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跳仓法施工技术在大型体育场馆建设中的应用

发表时间：2021/6/23 来源：《基层建设》2021年第6期作者：康亭

[导读] 摘要：通过研究近些年中国体育赛事发展趋势并运用文献资料结合工程实例，介绍在沿海城市大型体育场馆建设中跳仓法技术的应用，以及利用跳仓法减少或取消后浇带的做法对体育场馆建设起到的加快、促进作用。

        上海建工二建集团有限公司
        摘要：通过研究近些年中国体育赛事发展趋势并运用文献资料结合工程实例，介绍在沿海城市大型体育场馆建设中跳仓法技术的应用，以及利用跳仓法减少或取消后浇带的做法对体育场馆建设起到的加快、促进作用。
        关键词：体育场馆跳仓法裂缝保证措施
        The Application of Sequence Construction Method in Large Stadium
        Abstract：By studying the development trend of China's sports events in recent years，using literature and engineering examples，this paper introduces the application of jump bin method in the construction of large-scale sports venues in coastal cities，and the acceleration and promotion effect of using jump bin method to reduce or cancel the post pouring belt on the construction of sports venues.
        Key words：stadium，sequence construction method，crack，guarantee measure
        1 大型体育场馆发展趋势
        随着我国陆续颁布全民健身相关政策，《体育赛事活动管理办法》更是于2020年5月1日起施行。全国人名对于运动健身越来越重视，体育活动达到了前所未有的高度。并且在近几年越来越多的重要体育赛事在我国举办，但我国高标准、现代化的体育场馆仍是欠缺。上海作为全球著名的体育城市，必将为中国的体育事业改革发展做出应有的贡献。上海浦东足球场作为上海足球新焦点，将十三五、十四五国内专业球场的建设树立标杆，在运营规划、场馆设计和建设管理为一体集聚最为先进的理念。
        2 跳仓法实施背景原因分析及解决对策
        2.1 工程概况
        上海浦东足球场项目，位于上海市浦东新区张家浜楔形绿地内，总建筑面积139304㎡，基坑总面积约为87052㎡。地下室底板、承台、承台连梁、地下室外墙及其相连柱混凝土强度等级为C35；地下室以外的墙柱、顶板混凝土强度等级C40；抗渗等级均为P6。
        2.2 混凝土底板概况
        本工程基础采用桩-承台-防水板基础。普遍厚度均为500mm，局部350mm/550mm，承台高度为1.1～1.6m。基础大体积混凝土强度等级采用C35P6，防水等级为一级。
        2.3 本项目大底板施工难点分析
        本工程大底板施工难点包括：（1）大底板属于超长混凝土结构，开裂风险较高；（2）本项目属于重大工程，工期紧、任务重；（3）采用后浇带施工影响整个项目工期进度。
        2.4 混凝土大底板浇筑解决对策
        地下室结构的先天特性决定，其在露天施工阶段承受的温度和湿度变化较为剧烈；而在回填竣工后的正常使用阶段，温度幅度变化较小。特别是在上海等富水地区，回填后的混凝土其实处于非常良好的湿润状态，可以基本认为不再收缩。
        跳仓法恰好完全符合超长地下室裂缝控制的技术特点。早期将结构以较短尺寸间歇7~10d释放应力，其后陆续进行封仓，利用混凝土弹性抗拉能力抵抗较小的剩余收缩应力。因此，为减少超长混凝土结构的开裂风险，并确保工程进度，项目部采用“跳仓法”施工。
        3 跳仓法在工程实体的应用
        3.1跳仓法施工段划分
        根据规范要求及计算，将基坑底板分为68个施工段，见下图，分块长度设置基本按照不超过40m原则。经过专家建议，将施工方案优化，将长度适当延长，按照50m左右进行分块，将68块分块调整重新划分成55个分块。其中场芯8块，看台区域及地下室通道部分20块，普通区域27块分块。
        3.2跳仓法施工缝留置
        （1）施工缝留置原则及部位
        结构施工缝留置结合结构形式及现场实际情况，宜避开结构变化较大为止，设置于常规受力小的部位，如外墙宜在底板面以上500mm，底板、顶板及竖向宜设置在所在跨的1/4~1/3处。
        （2）施工缝的做法
        1）底板混凝土施工缝位置设置止水钢板，止水钢板开口向上，以避免振捣过程中气泡在止水钢板处聚集，造成混凝土缺陷。另施工缝处设置竖向钢筋网片（钢丝网片收口），底部向内设置钢筋网片，以达到混凝土收拢效果：
        2）地下室底板与墙体交接处水平施工缝做法，参照跳仓法施工规范设置朝向迎水面止水钢板。
        3）地下室外墙竖向施工缝、顶板施工缝做法设置如下，采用φ6附加筋，间距1000mm，相邻板块内长度各150mm。

        图1 底板跳仓分区分块图
        （3）防开裂措施
        1）混凝土原材料：采用42.5普通硅酸盐水泥，并采用优质中砂、碎石，及复合防水剂。
        2）二次压光：在混凝土浇筑完成后4小时，可以有效消除混凝土前期裂缝。
        3）施工缝处采用钢丝网片。
        3.3跳仓分块混凝土浇筑养护
        本工程砼浇注时限跨度周期长，整个浇筑周期经历春夏秋季近3个季节，混凝土保温、保湿养护就显得尤其重要。
        在混凝土浇筑后的前三天，由于刚浇筑的混凝土会产生过多的水化热导致内部温度升高，会容易导致表面产生裂缝，所以采取相应的保温保湿养护措施如下：
        （1）时间不少于14天
        （2）凝土表面弹线工作施工前，应确保混凝土养护完成。
        （3）采用塑料薄膜及土工布养护，待混凝土达到一定强度后采用洒水养护。本工程部分墙体回填较晚，暴露时间长，采取了喷雾养护的措施防止混凝土开裂。
        （4）混凝土内部温度与表面温度的差值应≤25℃。
        3.4跳仓法施工缝钢丝网片设置
        （1）钢丝网片与普通模板支撑系统一起使用时，相邻的模板必须要重叠搭接，网片之间的搭接重合应有150mm以上，收口处模板要超过支撑150mm。
        （2）钢丝网片与底板上下层钢筋应绑扎牢固。
        （3）浇筑混凝土拌合料时不得直接冲击钢丝网片，混凝土振捣时，振捣棒也不得接触到钢丝网片，应以不大于振捣棒作用范围的1.2倍、且距离钢丝网片300~500mm为宜，以免造成钢丝网片的破坏，并保证混凝土振捣密实，避免产生蜂窝等质量问题。
        （4）对清水混凝土安装钢丝网片时，混凝土边界处配合使用梳形板收边，避免钢丝网片外露混凝土表面的现象，造成边界处二次处理[10]。
        （5）钢丝网片支撑必须绑扎牢固，无松动现象，钢丝网片搭接严密，绑扎牢固，各种预埋件、预留孔洞位置位置准确，固定牢固。
        （6）混凝土浇筑前对钢丝网片网眼外侧混凝土进行浮浆凿毛处理，待清理湿润充分后进行浇筑作业。
        3.5跳仓施工混凝土温度收缩计算
        （1）温度计算
        由底板混凝土厚度远小于长度和宽度，可视为单向传导的热力学模型。由上到下，依次建立钢筋混凝土、垫层、下方土体单元。底板厚度按0.5m考虑。
        根据水化热计算公式：

根据上海历史气温资料，本工程空气、土壤温度取24℃，混凝土入模温度取28℃。
空气对流系数计算如下：

        由此可得，空气热交换系数取11.93，计算得到7d内截面中部温度变化最高温度为36.97℃，在浇筑17h后达到。
        （2）跳仓阶段验算
        取分仓块41.95m×38.49m，厚度按0.5m考虑。按混凝土龄期计算收缩量，并根据应力计算公式

计算得到正应力随混凝土龄期变化（计算时偏安全地忽略前期因混凝土升温产生的压应力），如下所示：

        图2 正应力变化曲线
        对于C35混凝土，Rf=2.2Mpa满足抗裂条件。
        （3）合拢阶段验算
        本工程底板从合拢到回填共约90d，回填后混凝土可视为不再发生收缩。
        根据混凝土龄期计算当量收缩温差，同时偏安全地考虑15度季节及昼夜温差。计算裂缝间距：

        因此，底板最大合拢长度理论上可以无限长，满足抗裂要求。
        3.6跳仓施工整体差异沉降计算
        本工程采用Plaxis软件对上海浦东足球场桩基进行有限元分析，验算差异沉降。通过建立有限元模型进行数值模拟分析。上部结构重量近似采用0~56KPa的三角分布荷载进行模拟。计算边界位于四倍挖深处。

图3 结构典型剖面

        图4 计算模型
        主要的简化如下：
        （1）模拟初始应力场：根据不同土层剖面，模拟土体初始应力场分布。
        （2）模拟连续介质：采用HS高级土体弹塑性模型，并且考虑土体和地下结构间的相互作用。
        （3）模拟桩：采取桩周摩擦面力相等原则，对桩土摩擦系数进行等效调整。
        计算结果显示，在沉降后浇带右侧柱最大位移-7.63mm，左侧柱位移-3.21mm。

        图5 模拟工况位移场结果
        由以上计算结果可以看出，相邻桩基差异沉降仅为4.42mm，小于《超长大体积混凝土结构跳仓法技术规程》的限制2L/1000=16.8mm，沉降后浇带可取消。
        4 跳仓法应用成效及控制要点
        4.1 跳仓法应用成效
        （1）跳仓法把施工缝合二为一，相邻跳仓分块间混凝土结构接缝紧密，避免了二次浇筑，消除了渗漏隐患。
        （2）混凝土采用跳仓法浇筑施工能尽可能释放温差，从而减少收缩裂缝，消除渗漏隐患。
        （3）跳仓分块间结合有保证，施工缝处理简便。
        （4）跳仓法施工以“施工缝”替代“后浇带”，各分块间以7d为参考时限，“跳仓”间隔浇筑，很好的避免了初期的温差及干缩作用，很好的将温度伸缩应力进行缩减，很好的控制混凝土裂缝，从而使得整体施工进度加快。
        4.2 跳仓法实施效果
        在实施过程中，严格按照跳仓法规定执行，最终实施效果良好，混凝土裂缝得到很好的控制，达到了预期效果，说明此法具有良好的推广应用前景。
        参考文献：
        [1].罗玉婷，陈林华，徐晋妍.大型体育赛事助力上海城市国际化历程、经验及启示[J].体育文化导刊（12）
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        [3].李文焕.大面积地下室混凝土结构无缝跳仓法施工技术[J].河南建材，2018，000（004）
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        [5].史佳.超大面积基础底板“跳仓法”施工技术[J].浙江建筑，2018，35（11）
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        [7].苗宁新，陈强.快易收口网的应用与施工技术[J].2013（31）.