复杂环境下城市下穿地道的跳仓法施工技术

2018-02-26师学腾骆发江商志辉

建筑施工 2018年11期

殷雄师学腾骆发江李鹏王震王辉商志辉韩辉

中建三局集团有限公司陕西西安 710065

昆仑大道西延段是西宁市西川新城昆仑路发展带的交通核心轴，项目的建设迫在眉睫。昆仑大道西延项目K8＋915～K10＋815段横穿拟建的新华联多巴哥小镇区域，城市下穿地道的平面布置基本为东西向，东起湟中县韦家庄村，西至双寨村，沿昆仑西路K9＋000～K10＋720 道路下方布设，地道全长1 770 m，其中东侧敞开段长150 m ，西侧敞开段长165 m，中间暗埋段长1 455 m。项目地下水位高，施工工期短，与已建的管廊同仓施工，下穿结构为超长、超大混凝土，裂缝控制严格，施工难度大。

1 工程概况

西宁市昆仑大道西延段工程是昆仑大道的西延长线，本工程位于多巴段。项目道路等级为城市主干路，设计速度50 km/h，三标段起点桩号为K8＋700，终点桩号为K12＋200，红线宽度50 m；道路全线采用双向10车道，并设有公交专用车道、非机动车道和人行道，下穿地道采用双向六车道，跨度28.3 m，地道结构由垫层、底板、侧墙、中墙、顶板组成（图1）。结构底板厚100 cm，外墙厚100 cm，中墙厚80 cm，顶板厚100 cm，属于大体积混凝土。

图1 暗埋段地面道路断面

2 施工重、难点

1）西宁市昆仑大道西延段城市下穿地道总长为1 770 m，宽28.3 m，结构属于大体积混凝土，下埋超长混凝土结构对变形裂缝、防渗漏控制要求高。

2）工程体量大、工期紧张，建设单位将合同工期720 d压缩至190 d，工期紧，任务重，施工组织难度大。

3）施工作业面长，垂直运输为吊车作业，将作业面划分为3个工区，由3家劳务队同时作业，材料周转、人员组织不可控。

根据以往项目施工经验，针对本工程的特点和难点，目前针对国内超长结构施工常采用的构造措施主要有以下3种：混凝土浇筑采用后浇带分段施工；采用预应力措施；采用跳仓法施工。经过对以上施工方法进行论证对比，结合本工程的特点，最终选择跳仓法施工[1-3]。

3 跳仓法施工原理

跳仓法施工采用“抗放兼施，以抗为主，先放后抗”的原则进行施工，利用混凝土在7～10 d期间性能尚未稳定前将内应力大量释放的特性原理，以及分段结构长度与约束应力的变化关系，即在施工前期混凝土结构长度明显地影响约束力，超过一定长度后约束应力随长度的变化趋于稳定，因此将下穿混凝土结构划分成3个施工段，按“分段规划、隔段施工、竖向分层浇筑、整体成型”的施工部署，隔段浇筑分仓混凝土。

相邻分仓间隔时间为7 d，通过此方法，减少结构混凝土施工前期因剧烈温度应力及风化干燥作用而形成的结构裂缝。

本工程下穿结构段“跳仓法”施工，首先采用分段跳仓，以“放”为主适应施工阶段的温差和收缩，其后将剩余结构分段连成整体，以“抗”为主适应长期作用的温差和收缩应力。

4 关键施工技术

4.1 分仓、跳仓

以设计图纸中每30 m设置一道伸缩缝为依据，按照30、50 m（特殊附属结构处）长度将下穿地道结构由东向西分为54个小仓块，分别以①、②标注。施工时先隔一跳一施工①仓块，后期分块施工②仓块，将下穿地道连为整体。每个小仓块按垫层→底板→竖向墙体→顶板施工顺序完成后7 d进行邻仓施工（图2）。

图2 跳仓施工

分块跳仓法施工技术通过隔段分仓浇筑混凝土结构，合理释放超长结构内部早期温度应力，减少下穿超长混凝土结构温差形成的裂缝，分段结构混凝土封仓间隔时间为15 d，最终达到前期混凝土靠分仓释放温度应力，后期主要靠混凝土的抗拉能力适应温度应力的效果。

下穿地道分块跳仓步骤为：

将本工程分为3个工区（一工区为 K10＋270～ K10＋750；二工区为K9＋640～K10＋270；三工区为K8＋980～K9＋640），由3家劳务队同时进行跳仓施工，首先施工标号为①的仓块，对垫层、底板、墙体以及顶板逐步施工。当标号为①的仓块施工完毕15 d后，再施工标号为②的仓块，对垫层、底板、墙体以及顶板逐步施工。

4.2 严格控制预拌混凝土质量

4.2.1 对预拌混凝土水泥的要求

要求预拌混凝土供货商使用的水泥采用同一厂家，且附有出厂合格证、检验报告和复试报告。严格控制水泥质量，严禁使用不合格和过期水泥。城市下穿地道主体结构混凝土强度等级为C40，最大水灰比0.45，最小水泥用量宜为320 kg/m³（当混凝土中掺入矿物掺合料时，水泥用量改为胶凝材料用量，水灰比应为水胶比），最大碱含量3.0 kg/m³，最大氯离子含量0.06%。

4.2.2 对砂石的要求

1）质地均匀坚固，粒形和级配良好，空隙率小。粗骨料的压碎指标为9%，吸水率宜为1%。

2）粗细骨料中的含泥量分别为0.6%和0.8%，粗细骨料中的水溶性氯离子含量均不超过骨料质量的0.2%，硫酸盐和硫化物中的离子含量均不超过骨料质量的0.5%。

3）粗细骨料不宜采用抗渗性较差的岩质，粗集料的最大粒径为25 mm，且不得超过保护层厚度的2/3。

4.2.3 对预拌混凝土工作性能指标的要求

为防止浇筑混凝土过程中产生离析，保证混凝土有足够的黏聚性、稳定性和可泵性，现场供应的混凝土泌水速度宜慢，适当加快浇筑速度。

4.2.4 对预拌混凝土初凝时间的要求

为防止混凝土浇筑过程中产生冷缝，应提前统计分析施工时的气候、温度等要求，预拌混凝土在下穿主体结构施工期间的初凝时间为4 h左右。同时为保证模板的周转，终凝时间控制在8 h左右。

4.2.5 对配合比的要求

1）现场泵送高度为15 m，入泵时混凝土坍落度值为130～180 mm，坍落度允许偏差为30 mm。

2）泵送混凝土的用水量与水泥和矿物掺合料的总量之比宜为0.60，砂率宜为35%～45%，水泥和矿物掺合料的总量宜为320 kg/m3，掺粉煤灰的泵送混凝土配合比设计，必须经过试配确定。

3）为确保本工程的顺利进行，施工前施工单位与监理单位应专项研讨，制订详细的施工组织设计，认真做好混凝土的级配试验，严格控制混凝土的收缩，采用收缩小、水化热低的水泥，减少水泥用量，在混凝土中加入适当的外加剂等施工技术措施，确保混凝土的浇筑质量，同时应严格控制混凝土养护措施。

4.2.6 对结构防水与耐久性的技术要求

1）所有的地道结构防水混凝土的氯离子扩散系数＜4×10-8cm2/s，电通量＜1 000 C，气体渗透系数不高于4×10-17cm2/s。

2）混凝土抗碳化能力：按自然状态碳化速率，100 a使用年限计算，混凝土碳化深度应小于结构混凝土保护层厚度50 mm。

3）地道防水采用结构自防水和外防水相结合。C40防水混凝土抗渗等级P8，混凝土60 d干燥收缩率不大于0.015%。

4）结构混凝土采用低水化热水泥，并要求铝酸三钙含量＜8%。

5）控制入模温度：热天低于日平均气温且≤28 ℃，并在混凝土初凝前采取降温措施，混凝土表面温度与大气温度差值宜控制在15 K。

6）大体积混凝土避免采用高水化热水泥，混凝土必须采用双掺技术，地道顶、底板、侧墙均应采用高性能补偿收缩防水混凝土。

4.3 严格控制施工缝

混凝土施工缝宜采用钢边橡胶止水带与外贴式橡胶止水带，混凝土浇筑过程中应注意橡胶止水带成品保护，防止施工时造成橡胶止水带移位、损坏，特别注意将止水带周边的混凝土振捣密实。外贴式橡胶止水带施工时应注意清除上面附着的垃圾，并防止其发生起拱现象。

若采用分段连续施工，混凝土内部实际最高升温值为45.6 K。考虑本工程下穿结构施工在夏季，混凝土浇筑入模温度为19 ℃，环境温度取17 ℃，则混凝土内部最高温度为64.6 ℃，混凝土内外温差47.6 K＞25 K。根据《块体基础大体积混凝土施工技术规程》的要求，混凝土浇筑块体的内外温差宜小于25 K，因此施工时应采取温控措施。

经综合论证，下穿地道采用跳仓法施工，以控制早期、中期裂缝[4]。

4.4 严格监测基坑边坡变形

本工程开挖范围大，周围环境复杂。基坑为明开挖施工，开挖深度约11 m，局部15.50 m，基坑长度1 445 m。北侧管廊施工基本完毕，地道结构距离管廊最小距离为1.65 m。故施工过程中对北侧管廊可能会产生影响，对管廊的沉降变形监测是重点之一。基坑监测由建设单位委托具有相关资质的第三方检测机构进行，我项目部也安排专人进行监测，并对监测数据进行分析，形成监测记录。

1）对边坡高度大于6 m的临时边坡实施动态监测，每间隔20 m设一组观测桩（图3）。