跳仓法在超长混凝土底板中的设计与研究

刘桂然

（上海建筑设计研究院有限公司，上海 200041）

跳仓法在超长混凝土底板中的设计与研究

刘桂然

（上海建筑设计研究院有限公司，上海 200041）

一般工程中对超长地下室主要采用设置施工后浇带的方式，从而释放施工阶段混凝土的收缩变形。但这种常规的处理方式存在一些设计和施工不足，给工程质量造成一定的隐患。论文以某工程项目为依托，对跳仓法进行了研究和应用。该方法避免了施工后浇带的设置，达到了良好的设计和施工效果。

跳仓法；超长结构；混凝土底板

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.05.004

1　引言

一般工程中，混凝土结构为避免超长引起使用期与施工期的收缩裂缝，需要设置永久伸缩缝与施工后浇带，这也是现行混凝土设计规范的建议做法。但永久性伸缩缝在防水材料老化后，经常成为渗水的原因。后浇带也带来一系列质量与施工难题，如后浇带清理工作艰难，施工质量难以保证，后浇带处往往开裂与渗水；后浇带填充前，地下室始终处于漏水状态，严重影响施工开展，且土体必须长时间降水，后浇带处底板长期存在抗浮稳定安全隐患；楼板后浇带处的模板支撑体系留置时间较长，给室内回填和二次装修穿插带来较大影响，造成总工期较长；并且后浇带在预防墙体与楼板收缩裂缝效果上并不理想，后浇带自身反而经常成为开裂漏水的原因。

由此可见，通过留设后浇带来防止混凝土裂缝可以起到一定的作用，但同时也存在一些不足。防止混凝土结构裂缝作为一个综合性的问题，需要在设计时综合考虑，不能仅设定单一的后浇带措施，还要尽量通过落实“减、放、抗”的综合施工措施，来有条件地取消各种后浇带与结构缝，从而极大地实现方便施工，从而保证施工质量。基于上述原因，提出了在超长混凝土底板设计中使用跳仓法的可能性。

2　跳仓法施工原理

跳仓法施工原理基于“混凝土的开裂是一个涉及设计、施工、材料、环境及管理等的综合性问题，必须采取耶抗爷与耶放爷相结合的综合措施来预防”[1,2]。

“放”的原理是基于目前在工民建混凝土结构中，胶凝材料(水泥)水化放热速率较快，l～3d达到峰值，以后迅速下降，经过7～14d接近环境温度的特点，通过对现场施工进度、流水、场地的合理安排，先将超长结构划分为若干仓，相邻仓混凝土需要间隔7d后才能浇筑相连，通过跳仓间隔释放混凝土前期大部分温度变形与干燥收缩变形引起的约束应力。“放”的措施还包括初凝后多次细致的压光抹平，消除混凝土塑性阶段由大数量级的塑性收缩而产生的原始缺陷；浇筑后及时保温、保湿养护，让混凝土缓慢降温、缓慢干燥，从而利用混凝土的松弛性能，减小叠加应力。

“抗”的基本原则是在不增加胶凝材料用量的基础上，尽量提高混凝土的抗拉强度，主要从控制混凝土原材料性能、优化混凝土配合比入手，包括控制骨料粒径、级配与含泥量，尽量减小胶凝材料用量与用水量，控制混凝土入模温度与入模塌落度，保证混凝土均质密实。“抗”的措施还包括加强构造配筋，尤其是板角处的放射筋与大梁中的腰筋。结构整体封仓后，以混凝土本身的抗拉强度抵抗后期的收缩应力，整个过程“先放后抗”，最后“以抗为主”。从约束收缩公式分析中，可得混凝土结构中的变形应力并不是随结构长度或约束情况而线性变化的，其最大值最后总是趋近于某一极值，若混凝土的抗拉强度能尽量贴近这一值，则可极大地减小开裂。同时可看出,最大应力总是与结构的降温幅度成正比（干燥收缩也等效为等量降温），故提高抗拉强度不能以增加水化热温升或干燥收缩为前提。

3　计算和分析

3.1底板跳仓法收缩应力计算

将整个地下室的底板分6仓进行施工，每仓编号如图1所示。

图1　分仓示意图

取M轴线所在底板对跳仓进行收缩应力分析，按整体跳仓施工部署，整个底板混凝土从中间向两侧开始施工，首先施工2-1仓，然后施工3-1仓、3-2仓，每仓间的施工间隔一般都大于7d，但为了计算简便且考虑安全因素，可均按间隔7d时间考虑。间隔7天流水递推施工过程见图2，第一次浇筑编号为2-1仓（长度55m）的浇筑块；7d后第二次浇筑编号3-1仓（长度66m）与3-2仓（长度63m）的浇筑块。

根据《大体积混凝土施工规范》［1］中公式（1），对由于混凝土综合降温而产生的外约束应力进行计算。

不同浇筑长度不同龄期下的约束系数:

公式中涉及的参数计算如表1～表7所示。

表1　底板不同龄期中心温度计算

表3　不同龄期底板综合降温值

表4　不同加载龄期应力松弛系数计算值

表5　C35混凝土不同龄期弹模取值

表6　C35混凝土不同龄期混凝土轴心抗拉强度标准值取值

表7　各时段浇筑仓最大收缩应力汇总

从上述计算过程可看出，每一仓在施工过程的收缩应力始终小于混凝土的抗拉强度，60d后在底板形成的最大拉应力为0.976MPa，所以,底板不会在施工过程中产生贯穿性的裂缝，对于由于内外温差引起的混凝土表面裂缝，将通过保温、保湿养护等进行控制，同时可看出,底板收缩应力具有以下特点：

1)由于温度收缩应力始终与降温幅度成正比，故控制混凝土的内部水化温升大小，是控制温度收缩应力的关键，应努力从减小胶凝材料用量、用水量、控制入模温度等方面控制水化温升值与干缩值，本工程中底板混凝土的强度为C35，建议可采用60d强度，则对控制裂缝更为有利。

2)由于混凝土在早期特别是前28d内的松弛效应十分显著，应充分利用徐变松弛效应来减小结构内部应力的叠加，因此必须保证7d的跳仓浇筑间隔，让应力得到充分松弛后再累加，同时做好保温,保湿养护措施，让混凝土缓慢降温,充分利用徐变松弛效应，也同时避免由于内外温差与表面干燥形成的表面收缩裂缝。

3)在不增加胶凝材料用量的前提下，提高混凝土本身的抗拉强度是控制裂缝的根本，主要从控制骨料的含泥量、优化骨料级配、细致的振捣与收光，局部增加细而密的配筋等方面入手。

3.2底板后浇带施工收缩应力计算

表8　各时段浇筑仓最大收缩应力汇总

4　结论

根据上述分析结果，使用跳仓法比使用后浇带法使底板增加了0.254MPa拉力，但增加后的总拉应力仍小于开裂应力，并仍有一定的安全余量，不会导致底板产生有害裂缝。考虑跳仓法能减少一半数量的施工缝，同时能避免后浇带因长期存在而带来的质量隐患，因此可以认为跳仓法对本工程适用性较强。目前，该项目已经结构封顶，地下室底板已通过质量验收。这也佐证了跳仓法在混凝土大底板中的有效性。

【1】王铁梦.建筑物的裂缝控制[M].上海：上海科技出版社，1987.

【2】王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

【3】GB 50496—2009大体积混凝土施工规范[S].

Design and Research of Sequence Construction to Super-long Concrete Foundation Slab

LIU Gui-ran
(Shanghai Institute of Architecture Design and Research,Shanghai 200041，China)

In order to release the shrinkage deformation in concrete construction phase,the late poured band is always applied in super-long foundation slabs.But many disadvantages have been found in the process of design and construction,increasing the probality of safety risks. Based on an engineering project,the sequence construction has been conducted and researched.The application of the sequence construction gets perfect design and construction effect,insteading of the late poured band.

sequence construction;super-long structure;concrete foundation slab

TU37

A

1007-9467（2016）05-0028-03

刘桂然（1984～），男，山东济宁人，工程师，从事结构工程设计与研究，（电子信箱）liugr@siadr.com.cn。

2016-02-24