其因為強度降低而引起的使用效果欠佳的情況。另外，倘若將膨脹劑慘進無筋混凝土中，就需要延遲拆除模板。倘若在摻入以后混凝土的坍落度損失較多，則可以給予緩凝劑來處理，對于水泥不適應的情況可以更換。而混凝土添加劑和水泥膨脹劑用量的精確配比、整體摻量和膨脹材料都得科學配比，并且通過實驗確認。進行膨脹混凝土選擇以前，要確認其是否需要應用，有必要的時候再加入。而具體如何去選擇材料就還需要進行觀察，根據材料所需達到的最大膨脹的速度、膨脹率、骨料、水泥、混凝土強度要求等情況來做選擇，并且可以在相同的養護和約束要求條件下再次開始進行實驗，最終確認所需要的種類以及劑量。所以實際施工的時候需要按照具體情況來選擇，切勿盲目應用。通過對國內外的諸多實際工程和實驗結果已經初步證明，將ZY 型的膨脹型混凝土防水劑料直接的加入到膨脹的混凝土材料體系中，通過一種生物化學的反應的過程來實現逐步地讓這種膨脹的混凝土材料體系逐漸的實現膨脹。

2.4 膨脹混凝土施工技術要求

（1）設置膨脹加強帶

具體的需要是根據實際工程混凝土結構上的殘余應力分布來具體進行綜合分析，再進一步按照工程具體技術要求重新設計，保證后澆帶位置和施工圖設計時圖紙確定的位置保持相同，并且考慮采用2m 以上寬混凝土加強筋帶作為替換后澆帶，從而達到連續澆筑。另外，在混凝土施工進行時膨脹劑的有效使用加量還應能隨著兩側混凝土本身的相對強度增大而迅速增加，間歇式回填后澆膨脹加強帶則是個很好的補救選擇，回填一般需要先在完成兩側基礎混凝土基礎澆筑完畢后的下1 周才實施。將密孔鐵絲網設置于兩側膨脹混凝土加強帶之間的邊緣，其功能主要也是根據位置而避免了配比不同產生的膨脹混凝土流至加強帶。

（2）膨脹混凝土施工

首先是混凝土的配比和原材料的計算。膨脹混凝土的水、粉煤灰、石、水泥、砂、膨脹劑等都需要精密的計算出配比，才能放入攪拌機內，其計量誤差需要和下述中的要求相符:石、砂±2%、水、外加劑、水泥、粉煤灰為±1%。

表1 膨脹混凝土配合比（kg/m3）

但是得特別注意澆筑以前，要將鋼筋間和模板清理干凈，在澆帶的前后兩端設置有兩道震動器，第一，在混凝土的卸料位置，避免上部有振實問題發生；第二，在混凝土坡角位置，讓下部更加緊密。避免混凝土出現堆積的問題，讓混凝土和出料口之間有一個坡度，再進行整體振搗，按照具體需求進行振搗整體時間的調整，注意振搗棒的移動間距和深度需適宜。施工前先進行預估計量，調整泵送工藝、供料速度、結構物尺寸等，以防止出現冷縫。

（3）混凝土養護

混凝土施工后期的防水及養護工作都是需要注意的，在后期的進行混凝土表面防水澆筑與養護處理的時候，抹面及澆筑都完成了以后只需要在表面應用一層塑料薄膜將混凝土的表面覆蓋，同時鋪上草席或者麻袋片，觀察其硬化程度，一般情況下是在4-5h 以后，可以開始在頂板筑堰蓄水3cm 左右的養護，注意養護期不能低于半個月。注意在混凝土終凝以后，可用手指用力往下壓(待其表面沒有凹痕即可)，就能夠淋水養護。此外，混凝土因為不能長時間耐高溫，所以還不能避免長時間太陽暴曬，得重新建立柔性保溫層系統和柔性的防水層。

（4）薄弱位置處理方式

針對施工縫要持續澆筑的地方，澆筑以前得清除表面的雜物和垃圾、浮粒，并且施工位置保持濕潤，按照混凝土接茬規范實施。將施工模板全部拆除了以后，在施工縫表面如果有一層砂石搓縫露出，這處就是施工很容易的出現滲水裂縫的位置，此時防水處理最主要的還是防水砂漿，也只需要先在施工縫的左右兩邊以及上下各3cm 深的中間位置進行沿縫鑿上毛字并定期給予清洗或沖洗，其次再給予6%的水泥凈漿，表面涂刷12mm 左右，待稍干以后再刷上5mm 左右的水泥砂漿，最后壓實、收光。完成抹面以后8h 則可以開始實施灑水養護，養護期不能低于一周。

（5）溫控措施

針對施工時期溫差較大的時候，需要做好蓄水和測溫等養護工作，保證混凝土的內部溫度適宜。而混凝土構筑物內外的溫差不能超過25℃，環境溫度和表面溫度差不能＞15℃，不然開裂的幾率較高。而針對溫差超過15℃的時候，就需要實施混凝土蓄水養護措施。

（6）混凝土質控與質量檢測

注意每個生產班次原材料的檢查坍落度稱量最少應＞兩次，一個生產班次原材料的檢查原材料稱量至少也應超過兩次。并且混凝土必須要得先有二組留置的膠凝土試驗或抗滲凝試塊，在全部澆筑施工完成的現場立即開始制作混凝土試塊，一組要和全部澆注完現場的混凝土標準與養護的施工準備條件相同，另還需有一組標養。

結語：

總而言之，超長無縫結構模板施工技術在城市地下室建筑中的廣泛應用和與傳統砼后澆帶工藝相比也具有其很大技術優勢，而利用此類技術工藝混凝土澆注到成型過程僅所需一次，有效地避免了施工縫隙的大量產生和以及容易出現各種有害結構裂縫，底板混凝土的密實整體性進一步得到大大提升，同時它也可讓其施工操作程序相對更加高效簡單，結構工程的安全整體穩定性要求也將更高，降低了混凝土結構裂縫事故的出現。在施工完成該地下室經過兩年應用后狀況良好，外壁和底板均未發生滲漏、開裂的情況，則代表只要選擇性能良好的材料，并按照其性能需求進行合理施工，是可以實現超長構筑物的持續澆筑的，針對非防水現澆建筑模板的施工，也可以有效避免有害裂縫產生，縮短整體施工周期。