上海建工集团股份有限公司 上海 200000
摘 要:本工程以上海市提篮桥街道HK322-01地块项目工程地下室跳仓法施工为例,简要阐述了对于大体积混凝土施工裂缝的控制技术,在施工中以理论与实践相结合,总结出跳仓法施工措施。通过本工程实践表明,跳仓法施工完美实现了预期效果,减少了对工程质量及周边环境的影响,希望此方式对类似工程施工可以提供参考与借鉴。
关键词:跳仓法;裂缝控制;大体积混凝土;技术措施
1 引言
跳仓法施工是基于中国著名裂缝控制专家王铁梦教授提出的“抗与放”设计原则进行施工的一种施工方法。它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。相邻两段间隔时间不少于7天,以避免混凝土施工初期部分激烈温差及干燥作用,这样就不用留后浇带了。基于这个原则,跳仓法施工对于减少超长、超厚、超薄大体积混凝土的裂缝效果显著。
本文结合工程实例,对跳仓法施工对大体积混凝土裂缝控制的施工措施进行了探讨。
2 工程概况
提篮桥街道HK322-01地块项目工程总用地面积 14146.3㎡,总建筑面积 116632.6㎡(其中地上:68632.6㎡;地下:48000㎡)由1个地下室、2栋办公楼、1栋文化中心、一栋社区中心以及1个110KV变电站组成。地下室含人防工程。地下四层,局部地下两层,主要功能为人防、车库、地下商业及设备用房。本工程东南侧为12号线提篮桥站。12号线区间段隧道顶面埋深8~9m,离开基坑水平近处为18.8m。本工程基础底板为筏板+承台的形式。底板混凝土强度等级为 C40。2、3区域底板厚度0.8m,抗渗等级为P8,垫层厚度为300mm,结构面标高为-12.10m,板面为双层φ25钢筋,板底为双层φ28钢筋。1区域裙房底板厚度1.3m,塔楼底板为2m,抗渗等级为P10、垫层厚度为200mm、结构面标高为-19.30m,塔楼区域板面为双层φ28钢筋,板底为双层φ32钢筋。承台厚度为0.8m、1.3m、2.0m。不同板厚底板间采用60度放坡处理,深坑采用60度放坡。地下室埋深约20.4m,为框架结构体系。地下1~3层采用梁板结构;地下 4层,采用无梁楼盖体系。
图1 项目分区示意图
根据上海申通地铁集团有限公司《提篮桥92号地块基坑开挖施工方案会》相关会议纪要,由于本项目对应轨道交通12号线风险较大的重点区段,基坑开挖期间施工风险极大,1区底板施工期间贯穿整个6月份,6月7日至17日中高考停工可能会导致底板混凝土无法连续浇筑的情况出现。
针对上述情况,为严格控制开挖期间对地铁隧道的变形影响,全力保障隧道结构安全,申通地铁要求在6月6日高考前完成1区基坑近地铁侧20m范围内底板。
为此,结合本项目地下室结构无沉降后浇带而仅有温度后浇带的工程特点,并且积极响应申通地铁要求,运用跳仓法施工原理将底板划分为12个仓块,尽量保证每个仓块底板砼能在白天内浇筑完成,从而实现整个大底板的连续形成。
3 跳仓法施工要求
3.1 施工段及分仓划分
跳仓的最大分块尺寸不宜大于40m×40m,跳仓间隔施工的时间不宜小于7天,跳仓接缝处按分仓缝的要求设置和处理。
依据“跳仓”工艺原理将 1 区基础底板划分成 12 个仓块,结合第四道支撑在基坑四个角部最晚收头的形成顺序,计划第五层土方将从基坑的中间靠南的位置进行开挖,并按照下图所示顺序进行跳仓法施工。具体分仓及施工流程见图2。
图2 底板分仓及施工流程图
地下室B3层楼板、B2层楼板、B1层楼板、顶板亦采用跳仓法施工,各楼板的平面分仓缝根据各层的结构特点略有不同。
3.2 “跳仓法”分仓缝构造
施工缝采用钢筋网片+止水钢板的形式。根据跳仓法要求,止水钢板折边朝背水面。钢筋上下错开 35d,预留一级钢筋接驳器。
施工缝两边混凝土要振捣密实,每次浇筑完毕后施工缝处宽 500mm 的混凝土表面要用人工两遍收光。
分仓缝具体做法如下图:
图3 基础底板施工缝的构造做法
4 材料选择
4.1 混凝土原材料
水泥选用在当地建委备案的普通硅酸盐水泥,其中 CзA 的含量在 8%以下,水泥的3d 水化热不大于 240kj/kg。
粉煤灰:II 级。
选用质地坚硬,级配良好的天然中粗砂或机制砂,含泥量不大于 3%,细度模数为2.3~3.0。
石子选用 5~25mm 的低碱活性的自然连续级配的机碎石或卵石,含泥量不大于 0.5%,针状和片状颗粒含量不大于 8%。
混凝土掺合料和外加剂应选用绿色环保、经法定检测机构检测的优质产品,
图4 楼板施工缝的构造做法
纤维抗裂剂选用 SY-K 膨胀纤维抗裂防水剂,纤维抗裂剂掺量在底板中不得小于胶凝材料的8%。
4.2 混凝土配合比设计指标
最大水胶比:0.41
胶凝材料 412kg/ m³
混凝土坍落度:120±30mm
矿粉:粉煤灰=1:0.61
R60C40 混凝土水泥用量(216kg/m³)
总配合比中石子为 1028,石子粒径 5-25mm,水为 170,砂子为 745
水泥采用 p.o42.5 普通硅酸盐水泥
控制混凝土缓凝时间 12h-15h
试配报告包含 28 天、45 天、60 天混凝土抗压强度
C40混凝土(用于底板)
4.3 材料搅拌站要求
混凝土搅拌站资质不应低于二级,每天供应混凝土的能力大于 3000m3/日,应有两台机组(2×120m3/小时),具有粉煤灰及矿粉掺合料的经验,以及使用高效减水剂的经验。
运输距离不宜过长,以免影响混凝土的坍落度。
5 混凝土施工过程的管理
5.1 技术管理
底板浇筑混凝土前,预先与商品混凝土搅拌站办理商品混凝土预约,预约单的内容包括:混凝土强度及抗渗等级、混凝土的特殊要求、使用部位、方量、坍落度、初凝终凝时间、膨胀剂的掺加要求、浇筑时间等。
检查各个分站的原材料准备情况,核查原材料的质量证明。
5.2 现场准备
5.2.1 交底
在施工前项目部必须对人员准备及任务的划分进行交底。交底内容包括:浇筑混凝土浇筑方向,如何分班交接,混凝土最长许可间歇时间,砼的分配;砼的分层均匀同步施工,各段接槎;振捣人员各阶段作业面的位置都要非常清楚;另外要注意、混凝土工人不要过于疲劳,在交底中交代清楚每班工作多长时间、多少工作量、什么时间交班等。
施工图、轴线控制网校核墙、柱等轴线、边线及人防门坎位置尺寸线。支设好电梯井、集水坑等模板。按照规范和设计要求绑扎完底板钢筋和墙、柱插筋,并验收合格。
5.2.2 物料、设备准备
检查机具、材料准备,保证水电的供应,检查安全设施、劳动力配备情况,满足浇筑要求。混凝土养护所需塑料薄膜、草帘、麻袋等保温养护材料按计划组织进场。
5.2.3 现场组织
在混凝土浇筑期间,会同监理对混凝土厂家的原料质量、配比的准确性、混凝土出机坍落度等进行跟踪检查、记录。
混凝土到达现场后要按既定频次进行质量指标的抽查,在观察正常的情况下,坍落度每小时测一次,当浇筑面有反映时马上进行测试。对抽查不符要求的需退回搅拌站,不得使用。
混凝土运输罐车到达率必须保证每台泵随时有至少一台罐车等待浇筑,现场与搅拌站保持密切联系,随时根据浇筑进度及道路情况调整车辆密度。
为保证现场浇筑秩序,对混凝土泵进行编号并标识,由专人对进场罐车向各个泵车分派。
混凝土开盘初始阶段,现场调度应统计罐车往返的周期及泵车的泵送速度,重新修正泵车与罐车的配比关系,如与计划出入较大,马上与拌站联系调整。
5.3 施工机械准备
本工程最大单次浇筑方量约2763m3,根据供应方案,最大单次浇筑方量共配置泵车4台,其中汽车泵4台,另外安排1台汽车泵、1台固定泵备用。配套安排18方搅拌车40辆。
5.4 泵车布置与交通运输
图5 外墙施工缝的构造做法
4.5 施工流程
图6 交通组织示意图
6 混凝土浇筑施工
6.1 基础底板施工
混凝土采用“一个坡度、分层浇筑、循序推进、一次到顶”的浇灌工艺,分层厚度不超过500mm。对于800mm厚的底板一次浇筑到顶。
沿浇筑混凝土的方向,在前、中、后布置3道振动棒,第3道振动棒布置在底排钢筋处或混凝土的坡脚处,确保混凝土下部的密实;后1道振动棒布置在混凝土的卸料点,解决上部混凝土的捣实;中部1道振动棒使中部混凝土振捣密实,并促进混凝土流动。
对于1.3m、2m厚基础底板,可按500mm厚分几步浇筑到顶,并要保证上层混凝土覆盖已浇混凝土的时间不得超过混凝土初凝时间。基础底板进行分段、分条、分层时,应使混凝土以相同坡度[(1:6)~(1:10)]薄层浇筑,循序推进,一次到顶。
图7 浇筑分层示意图 图8 振捣棒布设
6.1.1 基础底板施工要求
本工程混凝土施工采用商品混凝土,到达施工现场后泵送至欲浇筑部位,浇筑前对混凝泵管进行检查,合格后方可进行,浇筑混凝土时首先在泵管内泵送2m³与混凝土同配合比的砂浆,对管道进行湿润,润泵砂浆应卸入专用料斗另行分散处理。采用插入式振捣棒振捣施工,一定要二次振捣,确保混凝土振捣密实。
对进入现场的混凝土应按批次(三车为一批)进行检测,保证坍落度控制在 130±20mm。对于达不到要求的混凝土,坚决退货;严禁向混凝土内加水。
振动棒移动间距不大于400mm,振捣时间15-30秒,快插慢拔,但还应视混凝土表面不再明显下沉、不再出现气泡、表面泛出灰浆为准,而且应插入下层混凝土50mm左右,以消除二层之间的接缝。振捣过程要全面仔细,禁止因出现漏振而导致蜂窝、麻面等混凝土施工质量事故。砼的振捣要定人、定范围。
混凝土浇筑前,针对各个部位的浇筑特点,进行详细交底,管理人员跟班作业,检查和监督振捣作业。
跳仓缝处振捣要小心细致,不要踫撞坏钢板网,振捣细致可保证混凝土与钢板网的粘接质量。注意浇筑速度与安排出现避免施工冷缝。
格构柱遇钢筋处理如下:
说明:格构柱与底板钢筋斜交相碰,钢筋无法从角钢间穿过,则将钢筋从立柱边切断,在格构柱周边按照断掉几根补强几根的原则施工,加强钢筋与被切断钢筋搭接长度不得小于40d。
6.2 地下室墙体施工
6.2.1 地下室墙体施工要求
对进入现场的混凝土应按批次(三车为一批)进行检测。对于达不到要求的混凝土,坚决退货;严禁向混凝土内加水。
浇筑速度不宜太快,应分层浇筑混凝土。混凝土在振动界限以前对砼进行二次振捣,排除砼因泌水在粗集料、水平钢筋下部生成水份或空隙,提高砼与钢筋的握裹力。要防止因混凝土沉落而出现的裂缝,减少内部微裂,增加砼密实度,使砼的抗压强度提高,从而提高抗裂性。
6.3 楼板施工
6.3.1 楼板施工要求
浇筑混凝土时应避免过度振捣,混凝土捣后不要过度抹平压光,避免细骨料过多地浮在表面形成含水量很大水泥浆层,以防混凝土表面碳水化收缩,楼板表面龟裂。
应对混凝土楼板进行二次振捣,二次振捣的时间一般在浇筑混凝土还未达到初凝之前,同时对混凝土表面进行二次抹压,这样有利于减少混凝土早期塑性裂缝。
6.3.2 楼板施工荷载
楼板应控制拆模时间,并且防止堆放工具材料过多而超过设计荷载。
模板支撑系统应有足够强度,刚度和稳定性。浇捣混凝土时应留置同条件的拆模试块,满足设计和施工要求方可拆除模板。
应设置支撑筋来托起负弯矩筋,使其具有足够的有效高度和保护层。角度放射筋位置应严格绑扎到位,严禁踩踏,同时不得将角部的构造筋遗漏。
对楼板预留洞口等薄弱部位,要设加强钢筋。
6.4 混凝土温度及振捣控制要求
6.4.1 混凝土下料、振捣控制
混凝土泵和搅拌运输车的台数根据混凝土工程量的大小以及预计的浇筑时间来确定。多台混凝土泵同时浇筑时,选定的位置使其各自承担的浇筑量接近,根据现场实际情况,尽量做到同时浇筑完毕。
振动混凝土时,振捣棒要做到“快插慢拔”,在振捣过程中,宜将振捣棒上下略有抽动,以使上下振动均匀。每点振动时间以 15~20s 为宜,以混凝土表面呈水平不再显著下沉、混凝土表面泛出灰浆、不再溢出气泡为准。
竖向构件混凝土下料点应分散布置循环推进,连续进行。振动棒不得触动钢筋和预埋件。除上面振捣外,下面要有人随时敲打模板。
6.5 混凝土养护
6.5.1 大体积混凝土浇筑体表面保温层计算
不同厚度混凝土浇筑体表面保温层厚度计算:
计算公式:
(GB50496-2009 C.0.1)
δ——混凝土表面的保温层厚度(m)
λ0——混凝土的导热系数[W/(m•K)]
λi——第 i 层保温材料的导热系数[W/(m•K)]
Tb——混凝土浇筑体表面温度(℃)
Tq——混凝土达到的最高温度时(浇筑后 3d~5d)的大气平均温度
Tmax——混凝土浇筑体内的最高温度(℃)
h——混凝土结构的实际厚度(m)
Tb-Tq——可取(15~20)℃
Tmax-Tb——可取(20~25)℃
Kb——传热系数修正值,取 1.3~2.3
计算取值:
λ0——混凝土的导热系数 2.33W/(m•K)
λi——保温材料选用草袋,草袋的导热系数 0.14W/(m•K)
(塑料薄膜主要起防止水蒸气会发作用,导热系数较小,故近似认为忽略塑料薄膜保温的作用)
h——混凝土结构的实际厚度根据实际情况取值
Tb-Tq——考虑底板施工在春夏时节,故取 15℃
Tmax-Tb——考虑该工程底板厚度较厚,故取 25℃
Kb——年平均风速取 3m/s
地下室裙房区域:由易透风材料草袋组成,但在混凝土面层上再铺一层不透风材料塑料薄膜,故取 2.0
塔楼区域:自易透风保温材料草袋上下各铺一层不透风材料塑料薄膜,故取 1.3
计算结果:
注:具体以底板现场测温情况进行调整。
6.5.2 混凝土养护与管理
养护是大体积混凝土施工中的一项十分关键的工作。养护主要是保持适宜的温度和湿度,以便控制混凝土内表温差,促进混凝土强度的正常发展及防止有害裂缝的产生和开展。
本工程底板体量大,大底板混凝土约19300m3,按围护设计要求及跳仓法施工要求分块施工,根据施工计划,底板施工时间为5月份~6月份,正职温暖的春末及高温的盛夏时节。
底板混凝土浇捣完成后,应及时的在基础底板表面覆盖塑料薄膜和若干层草袋或麻袋、绿网等,进行蓄热温差养护,不同厚度按 5.5.1 节采用不同铺设方法,养护时间
取决于基础底板混凝土内外温差。
施工前事先了解天气预报,掌握天气气温情况。铺设时薄膜、草袋搭接铺设,上下层之间互相错位,确保无砼露面。对于预留插筋施工缝处均不能遗漏养护工作。
现场须根据混凝土内表温差和降温速率,及时调整养护措施。
6.6 大体积混凝土测温控制
测温点布置图:
根据有关的大体积混凝土测温技术要求和施工方要求,在基础底板上针对性的选取了12个测区,共23个测点,其中1-6、8-12 每个测区各布置2个测点,7测区布置1个测点。
每天出具测温速报单。在测温过程中凡遇同一轴线的温差超过 25℃时,记录人员会及时向项目负责人等有关人员报告。
测温规律:自混凝土浇捣完后4日以内,每隔2小时各点测温一次;第5至7天,每隔4小时各点测温一次;第8天至第10天测温每隔8小时各点测温一次;第10天测温全部结束;如测温过程中混凝土结构表面以内40mm~80mm位置的温度与环境温度的差值已经小于 20℃时经协商可提前结束测温。
7 结语
“跳仓法”施工是设计与施工的一种完美融合,材料的正确选择与使用则是连接二折的纽带,三者缺一不可。通过跳仓法施工,达到了无缝施工的目的,不仅提高了结构的整体性和防水性,最重要的是实现了对大体积混凝土施工裂缝的控制,同时还能大大缩短施工工期,节省投资,可谓是一举多得的技术措施。
“跳仓法”施工的成熟运用,也为我们公司今后类似的工程提供了宝贵经验。地下室施工往往是工程的重点难点,良好的质量控制具有示范作用,有助在业主面前树立企业形象。
参考文献:
[1] 《大体积混凝土施工规范》(GB50496-2018)
[2] 《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB50300—2013)
[3] 《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204—2015)
[4] 《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2010)
[5] 《混凝土泵送施工技术规程》(JGJ/T10—2011)
[6] 《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)
[7] 《建筑施工手册》中国建筑工业出版社
[7] 王铁梦“跳仓”法工艺相关文献
基金项目(上海市科委课题:高品质工程项目健康智慧施工关键技术体系研究-19DZ1201306)
作者简介:本文作者陈峥庐,2001年进入上海建工第五建筑有限公司第五分公司技术科,2006年至2013年担任分公司质量科长。2013年至2017年进入上海建工集团总承包部第一管理公司担任工程部经理,曾参与世博央企总部项目,星港国际等项目建设。2018年至今担任第一管理公司副总经理,兼任虹口区提篮桥街道HK322-01号地块项目经理(在建)。