大體積混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與跳倉(cāng)法施工關(guān)鍵措施

【摘要】隨著城市的快速發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)的形式日趨大型化、復(fù)雜化，大體積混凝土在工程中的應(yīng)用日趨平凡。本文以上海嘉定地區(qū)一商務(wù)辦公樓為例，介紹了跳倉(cāng)法在大體積混凝土施工中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】大體積混凝土；跳倉(cāng)法；分倉(cāng)設(shè)計(jì)

0.引言

在歷史的不斷發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，建筑學(xué)扮演了一個(gè)重要的角色，不同的建筑風(fēng)格，施工方法都隨著時(shí)代的變遷在不斷的發(fā)展。在建筑技術(shù)方面，以跳倉(cāng)法為主要技術(shù)的施工方法在近年來(lái)被更多的使用。本文主要闡述了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)保證下，跳倉(cāng)法的設(shè)計(jì)條件運(yùn)作原理、分倉(cāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、對(duì)于材料的選擇以及施工中需注意的關(guān)鍵技術(shù)措施。

1.項(xiàng)目概況

本工程為一位于上海嘉定地區(qū)的商務(wù)辦公樓，本工程共有二幢二層商業(yè)樓，一幢一層垃圾房和一幢一層配電站，高層辦公樓1棟，地塊地下一層（局部二層），各單體建筑地下部分相互連通，功能主要為停車庫(kù)和管理用房，地下建筑面積10625.74m²，地上部分：地上建筑面積28071.26m²?；A(chǔ)底板板面標(biāo)高為-5.300，基坑開(kāi)挖深度為-5.950m（辦公樓下局部開(kāi)挖深度為6.450m）?；A(chǔ)底板大面積混凝土，考慮施工周期及后期使用方便等問(wèn)題，不設(shè)置施工后澆帶，采用跳倉(cāng)法施工。

2.跳倉(cāng)法技術(shù)原理

跳倉(cāng)法是充分利用了混凝土在5到10天期間性能尚未穩(wěn)定和沒(méi)有徹底凝固前容易將內(nèi)應(yīng)力釋放出來(lái)的“抗與放”特性原理，它是將建筑物地基或大面積砼平面機(jī)構(gòu)劃分成若干個(gè)區(qū)域，按照“分塊規(guī)劃、隔塊施工、分層澆筑、整體成型”的原則施工，其模式和跳棋一樣，即隔一段澆一段。相鄰兩段間隔時(shí)間不少于7天，以避免混凝土施工初期部分激烈溫差及干燥作用，這樣就不用留后澆帶了。

3.后澆帶與跳倉(cāng)法的優(yōu)缺點(diǎn)比較

3.1后澆帶施工的問(wèn)題

溫度后澆帶應(yīng)在其兩側(cè)混凝土齡期達(dá)到60天后方可封閉后澆帶，在這樣長(zhǎng)的時(shí)間里，后澆帶中將無(wú)法避免的存在各種雜質(zhì)，例如掉落進(jìn)去的各種雜物垃圾等等，由于現(xiàn)場(chǎng)中的施工條件會(huì)使得清理工作十分艱難，但是在整體工程中如果不進(jìn)行清理，那會(huì)影響下一個(gè)環(huán)節(jié)的施工。在實(shí)施工程之前，需要將兩側(cè)的混凝土鑿毛，施工過(guò)程復(fù)雜困難，就場(chǎng)地實(shí)際情況研究而言，新老混凝土的粘粘性難度難以保持，由于在實(shí)施過(guò)程中會(huì)有時(shí)間上的差異，這就會(huì)使底板混凝土的干縮大部分已與后澆帶貫充前完成。就此原因在后澆帶混凝土的干縮情況下，就會(huì)使新老混凝土之間的粘連產(chǎn)生問(wèn)題，使連接處產(chǎn)生裂縫隱患，這就說(shuō)明澆代內(nèi)混凝土外摻的膨脹劑沒(méi)有起到補(bǔ)償收縮作用。這些施工過(guò)程中出現(xiàn)的底板裂縫問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致整體工程實(shí)施中存在安全隱患，出現(xiàn)貫穿性裂縫、引起漏水情況，這樣的工程實(shí)例不勝枚舉。

在軟土地基中，尤其是本工程所在的上海地區(qū)，地下水位較高，一般在-0.5～-1.5m，后澆帶填充前，地下室處于漏水狀態(tài)，嚴(yán)重影響施工。

3.2跳倉(cāng)法施工的優(yōu)點(diǎn)

因?yàn)楦鱾€(gè)倉(cāng)段之間互不干擾，分開(kāi)施工，可以減少材料收縮變形所產(chǎn)生的張收縮，避免因施工過(guò)程中張力遠(yuǎn)大于材料的抗拉能力而產(chǎn)生的裂縫。且有效縮短了工期并提高了施工質(zhì)量，同時(shí)降低了施工難度。

為后續(xù)施工提供更好的作業(yè)面，確?；邮┕ぐ踩p少因后澆帶而增加的工序產(chǎn)生的影響，能按正常施工要求進(jìn)行施工，進(jìn)度得到保證。

4.分倉(cāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1倉(cāng)格分割方案

本工程根據(jù)具體工程規(guī)模情況沿縱向和橫向兩個(gè)方向進(jìn)行分倉(cāng)，縱橫兩方向倉(cāng)格間距均小于40m，共分為9個(gè)倉(cāng)格，詳見(jiàn)圖一。

4.2設(shè)計(jì)要點(diǎn)

為避免高強(qiáng)度混凝土水化熱及收縮偏大，徐變偏小，應(yīng)力松弛效應(yīng)偏小，控制裂縫在圖一調(diào)倉(cāng)平面布置示意圖

0.200mm以內(nèi)，基礎(chǔ)底板及地下室外墻板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，抗?jié)B等級(jí)為P6.

本工程的基礎(chǔ)形式采用的是樁筏基礎(chǔ)，各主樓與純地下車庫(kù)在地下部分結(jié)構(gòu)均連成一整體，應(yīng)對(duì)地基變形驗(yàn)算采取較高要求，主樓與純地下車庫(kù)相鄰兩柱之間不均勻沉降量小于2L/1000，L為相鄰柱基的中心距離?？紤]到辦公樓、商業(yè)樓及純地下室之間的荷載效應(yīng)差異較大，為減小不均勻沉降的影響，本工程采用兩種不同樁型。辦公樓下采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁PHC 500AB 100-44，樁端持力層為⑧2-1層，單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值為2000KN；商業(yè)樓及地下車庫(kù)采用先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁KFZ-AB300（130）-13+12c，樁端持力層為⑤4層，單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值為600KN。在正常使用極限狀態(tài)作用的準(zhǔn)永久組合下，最大計(jì)算理論沉降量為50mm。相鄰柱之間的沉降最大差值為10mm，小于0.0021（16mm），可以不設(shè)置沉降后澆帶，采用跳倉(cāng)辦法進(jìn)行施工。

5.對(duì)混凝土材料和配比的確定

跳倉(cāng)法施工混凝土除應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度等級(jí)、耐久性、抗?jié)B性、體積穩(wěn)定性以外，還應(yīng)符合合理使用材料、減少水泥用量、降低混凝土絕熱溫的要求。

因此，本工程的混凝土材料除了應(yīng)符合《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ52-2006）的規(guī)定，還要滿足以下幾點(diǎn)：

①粗骨料方面，采用質(zhì)地堅(jiān)硬，連續(xù)級(jí)配，不含雜質(zhì)，粒徑為5～25mm的碎石，吸水率不應(yīng)大于1.5%。同時(shí)，粗骨料的清潔程度對(duì)抗拉強(qiáng)度影響顯著，與抗壓不同，含泥量對(duì)抗拉強(qiáng)度極為敏感，必須嚴(yán)格控制含泥量和粉料含量。

②細(xì)骨料方面，采用中砂，級(jí)配良好，其細(xì)度模數(shù)在2.3-3.0，其含泥量不應(yīng)大于3%，泥塊含量不應(yīng)大于1%。

③水泥方面，選用中熱或地?zé)岬乃嗥贩N，配制混凝土配合比時(shí)盡量減少水泥的用量，宜控制在220kg/m3-300kg/m3，選用保水性好、泌水小、干縮小的水泥。不得使用過(guò)期或受潮結(jié)塊的水泥，不得將不同品種或強(qiáng)度等級(jí)的水泥混合使用。

④坍落度方面，應(yīng)控制在120±20mm。防水混凝土拌和物在運(yùn)輸?shù)竭_(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，必須進(jìn)行二次攪拌，當(dāng)坍落度損失不能滿足施工要求時(shí)，直接退回。

⑤外加劑方面，地下室底板、頂板、墻板摻加改SY-T復(fù)合纖維增韌劑，摻量為混凝土膠凝材料的10%?？箟簭?qiáng)度：7d≥20.0MPa、28d≥40.0MPa，纖維性能：抗拉強(qiáng)度≥270MPa，彈性模量≥3000MPa。

6.跳倉(cāng)法施工關(guān)鍵技術(shù)措施

地下工程采取跳倉(cāng)法施工，施工縫（分倉(cāng)縫）的構(gòu)造對(duì)地下工程的防水是十分重要的?；炷翝补嗲暗氖┕たp止水鋼板設(shè)置必須穩(wěn)定可靠，不得隨意變形和移位。

墻體水平施工縫和分倉(cāng)面垂直分倉(cāng)縫處均設(shè)置止水鋼板。墻體水平施工縫應(yīng)留在高出底板不小于300mm的墻體上，在施工縫處繼續(xù)澆筑混凝土?xí)r，已澆筑的混凝土抗壓強(qiáng)度不應(yīng)小于1.2N/mm2。同時(shí)，必須對(duì)施工縫進(jìn)行如下的處理。

6.1在已硬化的混凝土表面上繼續(xù)澆筑混凝土前，應(yīng)清除垃圾、水泥薄膜、表面上松動(dòng)砂石和軟弱混凝土層，同時(shí)還應(yīng)加以鑿毛，用水沖洗干凈并充分濕潤(rùn)，一般不宜少于24h，殘留在混凝土表面的積水應(yīng)予清除。

6.2注意施工縫位置附近回彎鋼筋時(shí)，要做到鋼筋周圍的混凝土不受松動(dòng)和損壞。鋼筋上的油污、水泥砂漿及浮銹等雜物也應(yīng)清除。

6.3從施工縫處開(kāi)始繼續(xù)澆筑時(shí)，要避免直接靠近縫邊下料。機(jī)械振搗前，宜向縫邊逐漸推進(jìn)，距80～100cm處停止振搗，但應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工縫接縫的搗實(shí)工作，使其緊密結(jié)合。

7.結(jié)語(yǔ)

在設(shè)計(jì)大規(guī)模的地下建筑時(shí)，在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，就需考慮混凝土的等級(jí)，以及嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)的整體及相鄰柱基的沉降差，使得跳倉(cāng)法可以大體積混凝土施工過(guò)程使用，從而起到節(jié)約時(shí)間、有效減少和避免裂縫的發(fā)生，為工程的按時(shí)甚至提前完成夯實(shí)了基礎(chǔ)，并獲得了相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。