超大地下室取消分缝及后浇带措施讨论

1、现状

在现实结构设计中，我们经常碰到超长超大地下室（包括底板、楼板、地下室外墙等），最大尺寸往往在200m以上。

超长超大地下室需要解决三个问题，其一，混凝土在凝结过程中的收缩问题；其二，超长超大混凝土在使用过程中的应力问题；其三，由上部结构高度差异、基础形式差异、地基持力层差异等因素引起的竖向变形差。

针对前两个问题，设计师通常采用设置伸缩缝或伸缩后浇带及其他措施，比如附加钢筋、添加膨胀剂、添加纤维、加强养护等；针对后一个问题，通常采用设置沉降缝或沉降后浇带的措施。

由于地下室设缝，对后期使用影响较大，难免出现漏水等问题，所以，现在的主流趋势是，如果后浇带可以解决问题，就尽量不设缝。

2、设置后浇带的问题

然而，设置后浇带，依然存在不少问题：
1）施工困难，质量难以保证，后浇带封闭浇筑前，地下室始终处于漏水状况，雨水、杂物和各种形式垃圾进入后浇带内，造成污染并使钢筋锈蚀。清理时要花很多劳动力，钢筋除锈不仅费工且不宜除净，影响质量；
2）沉降后浇带长期存在（一般到主楼封顶方可封闭），容易造成安全隐患，尤其对于深基坑的安全隐患尤为严重；
3）沉降后浇带长期存在，高水位地区（尤其是承压水）必须长时间降水，严重影响施工开展，施工费用高、浪费水资源，不仅不符合绿色施工，且有可能影响周围建筑物安全；
4）在后浇带混凝土浇筑时，因该处结构早已封闭，因此混凝土运输十分困难，泵送混凝土无法使用。只能采用人工运输缓慢浇筑，还要派专人养护14天，且零星分散不好管理。根据项目反应，后浇带后期浇筑效果往往不理想，验收时常发现后浇带自身开裂问题；
5）严重影响模板周转，因后浇带（指楼盖）两侧板、两底模、支撑都不能拆除，很大一部分的模板长期无法周转，尤其是沉降后浇带几个月甚至1~2年无法拆除；
6）影响施工进度：影响机电、装修的立体交叉作业；影响构件堆放、吊装；
7）沉降后浇带未封闭前，地下室顶板回填土无法回填，现场场地无法平整使用，造成道路不通顺，给整个现场施工造成了极大困难。

3、解决方式-跳仓法

国内针对超长大体积混凝土采取主动裂缝控制技术从第一代的“永久变形缝法”，进化到第二代“后浇带法”，针对第2节中提到的问题，又进化到第三代“跳仓法（无缝分块防抗法）”。

跳仓法，是将结构按不开裂长度进行分仓，根据混凝土供应条件对大体积混凝土结构采取跳仓浇筑的方法施工，相邻仓的间歇时间为7d，此期间混凝土应力得到松弛，抗拉性能得到提高，前后仓应力叠加，降低拉应力，有利控制温度收缩应力和有害裂缝的出现，避免采用永久性变形缝和后浇带。跳仓法是将后浇带法两缝变一缝（施工缝），缝中设置钢板止水带。

跳仓法的基本原理是“抗、放结合，先放后抗”，“放”的思想与施工后浇带原理一样，就是切开构体释放收缩应力。胶凝材料（水泥）水化放热速率较快，1d~3d达到峰值，以后迅速下降，经过7d~14d接近环境温度。“抗”的思想是在不增加胶凝材料用量的基础上，尽量提高混凝土的抗拉强度，主要从控制混凝土原材料性能、优化混凝土配合比入手，包括控制骨料粒径、级配与含泥量、尽量减小胶凝材料用量与用水量，控制混凝土入模温度与入模坍落度，以及混凝土“好好打”保证混凝土的均质密实等方面。

跳仓平面布置方式

4、跳仓法的应用

跳仓法起源于工业建筑领域，在20世纪70年代，武钢（箱筏设备基础总长686m）、上海宝钢（箱形设备基础总长912m）建设时期，王铁梦教授即采用了跳仓法整体施工，不留后浇带，取得了很好的效果并积累了实践经验。

随着超长、深基坑民用工程越来越多，部分大型民用工程尝试了跳仓法，比如贵阳机场楼板、沈阳万达底板、厦门国际会议中心楼板、海峡交流中心底板等。

2013年，北京市着手编制北京市地方标准，并于2015年8月正式实施DB11/T1200-2015 《超长大体积混凝土结构跳仓法技术规程》，此时，北京市采用跳仓法施工的项目已有60余项，全国有150余项。

随后，跳仓法逐渐在全国民用工程中推广，多地多部门成立了结构裂缝控制中心（跳仓法为其中一个重要措施）。应用实例包括：厦门梧村汽车站地下商业街、厦门宝龙一城、厦门海峡交流中心二期、雄安新区雄东片区A单元安置房、深圳前海周大福金融大厦工程、广州知识塔项目、海口美兰机场、杭州世博中心项目等。

2019年11月28日，中国工程建设标准化协会发布了T/CECS 640-2019 《超长大体积混凝土结构跳仓法技术规程》。该规程已于2020年4月1日实施。

其实，即使翻开《高规》(JGJ3-2010),13.9.7条，"超长大体积混凝土施工可采取留置变形缝、后浇带施工或跳仓法施工"。

可见，无论是应用实践，还是规范条文，跳仓法都是一项成熟的控制超长大体积混凝土裂缝的措施。

跳仓法施工示意图

5、跳仓法的问题

跳仓法的概念非常简单，对工程管理确实有很多好处。如果我们去搜索跳仓法的相关文献，几乎清一色的赞誉之词。

但是，凡事，有利总有弊，我们既要关注跳仓法的优势，也要看到它的不足。

我们回想一下，相比后浇带，跳仓法的问题是什么？

跳仓法加快了混凝土的合拢时间。

按照《高规》，后浇带的合拢时间为45d；跳仓法的混凝土合拢时间约为7d。

参考王铁梦《工程结构裂缝控制》(第二版)：

任意时间混凝土收缩量计算公式为：

7d，混凝土的收缩应变约完成7%；45d，完成36%；90d，完成60%；

任意龄期混凝土弹性模量计算公式为：

不同龄期抗拉强度计算公式如下：

大致可以推算，第7d，混凝土合拢后，至第45d，混凝土发生的收缩应变约为0.94e-4（相当于温差9.4℃），此期间，混凝土的平均弹性模量取为2.39e4（以C40为例），则对应的收缩拉应力约为2.25Mpa。也就是说，因为混凝土提前合拢，约增加了2.25Mpa的收缩拉应力。

混凝土的平均抗拉强度标准值约为2.1Mpa，依靠混凝土自身的抗拉强度抵抗收缩拉应力，略显不足。

第二个问题，无论是跳仓法还是后浇带，都是解决混凝土施工期间的收缩问题，不能解决后期使用期间的温度应力。

因此，规范也明确，跳仓法的实施范围为工业与民用建筑地下室，因为地下工程在地下土回填以后，以及正常使用阶段，温度变化较小，后期使用期间的温度应力也较小。

第三个问题，跳仓法不能解决结构沉降差，所以，并不能因为采用跳仓法，而取消沉降缝或沉降后浇带。但是，我们想一想，如果保留沉降缝或沉降后浇带，跳仓法的优势就会大打折扣。

所以，推进跳仓法工艺的专家们进一步研究了设置沉降后浇带的必要性。他们指出，主楼与裙楼之间的地基反力及沉降变形是渐变的，不存在明显的变形差，并通过很多实测数据说明这个问题。

主裙楼交接处沉降渐变

文献给出了几个取消沉降后浇带的实例。

1）北京丽泽商务区首创中心F02、F03地块，3栋塔楼，1栋200m，1栋150m，1栋120m，裙房5层，地下4层，埋深23m。塔楼、裙房均采用天然地基，持力层为卵石，150m、120m高塔楼采用平板式筏基，裙房采用独立柱基、墙下条基加防水板。裙房独立柱基加防水板，板下设聚苯软垫。施工期间150m、120m高塔楼与裙房之间均未设置沉降后浇带。

2）北京中国尊项目，主塔楼地上108层，建筑高度528m，地下7层，埋深38m，局部40m，采用桩筏基础，主塔楼两侧纯地下室部分采用天然地基，持力层为黏性土层。塔楼与纯地下室之间过渡区亦有布桩；所有桩均采用桩侧桩端后注浆。该工程528m主塔楼与相邻纯地下室之间未设沉降后浇带。

接下来，我们按广东省的典型项目进行推算。

在广东省，很多超高层项目都采用微风化嵌岩桩，微风化岩的压缩可以忽略，桩变形主要由桩身压缩引起。桩承载力特征值主要由桩身强度控制，即0.75fcAp，假设桩身强度利用率为80%，则基本组合下，桩反力约为0.8X0.75fcAp，基本组合的验算工况为1.3D+1.5L，桩身压缩变形按准永久组合考虑，即1.0D+0.5L，假设活载为恒载的10%，则基本组合与准永久组合的换算系数为1.38，即准永久组合下，桩反力为0.8X0.75fcAp/1.38=0.435fcAp。桩身混凝土强度等级为C50，弹性模量为3.45e4Mpa，对应压缩应变为2.91e-4，当桩长为35m时，压缩变形为10mm，考虑混凝土在长期荷载作用下的收缩徐变效应，最终，桩的绝对压缩变形约为20mm。

假设裙房采用桩基础，裙房也会有一定沉降，则塔楼与裙房之间的沉降差小于20mm。

参考《跳仓法规程》4.1.3条，主楼、裙房或地下车库的基础采用桩基，经计算相邻跨的柱或墙不均匀沉降值小于L/500，或绝对差异沉降小于30mm，可以不设置沉降后浇带。

如果各位朋友有嵌岩桩的沉降实测数据，欢迎交流讨论。

6、跳仓法的加强措施

相比设置后浇带，跳仓法的温度收缩应力更大，那么请问，我们需要采取什么加强措施？

抱歉，规范和文献并没有给出我们期待的加强措施。

规范的要求主要针对混凝土的配合比、养护、施工等方面。和设计相关的主要是这条，建议在设计图纸中明确采用60d或90d龄期的强度指标作为混凝土设计强度。

采用后期强度，可以利用大掺量粉煤灰替代水泥，粉煤灰早期水化活性较低，可有效降低混凝土的水化热，从而降低大体积混凝土的温峰和温升速率，有效地减小裂缝。

另外，跳仓法规程要求，不应掺加任何膨胀剂和膨胀类外加剂，强调通过高品质的“普通混凝土好好打”，提高混凝土的匀质性，降低变异性。

文献中的其他措施：

交接位置附加钢筋

交接位置设止水钢板

7、参考文献

1)CECS 640-2019 超长大体积混凝土结构跳仓法技术规程
2)GB50496-2018大体积混凝土施工标准
3)超长大体积混凝土跳仓法工程设计中的关键问题，周笋，李国胜等；
4)大型国际航站楼超长、大体积混凝土结构的跳仓法施工技术，庞程程，付敏等；
5)后浇带设置相关问题分析，杨嗣信，李国胜等；
6)巧用跳仓法取消施工后浇带，史宏刚，刘振华等；
7)跳仓法综合技术在超长地下结构裂缝控制的应用，王敬东，王涛等；
8)图解超长大体积混凝土结构施工关键技术，吴龙生，周迅等；
9)网络文章