施工技术超长超大地下室取消分缝及后浇带措施讨论.docx

施工技术超长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12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。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。交接位置附加钢筋交接位置设止水钢板