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【土木吧原创】这样做可以取消施工后浇带?

李国胜

北京市建筑设计研究院

1 采用“跳仓法”取消施工后浇带


(1)《混凝土结构设计规范》规定,挡土墙地下室墙壁等类结构,伸缩缝最大间距(室内或土中)为30m。现在有不少多、高层建筑的地下室与地下汽车库连成一体,其长度和宽度达近百米至数百米。留伸缩缝不仅麻烦,还容易造成漏水并对抗震不利。不设永久性伸缩缝而采用施工后浇带控制混凝土早期收缩裂缝,许多工程实践表明是有效的,并巳编入有关设计和施工规范、规程。例如:北京首都机场第二航站楼平面呈工字形,南北长747.5m,东西宽342.9m,停车楼呈矩形,地下4层,地上1层,南北长为263.9m,东西宽为134.9m;北京火车西站,主楼336m×102m,东西配楼179m×104m;北京八一大楼,地下东西长236.6m;北京东方广场,地下4层,东西长479.53m,南北宽153.54m;北京国美家园,地下室264.54m×458.63m;北京东直门交通枢纽,250m×336m;福州长乐机场航站楼,348m×36m。


(2)混凝土实际裂缝的出现可分为三个活动期:浇灌混凝土入模后,经24~30h可达最高温度,最高水化热引起的温度比入模温度约高30~35℃,经10~30d降至同周围气温,此期间大约有15%~25%的收缩,有些结构出现裂缝,此阶段称为“早期裂缝活动期”;往后3~6个月,收缩完成60%~80%,此期间可能出现“中期裂缝”;至一年左右,收缩完成95%,此时可能出现“后期裂缝”。现在不少结构工程发生的早期裂缝现象,在拆模板时就出现,甚至拆模板前就已经出现,特别是高强泵送混凝土,由于水泥用量多、水灰比大,尤为常见。通过施工后浇带释放温度收缩应力,后浇带保留时间应根据施工期间气温和混凝土强度增长情况,一般不应小于30d,最宜60d,在此期间,“早期温差”以及至少有30%的收缩都已完成。不设伸缩缝而采用施工后浇带,是建筑工程中的技术发展成果,但施工后浇带尚存在下列突出问题:


由于后浇带留的时间较长,许多建筑垃圾不可避免地落入带内,基础底板钢筋既粗又密,使得清理工作非常艰难,若不清理干净必然影响工程质量;基础底板的沉降后浇带因留的时间较长,为提前停止降水必须采取防水措施,增加支模及保护工作量,给施工带来许多不便,影响施工进度;在后浇带浇灌混凝土前,带两侧原混凝土面必须清理干净,以保证新老混凝土有可靠粘接,此工序施工麻烦;后浇带常采用掺有膨胀剂的混凝土,养护非常重要,需充分浇水饱和养护两周,否则接头易形成两条细裂缝,引起漏水隐患。


(3)根据“先放后抗”的原则,并由于现在胶凝材料(水泥)的活性不断提高,水化热温升迅速,1~2d达到峰值,以后迅速下降,经过5~7d接近环境温度的特点,在不少工程中取消了设置施工后浇带,采用“跳仓法”施工,释放早期温度收缩应力。“跳仓法”浇灌混凝土,跳仓间隔时间为7~10d。“跳仓法”施工从1978年开始,在上海宝钢等工业建筑上海八万人体育场、上海金融广场等民用建筑中采用,北京从2005年开始,在中京艺苑(梅兰芳大剧院)、蓝色港湾、居然大厦等工程中应用,取消了后浇带,获得了良好的裂缝控制效果和经济效益,施工方便、缩短工期、降低造价、质量可靠,其成果通过了专家技术鉴定,将为新的施工技术规范修订提供新内容。


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2“跳仓法”施工要点


(1)“跳仓法”施工主要在筏板基础工程中采用,根据筏板面积大致分为长和宽都不大于40m的区域,沿任一方向分条编号(图1),筏板(平板式或梁板式)钢筋可根据施工安排先后有序绑扎,混凝土浇灌跳仓进行,如图1,先浇灌I-1,I-3,II-2,II-4,Ш-1,Ш-3(图中阴影处);再浇灌I-2,I-4,II-1,II-3,Ш-2,Ш-4。仓与仓之间设置钢筋支架和“快易收口网”(专门用于后浇带,代替木模板),并在板厚中间设遇水膨胀橡胶条或钢板止水带(图2)。


(2)混凝土强度等级不宜太高(C30~C40),掺粉煤灰,减少水泥用量,减小水灰比,控制好坍落度,适当延长初凝时间,设计强度等级的龄期采用60d或90d(《高层建筑混凝土结构技术规程》条有此规定)。


(3)浇灌混凝土采用“分层浇筑、分层振捣、一个斜面、连续浇灌、一次到顶”的施工方法(见图3),每层厚度控制在500mm以内,每层错开5m左右,斜面坡度为1:6,各浇筑层前后错位,分层退着浇灌,下层初凝前上层接上,确保混凝土上下层的结合及质量。最上层混凝土初凝前,表面用铁滚筒滚压,增强表面密实性,待混凝土收水后用木抹子搓平不少于三次,以消除混凝土表面层的早期塑性收缩裂缝。


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(4)保温保湿养护极其重要,良好的养护对于减少混凝土收缩、控制内外温差、降低收缩应力十分重要,气候条件较好时可采用蓄水养护,夏天大气温度较高时,应在抹面压实后立即覆盖一层塑料薄膜,防止表面失水干裂。地梁侧面与顶面等不具备蓄水养护条件的,采用花管喷水加人工浇水养护,确保混凝土表面保持湿润状态。混凝土养护时间不宜少于14d。


(5)加强混凝土的测温工作和试块的留置,及时掌握混凝土内外温差变化和混凝土强度增长情况。


(6)地下室外墙取消施工后浇带,采用每30m左右设一条宽600mm的“诱导缝”,其目的为释放或减小结构的收缩应力,减少混凝土的收缩裂缝,每条缝两侧竖向采用双层钢板网或快易收口网,此缝在顶板浇灌混凝土时同时进行浇筑。


(7)底板跳仓或地下室外墙“诱导缝”浇灌混凝土时,新旧混凝土连接面的清理十分重要,灌新混凝土前必须在连接面浇水泥浆,以确保连接面严实。


(8)基础筏板和地下室外墙的混凝土,根据承载力需要和地下水位情况,设计提出混凝土强度等级和抗渗等级,按王铁梦教授提出的“普通混凝土好好打”,不必掺加膨胀剂,精心浇灌振捣,精心养护管理,能够控制好混凝土的早期收缩裂缩。混凝土掺加膨胀剂水化反应需要大量供水,养护要求比较高,混凝土几乎要浸泡在水里,现场施工很难实难,如果达不到这样的养护条件,因水养护不足反而更容易出现裂缝。因此,目前许多工程的混凝土中不再掺加膨胀剂。


3工程实例


(1)北京中京艺苑(梅兰芳大剧院)工程,地下3层连成整体,东西长197.6m,南北宽87m,地上由两栋高层办公楼、一栋高层酒店和梅兰芳大剧院组成。该项目由中元设计院设计,中建一局二公司施工。原设计外墙混凝土强度等级为C35,基础混凝土强度等级为C40,抗渗等级为P8,基础筏板设有施工后浇带和沉降后浇带,分割成13块。工程开工之初于2005年2月6日召开了有王铁梦教授等专家参加的技术论证会,讨论决定取消原来施工后浇带和改变部分沉降后浇带位置,采用“跳仓法”施工方案。专家会对设计、施工管理方面提出以下建议:


1)基础混凝土强度等级改为C35,设计强度等级的龄期采用60d,取消在抗渗混凝土中添加膨胀剂,优选混凝土配合比,适当掺加粉煤灰及矿粉;


2)底板混凝土采取跳仓法、分层、放坡、连续、一次到顶浇灌施工方法,应加强混凝土养护和表面压光,以减少早期塑性收缩裂缝;


3)外墙长30m左右,设置宽600mm的施工缝,以减少收缩裂缝;


4)混凝土浇筑过程中宜采用测温方法,实现温控和信息化施工;


5)成立综合性裂缝控制技术攻关小组,跟踪记录施工过程,监督严格执行施工组织设计,形成一整套施工技术成果。该工程由于优化设计、采取“跳仓法”施工,结构工期提前了18d,利用混凝土后期强度及不掺膨胀剂等,为建设单位节省投资费用151.34万元,取得了明显的经济效益。由于施工过程中加强管理,各有关方面重视配合,工程质量达到预期效果,于2006年3月24日召开了成果鉴定会,施工单位中国建筑一局二公司还获得了2005年度中国建筑一局集团“优秀新技术应用示范工程”第二名。


(2)北京蓝色港湾工程,位于北京朝阳公园西北角,地上为多栋商业建筑,地下连成整体,东西长386m,南北宽163m。由北京市建筑设计研究院设计,中国新兴建设施工。工程参照中京艺苑工程经验,地下室混凝土采用“跳仓法”施工,工程混凝土中没有掺加膨胀剂,在施工过程由于有关各方的精心管理和10BuildingStructureWelearnwego百家论坛配合,工程质量和经济方面均取得较好效果,于2006年12月19日召开了成果鉴定会。


(3)北京居然大厦,位于北京东直门立交桥西南角,地上17层,地下3层,基础底板东西长120.25m,南北宽54.56m。由北京中天王董设计公司设计,中建国际施工。工程采取“跳仓法”对基础底板和外墙的混凝土进行浇灌,混凝土中不掺加膨胀剂,质量和经济效益显著。


(4)逸天广场工程,位于钱塘江南岸浦沿,由香港王董国际和北京中天王董国际工程设计顾问有限公司设计。工程分南北两区,地下1层。南区地下室东西长398.59m,南北最宽部位为65.6m;北区地下室东西长418.83m,南北最宽部位为104.88m。原设计根据北京已有成熟经验,地下室均不设永久伸缩缝,在初步设计阶段咨询杭州当地设计院,了解到杭州当地地下室最长仅200m左右,因此,根据工程情况及开发单位的意见,南北区各设了一条伸缩缝,伸缩缝宽40mm。南区于2004年8月完成地下室结构。2005年1月发现地下室底板伸缩缝出现漏水现象。伸缩缝宽度施工实际留50mm,底板扩大到90~100mm,顶板扩大到60~75mm,外墙扩大到60~80mm。经检查伸缩缝中埋式橡胶止水带在底板大部分断裂,顶板及墙上也有部分断裂。为了找出原因及补救措施,开发单位在2005年1月底和3月初召开了专家讨论会,分析漏水原因主要有:


1)环境温差影响,地下室结构完成后至2005年1月,地下室顶板无上部建筑部分大面积未进行覆土,汽车道出入口无遮挡,冬季温度低,与夏季浇灌混凝土时相比温差大,造成混凝土收缩量大;


2)混凝土早期收缩影响,施工单位把施工后浇带设计要求30~40m设一道改为60m左右,对混凝土养护重视也不够;


3)开发单位取消了设计要求底板及外墙的卷材防水做法;


4)中埋式橡胶止水带,按照产品说明,延伸率指的是橡胶材料本身,而止水带外形构造胀缩变形量极有限,当混凝土有较大收缩时很容易被拉断。在专家讨论会上了解到杭州同时期有两项工程伸缩缝间距虽然没有逸天广场那样长,中埋式橡胶止水带也被拉断而出现漏水现象。工程补救措施如图4所示,其中LW浆液为水溶性聚氨酯化学灌浆材料,有快速高效防渗堵漏效果;8505弹性聚氨酯嵌缝型密封胶,具有高弹性、耐磨、耐油、耐腐蚀等性能;特制中埋式橡胶止水带(见图5),从构造上克服了一般中埋式止水带的缺点,由浙江嵊州科技化工有限公司生产,名称为DW—5Z—B橡胶止水带,规格400×10×120mm,长度可达85m。在南区发现伸缩缝漏水时,北区将要施工地下室底板,其伸缩缝止水带采用了DW—5Z—B橡胶止水带,经过两年多观察未发现异常现象,效果良好。南区采取补救的措施经两年多时间观察,效果良好。


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