跳仓法技术在超长地下室结构的应用

2022-08-19潘伟康赖伟伟

建筑机械化 2022年8期

潘伟康，赖伟伟，岳炜

（中建二局第二建筑工程有限公司，广东深圳 518000）

大型住宅小区建设中为了避免超长地下室混凝土结构因温度、收缩导致的裂缝问题，往往通过设置温度后浇带的方法。后浇带本身为“双缝”结构，渗漏风险大，节点设计复杂；地下室长期无法封闭，后续工序无法提前开展；筏板无法闭合形成整体，存在上浮风险，基坑需要长时间降水；后浇带两侧支撑体系长期占用无法拆除，影响正常周转造成成本增加。通过分析超长结构裂缝形成原因，利用“跳仓法”施工技术，采用综合裂缝控制方法来解决超长结构产生有害裂缝的问题，把“两道缝”变为“一道缝”，取消温度后浇带，使相邻混凝土接缝连接更加紧密，融合成整体。同时通过合理的施工部署，调整跳仓顺序及各道工序的作业时间，各仓块流水施工，最终达到节约施工成本，缩短整体工期的目的。

1 工程概况

郑州市运和臻园项目建筑面积约24 万m2，包括8 栋31 层住宅、1 栋25 层住宅和2 层地下车库。其中地下车库总面积约6.2 万m2，东西向长度约250m，南北向宽度约139m。地下车库结构形式为板柱-剪力墙结构，基础形式为平板式筏形基础，筏板基础厚度600mm，混凝土强度等级C35；负二层楼板厚度250mm、负一层楼板厚度350mm，混凝土强度等级C30。该项目位于黄河冲积泛滥平原区，地下水位较高且具有微腐蚀性，现场采用管井降水，抗浮措施采用预应力管桩。地下车库浇筑体量大，工期要求紧张，为保证整体施工进度，解决混凝土结构开裂、渗漏问题，避免后浇带施工带来的一系列问题，在地下室结构施工过程中筏板、外墙、顶板均采用“跳仓法”施工技术。

2 混凝土裂缝成因及跳仓法施工原理

混凝土的水泥水化、凝结及硬化过程中温度升高，体积膨胀，到达峰值后（3～5d），通过热交换作用，慢慢与外界环境温度相平衡，温度从表面到内部逐渐下降，体积开始收缩。与外界接触的表面散热较快，温度降低，混凝土发生冷却收缩，混凝土表面与内部质点之间互相约束，表面产生拉应力；内部由于散热效果不佳，温升值较大，降温值也较大，发生温度收缩变形，当受到外部结构的约束时，将引起较大的收缩应力。裂缝产生本质上是混凝土降温收缩拉应变超过了混凝土的拉伸极限，内部裂缝与表面干缩裂缝相联通，就会形成贯通裂缝，从而造成结构渗漏甚至破坏。

“跳仓法”的施工原理是在混凝土早期（3～5d）升温较快、收缩应力较大的阶段，将超长的混凝土结构按不开裂长度进行“分仓”，将应力释放出来，在后期（7～10d）收缩应力较小的阶段再进行“填仓”，将结构合拢成整体，此时混凝土已有足够的抗拉强度（一般可达设计强度70%～80%），能够承担之后的温度收缩应力，整个过程“抗放兼施，先放后抗”，最后“以抗为主”。

通过分析混凝土裂缝成因及“跳仓法”施工原理，确定了裂缝控制的两个主要方向：一是控制混凝土里表降温差，二是减小收缩应力。裂缝变形本质上是混凝土内部能量转化、释放的外在表现，按照跳仓法“放”与“抗”的理论，放是通过位移变形释放能量，抗是利用抗拉能力吸收能量，也是符合能量变化的客观规律。

3 跳仓划分

结合现场情况及施工部署，依照“整体规划、隔块施工”的原则，经过温差分析、温度应力及裂缝控制计算，将地下车库共分为26 个仓块，仓库长宽尺寸控制在30～40m 之间，最大仓块面积1 186m2。整体采用“品”字形棋盘式跳仓浇筑方式，部分狭长区域采用“隔一跳一”间隔式跳仓浇筑方式（图1），间隔7～10d 后再进行剩余仓块混凝土浇筑，为了便于现场施工，利于平面组织，基础底板、地下室剪力墙、地下室楼板分仓缝均设在同一垂直位置。

图1 跳仓施工平面布置图

4 跳仓法施工及裂缝控制措施

4.1 混凝土原材料选用及配合比要求

1）混凝土配制的总体原则是在保证抗压强度满足设计要求的前提下，选择适当掺合料替代部分水泥，减小水化热，降低收缩应力；同时保证混凝土整体质量均匀，降低抗拉性能的离散性，提高混凝土抗拉强度。

2）综合考虑抗拉强度、抗压强度、水化热及收缩要求及当地市场环境，经过试配分析，选用42.5 级普通硅酸盐水泥进行配制，掺加F 类Ⅱ级粉煤灰，S95 级矿粉，掺量为胶凝材料总量的30%～40%。

3）混凝土受拉破坏部位主要是在水泥与粗骨料的粘接面，水泥浆与粗骨料的粘接强度决定了混凝土的抗拉强度，骨料的粒径级配、清洁程度对都对抗拉强度影响显著。因此选用粒径5～25mm碎石，细度模数为2.5～3.0 中粗砂，骨料要求粗细级配良好，含泥量均控制在1%以内。

4）膨胀剂只有在水中才能起作用，在现场不满足养护条件下，膨胀混凝土的收缩将会增大，产生更严重的收缩裂缝，因此取消膨胀类外加剂，选用聚羧酸高效减水剂，减水率19%。

5）根据季节性天气情况，采取有效措施控制混凝土的入模温度在5～30℃。在满足施工和泵送要求的前提下，选用较小的坍落度，坍落度在作业面进行测量，坍落度控制为140±20mm。

4.2 钢筋、模板工程抗裂措施

1）钢筋混凝土受力过程中钢筋主要起抵抗受拉应力，防止产生收缩裂缝，控制裂缝宽度的作用，钢筋需要与混凝土共同协调作用才能发挥设计强度，这种相互作用的握裹力只有在钢筋保护层厚度满足要求后才能达到最佳的黏结强度，因此应注重控制钢筋保护层厚度，确保钢筋位置准确，同时在楼板阳角、内角等应力集中部位及分仓缝处设置构造加强钢筋，提高抗拉性能。

2）模板及支架按照不同工况进行设计，构件的强度和刚度应满足可靠度要求，拆模时间除了满足规范以外，还应根据混凝土温差温控的规定进行确定。

4.3 施工缝处理措施

如图2 所示，施工缝是地下室结构的构薄弱部位，也是防渗漏的关键。施工缝采取免拆快易收口网阻隔，绑扎到钢筋网片上并固定牢固，背部增加骨架支撑。施工缝处止水钢板不得变形移位，填仓前将施工缝处杂物、浮浆和松散混凝土清除干净，用水湿润，接缝处涂刷掺胶素水泥浆进行界面处理，浇筑过程注意施工缝处的振捣、收面及保湿养护，提高新旧混凝土接缝质量及防渗漏性能。

图2 施工缝构造示意图

4.4 混凝土浇筑和养护

1）为防止模板过多吸收水份，混凝土发生干燥收缩产生裂缝，在浇筑前先将模板浇水湿润。

2）浇筑方向为沿各仓块的长边分层连续推进，控制浇筑速度防止出现施工冷缝。

3）采用二次振捣工艺，提高混凝土的均质性。跳仓接缝处要小心振捣，避免破坏止水钢板和快意收口网。

4）混凝土完成初凝后，进行二次收面，提高混凝土表面的密实度和平整度，控制混凝土早期塑性收缩裂缝。

5）二次收面后应立即洒水、覆盖薄膜（棉毡）保湿养护，尤其注意分仓接缝处的保湿养护情况，养护不少于14d。养护期间要保持混凝土表面的水分和温度，减少里表温差，使收缩和散热缓慢进行。

4.5 温差控制及温度监测

1）为有效进行混凝土温差控制，在混凝土浇筑前，按照混凝土试配比例、施工方法及已知的施工条件，通过计算得知混凝土浇筑后可能产生的最大温度收缩应力小于混凝土抗拉强度，表示选用的混凝土配合比可行，计划采取的温控措施有效。

2）混凝土浇筑完成后，对筏板、柱帽等关键部位进行温度监测，进一步掌握混凝土水化热的数据，不同部位、不同深度温度升降的变化和各阶段的温差发展规律，控制温差及降温速度。根据实测温度数据和测温曲线，计算得知各降温阶段产生的温度收缩拉应力均未超过同龄期混凝土的抗拉强度，表示已采取的措施达到了裂缝控制的目的。