大科学装置工程超平地坪施工技术

1工程概况

高能同步辐射光源项目总建筑面积124780.37㎡，按照高能同步辐射光的产生、加速、照射、接收等实验过程，设计装置分为直线设备楼、增强器隧道、储存环隧道、实验大厅、线站等配套设施。作为安装设备的地坪质量要求：平整度高、无影响设备振动的裂缝、耐磨、洁净度高，直接用于安装设备的超平地坪面积约45000㎡，实验的大厅地坪为环形平面布置，圆环外周长1513m，内周长1369m，宽度23m，为大面积、超平地坪的施工提出了较高的技术质量要求。

高能同步辐射光源项目1号装置区实验大厅地坪结构为钢筋混凝土底板，底板上部设计建筑地坪厚度为100mm，内配单层双向钢筋，直径8mm，间距150mm，钢筋等级HRB400，混凝土为细石，等级C30（不掺粉煤灰）。地坪质量标准：表面平整度要求1mm/2m，表面莫氏硬度≥6级，耐磨度比＞300%，24h表面吸水量不大于1mm，摩擦系数≥0.56。1号装置区实验大厅剖面如图1所示。

图1 1号装置区实验大厅剖面示意

2工程重点与难点

本工程属于大型科学装置，功能布置复杂、设备安装庞大、专业性较强、技术指标高，工程的施工质量要求高，主要体现在以下几个方面。

（1）实验大厅是整个高能同步辐射光源最终接收设备的安装场所，根据工艺设备要求，实验大厅底板包括地坪完成后的不均匀沉降限值为30μm/10m/year，远超一般建筑工程的沉降允许值，实验大厅内科研装置的安装质量，直接关系到工程能否实现高能同步辐射光源实验的顺利进行，并取得预期成果的关键环节。

（2）地坪作为高精度设备安装基础，建筑做法为100mm厚细石混凝土，平整度要求为1mm/2m，超过国家地面规范中允许偏差4mm/2m的质量验收标准。如果地坪平整度不满足要求，需采用具有防辐射功能的材料对设备与地坪之间缝隙进行填塞，造成巨大人工和材料浪费。

（3）实验大厅地坪面积超大，根据工艺要求，只能对地坪进行适当的分割缝，间距远超一般整体地坪切缝间距6m×6m，存在地坪开裂的质量风险。出现影响设备安装裂缝时，裂缝两侧的设备受到微振动影响，导致接收装置无法准确接收光源。

（4）地坪面层要求具有耐磨性能，采用掺金刚砂骨料和固化剂，地坪混凝土要求不掺粉煤灰，对混凝土和易性和可泵性有较大的影响，特别是对于跳仓法施工中填仓段受到作业空间限制，只能采用地泵施工时，坍落度过大造成混凝土表面浆多，对平整度有不利影响。地坪采用耐磨骨料和固化剂，对地坪的色差、耐磨指标、硬度等整体质量要求高。

（5）实验大厅地坪为环形结构形式，为满足工艺及微振动要求，不允许在地坪与底板结构之间设立隔离层，两者之间完全采用刚性连接，地坪混凝土面积大，受温度变化影响收缩变形大，由收缩变形导致的地坪开裂影响整体工程质量。混凝土浇筑需要分仓浇筑，合理的分仓浇筑作业对地坪质量、施工工期具有较大的影响。

（6）地坪环形结构，施工前放线点位多、标高线路长，测量精度直接影响地坪施工质量，施工过程中弧线放样控制要求高，标高抄测精度高，抄平放线、模板安装、混凝土浇筑后标高复测工作量极大。

3创新技术措施

3.1采用分段流水跳仓法浇筑

实验大厅地坪采用钢筋细石混凝土，混凝土浇筑面积大，实验大厅两侧为隧道和砌筑墙体，无法设置浇筑机械，只能沿着环形结构方向进行浇筑，但受屋顶结构高度限制，只能采用36m臂长汽车泵浇筑，采用常规顺序浇筑法施工会导致混凝土累计收缩而造成地坪混凝土表面开裂，如果采用单独跳仓法，浇筑作业周期长，对整体工期影响较大。为此，根据实验大厅4个主出入口位置，将地坪分为4个区域，每个区域外环长度约378m，每个区域分为21仓，每个区域从中间仓开始施工，并向两端同时进行跳仓施工，单仓宽度约16m，施工时间为3d，填仓周期为7d。采用分段流水跳仓法施工，既保证了地坪施工质量，又提高了施工效率。1号装置区地坪施工分仓布置如图2所示。

图2 1号装置区地坪施工分仓布置示意

3.2采用混凝土水平振捣梁与浮模（轨道）结合技术

实验大厅地坪单仓宽度为16m，混凝土必须振捣密实才能满足承载力要求，采用传统的地坪打点或冲筋法，容易扰动造成平整度不易控制。在地坪施工中采用混凝土振捣梁，振捣梁长度不大于6.5m，在单仓中间设置两道角钢（浮模）作为振捣梁轨道用，角钢（浮模）沿着振捣梁行走方向连续设置，角钢采用 12螺丝杆固定，角钢上下各设置1个螺母，用角钢上皮标高为地坪控制标高，安装时用水准仪校准，混凝土浇筑时，先铺设混凝土，用振捣梁均匀振捣后，顺序拆除角钢（浮模）。通过振捣梁与浮模的结合使用，保证了混凝土振捣密实，并且平整度控制也有基本保证。

3.3采用在基础顶部设置抗剪键加强与地坪连接

一般地坪做法是在混凝土基础底板或垫层上施工，地坪施工与下部基层的结合不牢固，容易出现空鼓、起皮等问题，造成地坪脱落、不平整，影响地坪使用效果。在实验大厅地坪施工中，采用在基础底板表面设置抗剪键，抗剪键采用 14@600钢筋，抗剪键采用后植筋方法，锚入基础100mm深，上端与地坪钢筋网片拉结，加强了地坪与基础底板之间的连接，使地坪与基础成为一个整体。

3.4在大厅地坪与走道之间设置可调节变形缝

实验大厅地坪施工完成后是一个整体，包括地坪在内的环形结构受温度变化会产生收缩和膨胀，为了减少这种温度变形对周边走道和结构墙体的不利影响，在地坪外边缘（与走道之间）设置1道可调节变形的缝隙，变形缝宽度10mm，两侧采用独立角钢焊接，角钢分别与大厅地坪和走道地坪单独固定，施工时随地坪钢筋绑扎、模板安装同步进行。一方面角钢可以作为变形缝，另一方面可作为地坪标高控制点。大厅与走道之间变形缝如图3所示。

图3大厅与走道之间变形缝示意

3.5超长刮杠提高平整度水平控制

超平地坪标高和平整度控制除了前期测量、模板安装控制要求外，混凝土浇筑后初凝前的找平工作非常重要。常规施工多采用长2m的刮尺进行找平，在2m范围内质量控制能满足要求，但是超过2m范围外的平面，需要刮杠多次交叉进行，工效低，质量不易控制。现场采用长4m刮杠，将作业面扩大一倍，相邻刮杠交叉处作业范围不少于1m，采用超长刮杠，保证了4m范围内平整度能够控制，减少刮杠交叉作业次数，交叉控制相邻位置平整度，通过人工及刮杠作业，既保证了平整度，又提高了收面效率。

4地坪标高、平整度控制技术

超平地坪标高的控制是从地坪开始施工到完成全过程的控制，需要采取多阶段、多步骤进行综合控制，才能实现最终的控制标准。

4.1精密测量控制技术

大面积地坪施工，测量控制标高抄测必须提前做好规划，根据测量范围、精度要求、仪器性能、点位布置、过程校核等方面进行考虑。

高能同步辐射光源项目超平地坪，环长超过千米，测量需要分段进行，施工沿着环形地坪布置11个标高控制点，施工中采用二等水准测量精度进行施测，采用DS05级数字水准仪，以测绘院提供的高程基准点为依据，将高程点引测到各个控制点，每公里往返测中误差为0.5mm/km。

标高测量点必须进行校核，保证精度满足要求，做好点位保护，不允许随意进行二次倒点。

4.2分仓模板及浮模支设标高技术

地坪施工分仓进行，每一仓施工均需要进行模板安装、轨道安装等工序，虽然施工工序存在同样流程，但是每次作业的控制均需要同等精密进行。

根据地坪分仓情况，在仓内设置适当数量的浮模，浮模采用等边角钢，角钢不能有变形、弯曲现象，浮模安装必须采用水平仪进行标高确定，螺丝杆固定牢固，混凝土浇筑后，沿着浮模方向用振捣梁均匀振捣，保证了混凝土内部密实。通过振捣梁对混凝土表面进行找平，减少了直接在浇筑面测量标高产生的误差。施工前的浮模（轨道）安装如图4所示。

图4浮模（轨道）安装示意

4.3超长刮杠找平控制技术

混凝土浇筑振捣后，施工人员使用长4m的刮杠进行人工找平，分两次进行找平作业。

（1）第一次人工提高地坪表面平整度，当混凝土初凝到人站立在混凝土表面脚印深度约20mm时， 工人穿戴网鞋采用长4m刮杠2次“十字”交叉切 割、刮平混凝土表面，刮平因混凝土坍落度不一所产生的收缩凹凸面。

（2）第二次人工提高地坪表面平整度，当混凝土初凝到脚印深度10mm时，再次采用3m方板刮尺2次“十字”交叉切削、刮平混凝土表面，第二次提高地坪表面平整度。

（3）施工采用跳仓法施工，填仓段施工混凝土时，在交接部位用刮杠超过先完成的仓段长度不少于1m，沿着交接部位多次刮平，防止交接部位错台，影响地坪平整度。

4.4耐磨骨料抛洒后找平

耐磨地坪在混凝土初凝前，在表面进行骨料抛洒，目前一般采用人工多次抛洒，骨料的均匀性是地坪表面的一个控制要点。

骨料抛洒要求如下。

（1）第一次耐磨材料抛洒（用量约3.5kg/m2），使用70~90kg级的单脚磨平器（附着合金材质铁盘），进行混凝土提浆作业。收面压光施工过程中需要确认标高，且同步进行补正工作。

（2）第二次撒耐磨材料（用量约1.5kg/m2），当混凝土表面凝固到一定硬度，使用400kg级的双脚磨平器，进行混凝土表面第二次收面压光。

（3）骨料抛洒需要控制均匀度，采用定量工具进行计量，严格单平方米用量控制，骨料要均匀，不得出现严重凹凸不平的现象。

（4）混凝土终凝期间，对混凝土表面进行多次机械找平，机械找平要求纵横向分遍找平，同时用精密水准仪进行标高测量，多次进行校核，直至表面标高、平整度符合要求。

4.5固化作业找平措施

混凝土地坪浇筑后，养护至强度达到设计要求后，在地坪进行固化作业前，要用水平仪进行标高校核，点位距离为2m左右，再用长3m靠尺检查表面平整度，对局部有平整度超过1mm偏差的部位做好标记，用抛光机先对该部位进行处理，处理后检查平整度达到要求时，再对该作业全部区域进行固化 作业。

固化作业的关键控制点如下。

（1）将材料搅拌均匀后，倒入电动喷雾器或洒水壶内，然后在表面喷洒固化剂，同时用长毛刷迅速推刷均匀，并保持整个表面浸泡30min以上。

（2）用洒水壶或水管在起粘稠的固化液地方再洒1遍水，并用长毛刷来回推动，以便使多余的全部吸入，这样重复工作达到30min以上。

（3）当脚下觉得变滑稠时，用水雾状喷洒地坪，并用毛刷来回推动。 

（4）当脚下再度觉得固化剂变滑稠时，彻底地用水冲洗整个表面，并且拭干整个表面，以除掉所有表面的污渍及残留的固化剂。 

（5）1~3h施工完毕，地坪干燥即可行走，上部施工做好成品保护层。

5地坪混凝土防空鼓、开裂措施

超平地坪混凝土厚度为100mm，地坪下部为混凝土底板，为了防止地坪空鼓、开裂，采取了多种技术措施，并在施工中加以严格落实。

5.1对基层进行铣刨处理

采用铣刨机将基层混凝土表面浮浆全部铣刨，至基层表面露出粗骨料为宜，并让基层表面产生凹凸不平的锯齿纹理。此工序可增加基层与上部地坪混凝土的粘接面积，使基层与上部地坪混凝土能更好地结合。铣刨后用水冲洗，或用吸尘器将基层浮灰清理干净。

5.2在地坪钢筋中设置抗剪键

地坪中采用 8@150单层钢筋，钢筋依线进行绑扎，钢筋保护层不小于20mm，钢筋垫设马镫或垫块，防止混凝土浇筑时踩踏变形或下沉。

地坪钢筋绑扎后，在基层上设置抗剪键，采用后植筋进行，钢筋间距为600?mm，植入底板深度100mm，在地坪内的端部设置90°弯钩，长度为100mm，弯钩与地坪上层钢筋绑扎牢固，抗剪键将地坪钢筋与底板混凝土连接进行加强，减少两者之间水平施工缝造成的空鼓。

在墙体、柱角部设置加强抗裂钢筋，抗裂钢筋设置在纵横向地坪钢筋上部，钢筋要求绑扎牢固。

5.3地坪混凝土材料选择

地坪混凝土设计采用不掺加粉煤灰，配合比的胶凝材料水泥用量较大，为了保证混凝土的泵送性能，施工采用了细石混凝土，骨料更加均匀，配合比为水泥∶水∶砂子∶石子∶矿粉=286∶173∶876∶949∶117，塌落度控制在160~180mm范围，施工现场混凝土浇筑后表面无明水，收面效果良好，无水泥浆失水造成的表面龟裂。

5.4混凝土振捣、收面与养护

混凝土浇筑后，采用振捣梁沿着浮模轨道进行，振捣梁机械动力、时间、速度能够保证相对均匀，使混凝土内部材料均匀一致，提高混凝土内部抗裂性能。

地坪混凝土浇筑收面需采取多道工序进行，骨料抛洒前要采用刮杠进行，清理多余混凝土及浮浆，骨料抛洒后及时用刮杠将骨料与表面混凝土刮平，使骨料与混凝土浆充分结合，防止骨料不均匀造成的干缩开裂。

地坪混凝土收面，采用多次机械整平后，需及时覆盖土工布进行浇水养护，特别是气温较高时，混凝土表面失水快，养护不及时会造成表面开裂。浇筑后的地坪混凝土养护必须及时，且要保证在表面湿润情况下养护时间不少于14d。

地坪养护要求：对混凝土表面进行洒水养护施 工，切缝施工完成后，立即洒水，并用尘推将清水推布均匀。然后铺设土工布进行养护。铺设土工布时注意搭接不得有遗漏。大面积地坪在洒水覆膜养护后，土工织物必须完全贴覆到地坪表面，不得出现气泡现象，否则会在混凝土表面造成养护吸水不均匀状的色差。混凝土板侧面还未进行浇筑前，必须上面再用厚一些的塑料薄膜覆盖养护，搭接头处须重复搭接200?mm上，并采用封口胶带完全密封 。

养护工作结束后，需做好安全隔离，铺设区内严禁所有人进出，进行保养工作。养护施工结束后7?d内可出行（仅限于轻量行），28d后才能重载施工。

5.5切缝处理措施

切缝位置根据工艺设备安装位置、分仓宽度、浮模间距确定，柱边、墙边等位置切缝要同步完成。

地坪混凝土浇筑后，常温2~3d可进行弹线、切缝，切缝规格为宽度3~4mm，间距需要按照图纸上显示的位置进行施工，温度较低强度增长慢时，可适当增加养护时间，对于地坪厚度不大于100mm的情况，切缝深度要保证能切断钢筋，保留底部混凝土层约40~50mm不断开，切缝后需要继续对地坪进行浇水保湿养护，切缝保留一定厚度混凝 土，可防止水进入地坪混凝土与底板混凝土之间，造成地坪空鼓，特别是切缝交接部位，可减少因空鼓翘曲造成地坪平整度不合格的问题。

6结束语

高能同步辐射光源实验大厅地坪施工完成后 （图5），采用三维激光扫描仪技术对地坪进行平整度质量检查，地坪平整度偏差控制值均达到工艺要求，地坪表面光洁，观感质量获得工艺专业好评。

图5实验大厅地坪施工完成效果

通过对高能同步辐射光源项目1号装置区项目超平地坪施工的研究，做好施工全过程的精细控制，克服一步到位的传统简单施工作业思想，通过高效的技术策划，将施工过程的关键环节进行细化，对每一步进行明确的技术指标控制，多步骤、多工序、多措施的综合运用，实现了超平地坪的平整度达到设计特殊要求，满足了大科学装置设备安装的性能要求，为同类工程施工提供有益的借鉴。