无粘结预应力混凝土箱形基础施工

2018-03-26杨廷玉李化明孟祥华

山西建筑 2018年24期

杨廷玉李化明孟祥华刘毅

(1.佳木斯大学基建办,黑龙江佳木斯 154007; 2.佳木斯大学建筑工程学院,黑龙江佳木斯 154007)

1 箱形基础

箱形基础是高层建筑中广泛使用的基础形式，由钢筋混凝土底板、顶板、纵横隔墙构成箱形空间，是一种整体现浇钢筋混凝土结构。箱形基础具有较深的埋置深度和较大的基础底面，采用中空结构，此种结构的优势在于能够将上部结构的载荷以较为均匀的形式传递给桩基或者地基，刚度较大，且整体性好。基于箱形基础的优势，采用此类结构施工的建筑物能够利用自身的刚度调整沉降差异，调节地基的不均匀沉降，减小因沉降差而产生的结构内力。此外，箱形基础有利于抗震，尤其适用于地震区和具有地震风险的高层建筑。

2 预应力混凝土箱形基础

预应力是混凝土结构中常用的一种技术，即在项目施工期间，预先给混凝土结构施加一定的压应力，结构服役时，在外部荷载的作用下，受压区的混凝土内力产生压应力，以减小或抵消外荷载产生的拉应力，有效避免正常情况下结构产生裂缝。在建筑结构中施加预应力，不仅能够节约部分施工材料，还能大大提高结构的质量，改善结构的服役表现。随着预应力技术的发展与相关工艺的完善，其应用范围不再仅仅局限于建筑物的板、梁等构件。

箱形结构用于高层建筑时，其箱基的受力情况较为复杂，包括上部结构的载荷、侧向土反力、地下水压力以及地基土反力。箱形基础作为建筑施工常用的一种基础形式，虽然具有较大的刚度、较好的抗震效果和补偿性，同时还具有整体性，但仅仅基于箱形基础进行施工，尚存在部分问题，如对钢材的需求量大使得整个结构的造价较高，浇筑混凝土时因内部与表面的温差而导致表面出现裂纹等。基于此，国家教委电教中心开创了在箱形基础上施加预应力的研究与应用的先河。实践证明，在箱形基础底板施加预应力，能够减少钢材的用量，降低底板的厚度，解决混凝土底板因温差或收缩徐变而导致表面出现裂缝的问题，此外，预应力混凝土箱形还能有效提升地下结构的防水、防潮效果。

3 无粘结预应力箱基底板施工

3.1 施工准备

在进行箱形基础施工时，首先应当完成相应的施工准备，如基坑开挖、地基处理、深基坑降水与支护、周围建筑物的保护等。

基坑开挖应当对边坡的稳定性进行验算，对地基是软弱土或者基坑周围存在建筑物时，应当有必要的临时支护措施，支护位置与箱形基础的距离不应小于1.2 m，且应当避免在其上部进行卸土、推载操作。设钢筋混凝土钻孔灌注桩，桩顶浇混凝土连续梁连成整体是一种较为常用的支护方式。

在基坑开挖的过程中如遇到地下水位较高的情况，应当采取相应的措施，将地下水位降低至基坑底50 cm以下的位置。针对不能采用明沟排水的情况，如土质为粉砂、粉土或者细砂时，可以考虑采用轻型并点方法降水，同时设置水位降低观测孔。若遇冬季施工，应当对基坑底土的冻胀采取相应的措施。基坑在开挖到设计基底标高后，应当及时进行验槽，合格后随即浇筑垫层和底板，以防地基土被破坏。

此外，在基坑开挖的过程中，应当保持基坑底土的原状结构。采用机械设备进行基坑开挖应当在离基坑底面设计标高30 cm处停止机械施工，采用人工挖除的方式对剩余土方进行清理。在各道工序之间，如存在较长的间隔时间，为了防止地基土被扰动，应当预留10 cm～15 cm厚土层，在下道工序开工前进行挖除。

3.2 预应力施工

对预应力施工工艺的制定，应当采取锚固端和张拉端交错布置的方式，以保证混凝土结构内部应力的建立。若张拉端能够置于板内，则进行留洞处理，如不能则利用变角张拉器出板面张拉。采用双向预应力筋时，一方的留洞不得对另一方造成影响，尽量使张拉端置于同一个预留洞内。此外，特殊环境下的预应力体系需要制定相应的防护措施。

针对预应力筋的节点安置，无粘结筋双层双向布置，节点的安置位置应当在预应力筋的张拉端，按照底层钢筋—无粘结筋—节点安置的顺序铺放钢筋，浇混凝土底板时，用底板留槽、底板板端挖掉挡土露出板端、底板板面留槽等方式预留张拉位置。在无粘结筋铺放及节点安置完成后，应当注意无粘结筋不能出现破皮，以防其对应力的建立产生影响。此外，应当注意避免张拉端与锚固端的重叠，保持无粘结筋的纵向平直。对预应力的控制可以结合现场应力测试与伸长率校验进行实现。

由于高层建筑的抗震需求，箱形基础必须有足够的埋深，因此，箱形基础的底板与地下水层的距离势必较近。基于此种情况，一旦底板出现开裂，必然会导致钢筋遭到锈蚀。对箱形基础底板施加预应力，可以预加轴向压力于底板，产生预压应力，从而提高底板的抗裂度。相关的数据显示，此种提高效果大约在2倍左右。处于特殊环境下的预应力体系，其自身的防护措施在一定程度上决定了结构内力的建立，对此箱形基础结构的耐久性也将产生一定的影响。基于上述分析，制定有效的预应力体系防护措施尤为重要。

3.3 浇筑成形

对箱形基础底板、顶板、内外墙的混凝土浇筑，应当选择合适的浇筑方案。

对底板的浇筑，应当在地板的钢筋和墙钢筋全部绑扎完毕、柱子插筋就位后，可以采取分块的方式进行，沿长方向根据箱形尺寸进行分区，由一端向另一端推进，均匀下料，浇筑表面及时整平。在底板厚度大于50 cm时宜采用水平分层或斜面分层的方式进行浇筑；在底板厚度小于50 cm时可采用斜面赶浆法浇筑，而不必进行分层；在底板面积较大时可考虑分段分组浇筑。

对墙体的浇筑，应当在墙全部钢筋绑扎完后，包括预埋铁件、顶板插筋、模板尺寸正确、支撑措施牢固安全、各种穿墙管道的敷设完毕等，验查无误后方可进行浇筑。浇筑时可采用先浇外墙后浇内墙的方式，也可内外墙同时浇筑，分支流向轴线前进。外墙的浇筑可采取分层分段循环浇筑法，即沿周边将外墙分为若干段，分段的长度由混凝土的搅拌运输能力、分层厚度、水泥初凝时间、浇灌强度综合决定。周而复始绕周长循环圈进行浇筑，直至外墙体浇筑完成。在工程量较大时亦可采用分层分段一次浇筑法进行浇筑。

此外，钢筋绑扎应当注意其位置和形状的准确性，接头部位采用闪光接触对焊和套管压接，同时要严格地控制接头的数量和位置，在验收合格后方可进行混凝土的浇筑。外部模板宜采用大块模板进行组装，内壁可使用定型模板。埋设件的位置应当进行准确的固定。箱形基础的顶板应适当为内墙模板的拆除工作预留洞口。为了防止混凝土浇筑过程中水泥或者混凝土浆渗入无粘结筋内、锚具的夹片孔内，可采用夹片涂抹防腐油脂、锚具注入油脂并外包塑料纸的方式形成整体防护系统。