超長超寬大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制施工工法

1、.超長超寬大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制施工工法1.前言超長超寬大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制技術(shù)從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、混凝土原材料選擇、混凝土的配合比優(yōu)化、混凝土施工方法和理論計(jì)算、混凝土養(yǎng)護(hù)、混凝土溫度監(jiān)測等方面進(jìn)行分析、研究和應(yīng)用，不留置任何形式的變形縫、沉降縫、伸縮縫、后澆帶、加強(qiáng)帶，不摻加任何微膨脹劑的地下結(jié)構(gòu)混凝土裂縫控制技術(shù)。這一新型施工技術(shù)，顯著提高了地下結(jié)構(gòu)的整體性，加快了整體工程的施工進(jìn)度，大大提高地下工程的使用性能和防水安全性，有著廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。超長超寬大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制技術(shù)已成功應(yīng)用于我公司承建的藍(lán)色港灣工程，并于2007年7月25日通過了北京市建設(shè)委員會(huì)組織的科技成果鑒定

2、，經(jīng)檢索和專家評(píng)議，該項(xiàng)目整體技術(shù)成果和質(zhì)量控制達(dá)到了國際先進(jìn)水平。該技術(shù)榮獲2007年度中國施工企業(yè)管理協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)技術(shù)創(chuàng)新成果一等獎(jiǎng)。 2.工法特點(diǎn) 2.1 地下結(jié)構(gòu)采用分塊跳倉澆筑混凝土的方法，取消了沉降縫和后澆帶，可提前插入后續(xù)施工，縮短工期，降低施工成本及建筑物后期的使用、維護(hù)成本。 2.2 地下結(jié)構(gòu)混凝土中可不摻加任何形式的微膨脹劑和抗裂纖維。 2.3 施工方法簡便，無特殊的材料和設(shè)備要求。 2.4 提高了地下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗裂性能。 2.5 施工縫減少，可降低地下結(jié)構(gòu)的滲漏幾率，提高地下結(jié)構(gòu)的防水性能，降低了使用階段的安全隱患。3.適用范圍 3.1 適用于超長超寬大型民用建筑和非重

3、工業(yè)建筑地下混凝土結(jié)構(gòu)。 3.2 大型建筑是指平面長度超過150m的建筑物；地下混凝土結(jié)構(gòu)是指筏板基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)或有承臺(tái)板的樁基礎(chǔ)，地梁、地下連續(xù)墻，地下室墻、柱、頂板結(jié)構(gòu)。4.工藝原理結(jié)構(gòu)承受變形效應(yīng)作用是能量轉(zhuǎn)化過程，根據(jù)能量守恒原理，輸給結(jié)構(gòu)的總能量轉(zhuǎn)化為彈性應(yīng)變能、徐變消耗能、微裂耗散能和位移釋放能。這也就是總的能量通過“抗”而吸收，通過“放”而消散。本工法采用“抗放兼施，以抗為主，先放后抗”原則進(jìn)行施工，通過合理設(shè)置跳倉間距，將變形輸給結(jié)構(gòu)的總能量轉(zhuǎn)化為彈性應(yīng)變能、徐變消耗能、微裂耗散能和位移能釋放，總能量通過“抗”來吸收，通過“放”而耗散。在施工早期的跳倉階段，混凝土抗拉強(qiáng)度非常低

4、，充分利用混凝土的結(jié)構(gòu)位移（如彈性變形、徐變變形等）釋放混凝土的早期應(yīng)力，即“先放”；后期的封倉階段混凝土的抗拉強(qiáng)度已經(jīng)有所增長，充分利用混凝土的約束減小應(yīng)變，即“后抗”，并通過封倉后及時(shí)做防水、回填土等措施，避免混凝土結(jié)構(gòu)較長時(shí)間暴露在空氣中，使結(jié)構(gòu)承受的收縮和溫差作用減到最小，進(jìn)而達(dá)到控制混凝土裂縫的目的，同時(shí)也達(dá)到了保證防水質(zhì)量、加快工程總體進(jìn)度、降低工程成本的目的。5.施工工藝流程及操作要點(diǎn) 5.1 施工工藝流程見圖5. 1。圖5. 1 施工工藝流程圖 5.2 分倉、分塊原則和跳倉施工的間隔時(shí)間 5.2.1 分倉、分塊原則：根據(jù)結(jié)構(gòu)情況，合理地把大面積（體積）地下結(jié)構(gòu)分成若干塊，減少混

5、凝土因?yàn)槊娣e（體積）增大而增加的收縮應(yīng)力裂縫。分倉、分塊應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況實(shí)施，分塊長度一般為3545m。 5.2.2 跳倉法施工間隔時(shí)間：在分倉、分塊澆筑混凝土?xí)r，要嚴(yán)格控制相鄰兩塊混凝土澆灌時(shí)間，相鄰兩個(gè)倉位的混凝土澆筑時(shí)間一般宜控制在7d以上，以減少混凝土收縮應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。 5.3 分倉、分塊間距計(jì)算分倉、分塊間距計(jì)算是運(yùn)用地基上混凝土板的平均伸縮縫間距計(jì)算公式計(jì)算出不留伸縮縫的間距，也就是分倉、分塊間距。 L1.5 （5.3）式中： L 后澆帶平均間距；E 混凝土早期彈性模量； H 底板厚度或板墻高度； Cx 地基或基礎(chǔ)水平阻力系數(shù)； 混凝土線膨脹系數(shù)； T 互相約束結(jié)構(gòu)的綜合降溫差

6、，包括收縮當(dāng)量溫差； 鋼筋混凝土的極限拉伸，（13.0）10-4，根據(jù)養(yǎng)護(hù)條件、降溫速率、混凝土配合比有所不同。 5.4 操作要點(diǎn) 5.4.1 混凝土澆筑的順序安排，采取分層連續(xù)澆筑，每層厚度為400mm，確?；炷翢o冷縫。 5.4.2 分層澆筑時(shí)，宜采用二次振搗工藝，排除混凝土內(nèi)部多余的氣泡，提高混凝土密實(shí)度。在混凝土澆筑完畢后，對(duì)混凝土表面進(jìn)行拍振，必要時(shí)抹去混凝土表面浮漿，實(shí)行二次抹壓，以減少混凝土表面沉降收縮裂縫。 5.4.3 混凝土振搗完成一段后，應(yīng)及時(shí)用刮杠抹壓，以便混凝土表面的抹壓和收光，在初凝前，抹子拍壓三遍，搓成麻面，麻面紋路順直，一行壓一行且相互平行，以閉合收水裂縫。抹壓時(shí)

7、堅(jiān)持原漿抹壓，嚴(yán)禁灑干水泥或干水泥砂漿。 5.4.4 混凝土的養(yǎng)護(hù)應(yīng)保證在養(yǎng)護(hù)過程中其表面的溫度緩慢散失，以便控制混凝土的內(nèi)表溫差，促進(jìn)混凝土強(qiáng)度的正常發(fā)展及防止混凝土裂縫的發(fā)生。對(duì)于底板、頂板一般可采取一層塑料布作為保溫保濕的養(yǎng)護(hù)覆蓋層；對(duì)于墻體一般采用掛麻袋澆水養(yǎng)護(hù)；對(duì)于體積較大的混凝土構(gòu)件，可增加12層麻袋（草簾被），并根據(jù)混凝土內(nèi)部與表面溫差及時(shí)調(diào)整麻袋或草簾被的覆蓋。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14d。 5.4.5 跳倉段混凝土施工完畢7d后再展開封倉段混凝土的施工。 5.4.6 對(duì)于有特殊要求的大型民用建筑地下結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土宜采取溫度監(jiān)測，為裂縫控制提供數(shù)據(jù)支持。 5.4.7 混凝土溫度監(jiān)測：混

8、凝土測溫在混凝土起始澆筑后2h開始，在混凝土齡期1d7d期間每隔2h測溫一次；在8d9d期間每隔6h測溫一次，10d15d期間每隔12h測溫一次，測溫持續(xù)時(shí)間不得少于15d。 5.4.8 大體積混凝土坍落度要求：底板、樓板要求12020mm；墻柱要求160mm。 5.4.9 分倉施工縫要求：底板和地下室外墻采用支設(shè)模板（或快易收口鋼板網(wǎng)）共同使用，頂板采用支設(shè)模板（或快易收口鋼板網(wǎng)）。側(cè)墻水平施工縫采用止水鋼板和企口相結(jié)合的辦法；底板施工縫采用快易收口鋼板網(wǎng)；墻體施工縫可采用支設(shè)模板的方式。底板與側(cè)墻接茬部位采用止水鋼板，底板間施工縫止水鋼板凹面向上，便于此部位混凝土振搗密實(shí)，墻體施工縫止水鋼

9、板凹面面向迎水面。側(cè)墻和墻體接茬混凝土應(yīng)鑿毛。6. 材料與設(shè)備 6.1 主要材料和配合比選擇 6.1.1 水泥：選用低熱水泥，如42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥。 6.1.2 砂：選用中砂，級(jí)配良好，盡量選用細(xì)度模數(shù)在2.42.8的中粗砂，含泥量(重量比)2%，泥塊含量(重量比)0.5%。 6.1.3 石子：選用質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好、不含雜質(zhì)的碎石，石子粒徑選用5mm25mm或5mm31.5mm的石子，含泥量(重量比) 1.0%，泥塊含量(重量比)0.5%，針片狀顆粒含量（重量比）15%。級(jí)配符合要求。 6.1.4 粉煤灰：選用II級(jí)粉煤灰，在保證混凝土性能時(shí)減少水泥用量，以降低混凝土水

10、化熱，減緩混凝土早期強(qiáng)度增長過快，利用混凝土60d后期強(qiáng)度。 6.1.5 外加劑：選用緩凝型高效減水劑，減少混凝土用水量，改善混凝土的和易性。 6.1.6 混凝土配合比選擇：采用泵送混凝土的砂率，一般選擇為35%42%，水膠比不宜大于0.50；同時(shí)嚴(yán)格控制混凝土的坍落度，在滿足泵送要求的前提下，應(yīng)盡量選擇較低坍落度，以減小混凝土的收縮變形。 6.2 鋼筋工程主要機(jī)具設(shè)備：切割機(jī)、調(diào)直機(jī)、彎曲機(jī)、砂輪切割機(jī)、鋼筋鉤子、鋼筋刷子、撬棍、扳手、鋼卷尺和鋼筋連接機(jī)具設(shè)備等。 6.3 模板工程主要機(jī)具設(shè)備：電鋸、電刨、壓刨、手鋸、錘子、鋼卷尺、電鉆和直角尺等。 6.4 混凝土工程主要機(jī)具設(shè)備：混凝土泵車

11、、振搗器、料斗、3m串筒、鐵鍬、木抹子、鋁合金杠尺和標(biāo)尺桿等。 6.5 其他設(shè)備：塔吊、激光經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、鋼卷尺、電子測溫儀和試驗(yàn)檢測設(shè)備等。 7 質(zhì)量控制 7.1 結(jié)構(gòu)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)必須符合設(shè)計(jì)要求。 7.2 混凝土運(yùn)輸、澆筑及間歇的全部時(shí)間不應(yīng)超過混凝土的初凝時(shí)間。 7.3 混凝土澆筑完畢后，應(yīng)按施工技術(shù)方案及時(shí)采取養(yǎng)護(hù)措施。 7.4 混凝土的外觀質(zhì)量不得有嚴(yán)重的缺陷，不宜有一般缺陷。 7.5 混凝土允許偏差符合表7. 5要求。表7. 5 混凝土工程允許偏差及檢查方法表混凝土工程允許偏差及檢查方法項(xiàng)次項(xiàng)目允許偏差值（mm）檢查方法1軸線位置基礎(chǔ)15鋼尺量墻、梁82垂直度層高5m8經(jīng)緯儀

12、或吊線、鋼尺量層高5m103標(biāo)高層高10水準(zhǔn)儀、鋼尺量4截面尺寸基礎(chǔ)寬、高5鋼尺量墻、梁寬、高35表面平整度32m靠尺、塞尺6角、線順直度3拉線、鋼尺量7保護(hù)層厚度基礎(chǔ)5鋼尺量梁、墻、板+5、-38. 安全措施 8.1 施工現(xiàn)場的安全措施應(yīng)符合國家及行業(yè)中關(guān)于施工用電、高空作業(yè)、雨雪天作業(yè)、混凝土泵送作業(yè)等相關(guān)要求。 8.2 混凝土泵管應(yīng)經(jīng)常檢查，磨損嚴(yán)重的應(yīng)及時(shí)更換，以防使用過程中突然爆烈傷人。 8.3 泵管清洗時(shí)，端頭嚴(yán)禁對(duì)人，以防傷人。 8.4 振搗棒電機(jī)的導(dǎo)線應(yīng)有足夠的長度，振搗時(shí)嚴(yán)禁用電源線拖拉振搗器。振搗過程中操作人員必須穿戴絕緣手套。 8.5 設(shè)備應(yīng)經(jīng)常保養(yǎng)，若出現(xiàn)故障，必須先關(guān)

13、閉電源才可進(jìn)行維修。9. 環(huán)保措施 9.1 施工現(xiàn)場設(shè)置混凝土泵車洗車池，減少泥土、灰塵污染，設(shè)置圍擋減少噪聲污染等。 9.2 注重施工工程中對(duì)廢棄材料的收集與利用，降低施工成本，減少施工污染。10 效益分析 10.1 社會(huì)效益 本工法對(duì)大型地下結(jié)構(gòu)施工在縮短工期、降低施工成本等方面具有顯著的效果，并有無需特殊設(shè)備，施工便捷等突出特點(diǎn)，永久性降低了業(yè)主使用階段的安全隱患。 10.2 經(jīng)濟(jì)效益 鋼筋混凝土取消了膨脹劑和基礎(chǔ)后澆帶，不摻加任何微膨脹劑和抗裂纖維，節(jié)約了大量的措施費(fèi)用，提前了后續(xù)工作的插入時(shí)間，縮短了整體工期，降低施工成本。藍(lán)色港灣工程等三項(xiàng)采用本工法施工比原設(shè)計(jì)采用的常規(guī)方法施工節(jié)

14、約成本約3324萬元。11. 應(yīng)用實(shí)例 11.1 藍(lán)色港灣工程地下室結(jié)構(gòu)施工藍(lán)色港灣工程位于朝陽公園西北角，是集餐飲、休閑、娛樂為一體的綜合性商業(yè)項(xiàng)目，是中央商務(wù)核心區(qū)域CBD的重要組成部分，2008年沙灘排球在朝陽公園內(nèi)舉辦，該工程也是2008年奧運(yùn)會(huì)的重要配套項(xiàng)目。該項(xiàng)目占地面積96319m2，東西方向長384m，南北方向?qū)?68m，東、南、北三面環(huán)水，距朝陽湖水面最小距離僅為6.2 m，水面標(biāo)高相當(dāng)于建筑物1.0m。工程地下兩層，地上兩層，建筑面積137624m2，其中地下建筑面積為77662m2，建筑物檐高9m。工程結(jié)構(gòu)型式為框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為梁筏基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深10.75m。底板厚4

15、30mm，上反梁高900mm，屬于“超長、超寬、超深水位下具有大體積性質(zhì)基礎(chǔ)”。地下一層層高4m，頂板板厚度200和300mm，夾層層高5m，頂板板厚度200mm，地下室墻體厚度為400和800mm，混凝土均為C30S8。地下結(jié)構(gòu)部分采用跳倉法施工工藝，基礎(chǔ)底板按照約40m的長度劃分出跳倉施工段，成“品”字形跳倉施工，跳倉段施工間隔期為12d，跳倉段與封倉段施工間隔期為710d。其他部位隨基礎(chǔ)底板相應(yīng)部位跳倉施工。圖11.1 基礎(chǔ)底板混凝土跳倉、封倉分塊施工示意圖目前，該工程完成已有一年多，整個(gè)基礎(chǔ)底板、地下室墻體、頂板沒有出現(xiàn)貫通的、有害裂縫，達(dá)到了預(yù)期的質(zhì)量目標(biāo)。該技術(shù)和工法經(jīng)過工程實(shí)踐，

16、驗(yàn)證了其科學(xué)性、合理性和可操作性。該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被收錄在2007年12月施工技術(shù)核心期刊中，該技術(shù)榮獲2007年度中國施工企業(yè)管理協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)技術(shù)創(chuàng)新成果一等獎(jiǎng)。 11.2 新興年代工程地下室結(jié)構(gòu)施工北京新興年代住宅小區(qū)工程，地處海淀區(qū)太平路36號(hào)院內(nèi)，是一個(gè)大型的中高檔住宅群體項(xiàng)目，總建筑面積20萬平方米，占地面積6萬。該工程為住宅、配套及車庫工程，東西向長216m，南北寬128米，地下建筑面積62000，基礎(chǔ)底板厚度為400450mm，鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)；地下車庫為框架結(jié)構(gòu)，地下室工程屬于超長超寬混凝土結(jié)構(gòu)。地下結(jié)構(gòu)工程采用跳倉法施工工藝，基礎(chǔ)底板按照約33m的長度劃分出跳倉施工段，成“品”字形跳倉施工，跳倉段與封倉段施工間隔期為8d。工程施工完畢后，通過對(duì)整個(gè)地下室的觀察，整個(gè)基礎(chǔ)底板無滲漏點(diǎn)，無有害裂縫。該樓盤獲得北京市最具人氣樓盤獎(jiǎng)。 11.3 長沙都市森林工程地下室結(jié)構(gòu)施工長沙都市森林住宅小區(qū)工程，由長沙國泰房地產(chǎn)開發(fā)有限公司開發(fā)建設(shè)，位于長沙市岳