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跳仓法综合技术在超长地下结构裂缝控制中的应用

2023-02-01张余进

科技创新与应用 2023年2期
关键词:外墙底板顶板

张余进

(福州滨海临空开发建设有限公司,福州 350521)

跳仓法是充分利用了混凝土在5~10 d期间性能尚未稳定和没有彻底凝固前容易将内应力释放出来的“抗与放”特性原理,其是将建筑物地基或大面积砼平面机构划分成若干个区域,按照“分块规划、隔块施工、分层浇筑、整体成型”的原则施工,其模式和跳棋一样,即隔一段浇一段。

1 工程概况

会展中心地下一层,地上2层,局部夹层。建筑高度约33 m,钢结构屋顶最高点45 m,内部楼层高度16 m,地面荷载3 t。主体结构采用结构的钢管混凝土结构体系,其中竖向构件为钢管混凝土柱,楼层结构采用H型钢梁作为水平支撑构件,楼板为压型复合钢板楼板,最大楼跨约67 m,楼板支撑体系采用双向正交钢桁架体系,大型会议室采用无柱空间设计。

2 跳仓法原理和优点

2.1 跳仓法原理

根据结构长度的变化,当保持应力超过规定长度时,保持应力的变化趋于恒定。因此,跳仓法通常采用短距离分段仓调整法,主要采取的方式是“释放”,以利于施工阶段的温差和应力收缩。之后,一般的抗应力收缩主要是抗为主,以适应长期温差和应变收缩。跳跃间隔为7~10天。

跳仓法和后浇带法的设计原则相同,都是“先定位后抵抗”,但后浇带法不使用混凝土的抗拉强度,相对安全。

2.2 跳仓法优点

(1)使用跳仓法工艺施工,在施工过程中施工缝的清理会相对轻松,同时仓间浇筑混凝土方式具有时间间隔短、强度低的特点,在后浇仓的钢筋未捆绑前,可边施工边清理,有利于各混凝土块之间的连接。

(2)目前跳仓法施工工艺较成熟,同时比传统的后浇法经济安全,技术可靠,无较大的技术难点。

(3)由于跳仓法可在多个仓分别施工,各个仓的结构可进行检测,确保质量,并可有效缩短施工工期,增加经济效益。

(4)为进一步弥补混凝土在补仓后的收缩,在每个仓区与仓区之间的施工缝的筏板钢筋垂直施工缝方向增加钢筋加强带,钢筋支架同筏板底筋和面筋(非人防区域底和面筋Φ16@200,人防区域底筋和面筋Φ18@200),钢筋锚入筏板长度为La(Laf)。

3 跳仓法在案例工程中应用的可行性分析

(1)该工程属于长混凝土结构,地下室施工面积约3.1万m2,流水段足够,可开展跳仓法施工。

(2)一般来说地下施工环境相比地上较差,情况也相对复杂,主要体现在温度和湿度变化大,因此在进行回填土以后,温度和湿度会明显变小。在此施工作业条件下,混凝土温度应力极易超过混凝土的承受能力,从而对混凝土造成破坏,仅仅依靠混凝土本身的强度根本无法承担应力变化,故该工程适用跳仓法施工。

(3)采用跳仓法施工,则是把整个工程以施工方进行分割成块,形成独立的仓,隔一仓浇一仓,每个仓在间隔时间超过7 d后再连接成整体。此方案施工可有效避免温度应力的作用,有效消除温度应力的作用,从而控制施工裂缝的产生,缩短施工工期,加快施工进度。

4 实施方案

4.1 施工总流程

土方开挖→砖胎模、垫层→防水及保护层→底板钢筋、模板、混凝土分仓施工→地下一层柱墙分仓→顶板分仓施工→外墙防水→土方回填。

由于层高大部分为6.1、6.3、6.5 m,墙柱较高,地下室内外墙施工与该仓区顶板分开施工,内墙柱与顶板分开施工先行浇筑。外墙和顶板均进行跳仓法施工。

4.2 施工段的划分

各仓区的混凝土量统计见表1。

表1 各仓区的混凝土量统计表

4.3 跳仓法施工部署

4.3.1 底板平面仓区部署

考虑到该工程地下单层面积较大,仓区数量较多,另外,考虑到地下室中部加劲柱的独立吊装,塔吊无法满足要求,因此必须在地下室基础井中心区域架设一个200 t汽车吊钩进行吊装,因此在2、5、8、11、14、17、20、23这8个仓区考虑后开挖,另外两侧必须先开挖,并进行混凝土跳仓施工。中心区域必须开挖,两侧独立加劲柱吊装完成后,须单独进行跳仓施工。为加快施工整体进度,跳仓法施工顺序如下。

跳仓 线路一:1-7-3-9-13-19-15-21

线路二:2-8-14-20

封仓 线路一:4-10-6-12-16-22-18-24

线路二:5-11-17-23

4.3.2 地下室外墙、地下室顶板平面仓区部署

此次施工特点主要是地下单层的仓区数量比较多且单层面积比较,为了能缩短工期,加快工程进度,施工线路将分为2条,跳仓法施工顺序同底板如下所示(16号和18号仓区域的供应区分别在外墙的东侧和西侧预留检修孔,钢结构内柱吊装并拆除埋料后即可进行浇筑和密封)。

外墙浇筑顺序

跳仓 线路一:1-7-3-9

线路二:13-19-15-21

封仓 线路一:4-10-6-12

线路二:16-22-18-24

顶板梁浇筑顺序

跳仓 线路一:1-7-3-9-13-19-15-21

线路二:2-8-14-20

封仓 线路一:4-10-6-12-16-22-18-24

线路二:5-11-17-23

4.4 跳仓法施工缝的留置与构造

4.4.1 施工缝留置原则及部位

施工缝的位置应尽量设置在受力小的位置,以防止混凝土应力对结构进行破坏,保证其混凝土结构质量。

底板、顶板梁板混凝土施工缝位置做法如图1所示。

图1 基础底板与顶板施工缝示意图(单位:mm)

墙体竖向施工缝做法如图2所示。

图2 外墙施工缝示意图

4.4.2 安装钢丝网隔离带

底板外墙采用Φ12顶板采用Φ8钢筋焊制H/2高(H为基础底板厚度)钢丝网隔离带的钢筋骨架,短钢筋间距15 cm。将密目钢丝网绑扎在钢筋骨架上作为后浇带、施工缝混凝土隔离带。

4.5 机械设备投入及浇筑方法选择

4.5.1 混凝土泵的平均泵送量Q1的计算

砼输关泵的平均输出量Q1的计算如下

Q1为砼泵的平均输出量,m3/h;Q1=Qmax×α×e,α为配管系数,0.8~0.9;e为作业效率,0.5~0.7;本工程拟采用三一泵,砼泵的输送能力为60 m3/h,α=0.85,e取0.6。

Q1=60×0.85×0.6≈31 m3/h。

4.5.2 底板浇筑方法选择及混凝土泵数量计算

根据分仓底板最大一块分仓混凝土量约为1 455 m3,分仓浇筑时将出现2个部位同时浇筑混凝土,每仓计划采用2台混凝土泵车,共计5台,另备用1台。

计算最大分仓混凝土浇筑时间:

1 455 ÷(2×31)≈23.5 h。

4.5.3 混凝土运输车辆配置

所需配备的混凝土搅拌运输车辆数

式中:N为混凝土罐车台数,台;Q1为实际平均输出量,m3/h;S为平均行驶速度,km/h;L为运输车往返距离,km;T1为运输车总计停歇时间,h;V为混凝土罐车容量,m3。

所以N=(31/9)×(20×2/30+25/60)=6.23≈7台。

7×2=14 ,备用3台,共计需17台砼罐车。

5 施工缝控制技术措施

5.1 设计措施

(1)分块施工的施工缝采用钢板防水带,以确保工程质量,使得各混凝土块之间连接可靠密实。

(2)尽量选用发热量小的水泥,严格控制含泥量,在保证合格的条件下,水泥量处在合理范围,采用28 d的强度。

(3)尽可能采用直径较小的钢筋,并增加配筋的密度。

(4)外墙钢筋水平分布筋放在竖向钢筋外侧。

5.2 原材料与配合比控制措施

(1)选用良好级配的建筑材料,并严格控制沙、石含泥量,对沙、石含泥量严重超标的材料不得采用。

(2)严格按标准施工,所使用的水泥、沙石等工程材料必须一致。施工过程中必须储备足够量的工程材料。

(3)应选用品质稳定、经检验合格、硬度等级不低于42.5等级的普通硅酸盐混凝土。

(4)各种设备设施应定时检查并校核,保证其灵敏有效。骨料含水率应定期检测。在雨天作业时,应增加检测次数。

5.3 施工技术控制措施

(1)在浇筑混凝土前,应对模板进行检查,并清理干净模板内的垃圾,确保无杂物和垃圾后,方可进行作业。

(2)对浇筑好的混凝土,应加强对混凝土模板的维护保养工作,对其进行洒水防止产生病害,对混凝土做好保护工作。

5.4 施工缝的处理措施

施工完成至少1 d后,应使用工具去除混凝土薄膜、松散的石块和软弱的水泥层,并进行凿毛工作。在施工缝混凝土浇注前一天用水冲刷一遍并保持表面湿润,并在表面施工缝处铺上与混凝土结构成分一致的水泥砂浆。在对施工缝处进行浇筑时,应防止机械直接靠近缝边开展施工作业。机械在每点之前宜向施工缝处缓慢推移,并在距地面800 mm处立即停止浇筑,同时对施工作业时的施工缝及时处理。

综上所述,将跳仓法浇筑技术与传统的后浇筑带法比较,在工业工程和民用建筑及长地下结构的建筑运用方面都表现出突出优势,不但能够降低结构的渗水,同时还可以压缩建筑工期,从而获得良好的经济效益。

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