天津某體育場超長地下剪力墻裂縫控制技術

天津***體育場超長地下剪力墻裂縫控制技術摘要：按照圖紙設計要求及施工規(guī)范要求，進行裂縫分析，從選擇材料，確定施工方案到完善操作工藝幾方面入手，成功的完成了天津***體育場超長環(huán)形地下剪力墻的施工，解決了鋼筋混凝土結(jié)構易開裂問題，質(zhì)量達到設計要求。關鍵詞：補償收縮混凝土、膨脹劑、加強帶、鋼筋混凝土結(jié)構裂縫***體育場工程系2008年北京奧運會配套工程，是天津市***工程的NO.1。該工程坐落于***，建筑面積158000M2。本工程地下管廊呈不規(guī)則橢圓形，周長（外環(huán)）900米，地下一層，筏片式基礎，剪力墻厚350mm,混凝土強度等級為C50S6抗?jié)B補償性混凝土。設計剪力墻為8條后澆帶分成8個區(qū)段。剪力墻該工程在地下管廊施工階段，有效的控制長900米的封閉環(huán)形剪力墻無裂縫產(chǎn)生，是滿足結(jié)構自防水性能和確保工程質(zhì)量目標“魯班獎”實現(xiàn)的基礎。裂縫起因分析：在鋼筋砼結(jié)構中，砼開裂一直是難以克服的頑疾。根據(jù)工程實踐和專家分析，砼工程產(chǎn)生的裂縫主要由于兩種原因——荷載和變形，荷載裂縫占20%，變形裂縫占80%。由此可見砼開裂主要是在施工環(huán)節(jié)造成的變形裂縫。1.鋼筋砼結(jié)構裂縫起因分析1.1抗裂能力設計不足地下室底板主要設計要求于墊層約束，由于其約束力較小，砼中產(chǎn)生的收縮變形較小，而位于地板上的地下剪力墻，受到底板強有力的約束，墻板砼產(chǎn)生的限制收縮要大得多，因而地下室墻的配筋中要有適量的用于抗裂的水平構造筋，以提高地下室外墻鋼筋砼的變形能力，但實際工程中地下室外墻的水平配筋總體上偏低。當柱子，剪力墻連在一起時，由于柱子的截面和配筋率都比墻體大得多。當砼產(chǎn)生收縮時兩者產(chǎn)生的收縮變形相差較大，易在墻柱相連部位出現(xiàn)過大的應力集中而導致砼開裂。1.2材料選擇及混凝土配合比設計不當砂、石含泥量過高，導致砼強度下降干縮量大。膨脹劑在砼中摻量不夠，有些產(chǎn)品質(zhì)量不過關以次充好。使用的膨脹劑與配合比中其它外加劑或摻和料，不相匹配造成砼密實度下降早期收縮變形較大，導致產(chǎn)生塑性收縮裂縫。砼砂率偏高，砼的干燥收縮也隨之增大。砼中水泥量過大，砼中產(chǎn)生較大水化熱，引起溫差收縮裂縫。1.3砼生產(chǎn)及施工方法不當。使用舊的木膠模板，澆砼前不刷脫膜劑或充分濕潤，澆筑后的砼表層因模板吸水而缺少水分，從而導致表面塑性裂縫的出現(xiàn)。若拆模后養(yǎng)護不足會因降溫干燥而進一步開裂。砼入模塌落度過大，引起砼離析而造成墻體砼的勻質(zhì)性變差，往往造成砼硬化時收縮應力不均而產(chǎn)生裂縫。局部振搗過振，使該處砂漿聚集造成人為的結(jié)構薄弱環(huán)節(jié)，而導致部位開裂。拆模后養(yǎng)護不及時不徹底，剪力墻砼產(chǎn)生較多的溫差干縮開裂。地下室回填土拖延時間長，當溫度驟降時引起較大溫差應力而開裂其它配合工序原因造成的砼開裂，如：模板支撐不牢、穩(wěn)定性差或發(fā)生不均勻沉降；鋼筋保護層厚度不夠；均會造成鋼筋砼結(jié)構開裂。后澆帶設置不當，新老混凝土易形成冷縫，而且影響混凝土的抗?jié)B性能。裂縫預控措施：根據(jù)鋼筋砼結(jié)構裂縫起因，分別制定相應的預控措施，從各個環(huán)節(jié)減少和避免裂縫的產(chǎn)生。2.1積極與設計聯(lián)系，解決技術問題。通過圖紙會審我們發(fā)現(xiàn)地下剪力墻有與框架柱連在一起的情況，而且柱子截面和配筋率都比墻體大得多，為避免應力集中造成裂縫在此處增加水平構造筋φ8@200,長1000mm，200mm在柱內(nèi)，800mm伸入剪力墻內(nèi)。剪力墻預埋管件，預留洞口四周嚴格按照圖紙設計增設附加筋，并與水平筋點焊。本工程墻體水平構造筋配筋率較大，基本能滿足抗裂要求，只是在施工中嚴格監(jiān)督檢查力度，不得將“s”筋隨意漏偷，并將彎鉤鉤在最外排鋼筋外側(cè)綁扎牢固。按通常做法，施工單位一般從工程進度和經(jīng)濟因素考慮，把剪力墻同頂板一次澆筑。但這種方法使剪力墻較早受到頂板約束，不利于墻板裂縫的控制。通過同設計溝通、探討，本工程決定采用兩次澆搗方法，水平施工縫設在最大零層梁下10cm處，不設止水帶，剪力墻澆筑后再進行零層梁、板的施工，這樣剪力墻砼早期收縮已完成一部分，并已有50~55%的強度，基本能抵抗各種約束荷載。2.2全面選擇，嚴把材料質(zhì)量關。本工程按設計要求選擇補償收縮砼，是一種新型砼，可以減少裂縫的產(chǎn)生。補償收縮砼在養(yǎng)護期間，可產(chǎn)生（2-4）×10-4限制膨脹率ε2，在空氣中它會產(chǎn)生收縮根據(jù)砼膨脹的大小，最終變形值±1×10-4。普通防水砼不具有膨脹性能，在空氣中產(chǎn)生的總收縮Sm一般為（4-6）×10-4，而砼的極限拉伸值為εp為（1-2）×10-4，當Sm＞εp時砼結(jié)構就會開裂。而補償收縮砼的抗裂條件是：ε2－Sm≤εp。對于補償收縮砼來說，則內(nèi)外規(guī)定其標準應力值為：δc=0.2~0.7Mpa。以限制膨脹來補償砼的限制收縮，抵消鋼筋砼結(jié)構在收縮過程中產(chǎn)生的全部或大部分的拉應力，從而使結(jié)構不裂或把裂縫控制在無害裂縫范圍內(nèi)，這就是補償收縮砼的抗裂原理。補償收縮砼的質(zhì)量影響鋼筋砼結(jié)構開裂的重要因素，因此，我們從材料采購、配合比設計到預拌施工全過程進行質(zhì)量控制。派專門的技術人員考察供應商技術質(zhì)量水平，做到貨比三家，從正規(guī)渠道正規(guī)廠家購買貨真價實的膨脹劑及其它外加劑，避免以次充好影響砼的質(zhì)量。對攪拌公司現(xiàn)場砂、石料定期抽樣,檢查拌和物的含泥量、含水率等指標，不符合要求的材料不準使用。砼配合比設計前，先進行試配，對膨脹劑的用量。外加劑及其它摻合料的選擇及有無匹配沖突進行確定，驗算，是配合比設計能達到補償收縮砼的技術性能指標。攪拌站施工時，嚴格按照配合比施工，設置精確的計量儀器并請專人負責水泥摻合料用水量膨脹劑及其它外加劑的稱量，保證誤差在±1%以內(nèi)，石子不超過±2%以確保砼的質(zhì)量。嚴格按照設計方案施工。投料順序為：砂、石、水泥、膨脹劑、摻合料、水，攪拌時間應比普通砼延長30~60S。盡量降低砼的砂率，減少水泥用量，使用早期水化熱較低的硅酸鹽水泥減少砼開裂的可能性。嚴格控制拌合砼的塌落度和限制膨脹率，驗測符合規(guī)定要求方可出廠，盡量縮短運輸時間，降低砼的出機溫度。按照國家有關規(guī)定留取砼試塊。2.3精心施工，爭創(chuàng)精品工程。由于地下剪力墻工程是關系到地下防水的關鍵工程，項目部組織各級管理人員共同研究施工方法，從施工各個環(huán)節(jié)保證補償收縮混凝土自身限制膨脹作用的發(fā)揮，減少收縮裂縫的產(chǎn)生。支模時選用新的或周轉(zhuǎn)次數(shù)較少、表面平滑的竹膠模板，支模前刷涂脫模劑。合模加固前注意把鋼筋保持在正確位置，以確保鋼筋的約束作用，檢查水平構造筋是否綁扎牢固到位，洞口附加筋及墻、柱連接處加筋是否按要求設置?；炷翝仓埃瑢σ韵聨讉€要點進行檢查：模板截面尺寸、軸線位置、垂直度、平整度是否符合設計和規(guī)范要求；模板的穿墻螺桿是否按施工方案執(zhí)行，能否達到強度要求，雙螺母是否配齊，螺母是否松動；模板拼縫是否嚴密、無錯臺，有無漏漿可能；模板支撐系統(tǒng)是否有足夠的剛度和穩(wěn)定性；模板內(nèi)是否有雜物、穿墻鐵絲，水平施工縫內(nèi)是否有殘渣、木屑、海綿條等雜物；模板和老混凝土是否充分濕潤；上口甩筋位置是否準確等。將存在問題解決后才能澆筑剪力墻混凝土。嚴格控制到場砼坍落度，在滿足泵送的條件下，將坍落度控制在140±10mm，不得隨意摻水稀釋，防止混凝土離析造成墻體砼勻質(zhì)性降低引起的裂縫?；炷翝仓^程中，合理布料合理振搗。澆筑前合理按排泵車、泵管位置，施工時應分散布料，按計劃從一側(cè)或兩端澆筑砼，采用梅花式振搗方法，振搗棒插入點距500mm左右，振搗時間不易超過15s，并以觀察到粗骨料在砼各層面上均勻分布為準。分層布料時以階梯式前進，為使上下層砼不產(chǎn)生冷逢，振搗上層時應插入下層砼中50mm。干縮濕漲是砼的物理特性，砼表面收縮變形裂縫的產(chǎn)生就是因為表面失水過快造成的這一點已在****教授的砼平板實驗中得到證實，所以適時保濕養(yǎng)護是防止砼塑性變形的根本措施，本工程施工時正值干燥大風天氣，補償收縮砼早期急需水分完成限制膨脹，所以在砼初凝后即開始保濕養(yǎng)護，持續(xù)48h。砼澆筑完成兩天后，再松開外側(cè)模板從頂端及外側(cè)澆水養(yǎng)護，這樣利用模板對砼的摩阻力，抵消砼的收縮應力，已達到減少和控制地下室墻體豎向裂縫的目的。另外，模板較長時間處于“夾緊”狀態(tài)，使砼中水分不易散發(fā)出去。有利于水泥充分水化，對提高砼強度減少裂縫出現(xiàn)大為有利。拆模后，防水卷材施工前，應繼續(xù)淋水養(yǎng)護，以不露白為宜。做完防水施工后及時回填土，使剪力墻外圍保持濕潤氛圍，有利于強度增長和補償膨脹。2.4改進后澆帶的做法根據(jù)“抗放兼?zhèn)?，以抗為主”的設計原則；用“膨脹加強帶”取代“后澆帶”。由于本工程結(jié)構超長，結(jié)合商品砼供應能力及每班施工能力，根據(jù)圖紙設計意圖，將環(huán)形管廊用后澆帶分成8個區(qū)段。這樣每個區(qū)段長度仍在80-130m之間，若采用普通防水砼仍需設置后澆帶，（規(guī)范要求30-40m間距設一條），但采用補償收縮砼則可以用膨脹加強帶取代后澆帶，實現(xiàn)區(qū)段內(nèi)無縫施工。應力集中處砼膨脹加強帶帶寬2m，帶的兩側(cè)布置ф5mm密孔鋼絲網(wǎng)，將帶內(nèi)砼同帶外砼分隔開，鋼絲網(wǎng)垂直分布于內(nèi)外層鋼筋之間，兩端分別綁扎在內(nèi)外層鋼筋上，砼膨脹加強帶內(nèi)增設10％水平溫度鋼筋，并均勻布置在內(nèi)外層鋼筋上。水平溫度筋垂直于膨脹加強帶長度方向進行分布，兩端各伸出膨脹加強帶2m，并固定在內(nèi)外層鋼筋上。膨脹加強帶外采用限制膨脹率0.02％～0.03％補償收縮砼（膨脹劑摻量10％～12％），帶內(nèi)采用限制膨脹率0.035％～0.04％補償收縮砼（膨脹劑摻量14％～15％），并將設計強度提高5MP，保證砼不產(chǎn)生裂縫，并做到無縫施工。工程實踐通過深化施工設計和規(guī)范要求，有針對性的采用抗裂措施，嚴格控制施工工藝，運用砼膨脹加強帶的設置，在實現(xiàn)了****中心體育場超長地下剪力墻有縫設計無縫施工的前提下，有效控