地下室超長混凝土結(jié)構(gòu)中“跳倉法”應(yīng)用的一些思考

徐雙全，吳承華，蔣超強

（中建三局集團有限公司，浙江 杭州 310000）

地下室超長混凝土結(jié)構(gòu)中“跳倉法”應(yīng)用的一些思考

徐雙全，吳承華，蔣超強

（中建三局集團有限公司，浙江 杭州 310000）

跳倉法是一種工程裂縫控制的方法，筆者從施工角度認(rèn)為，混凝土材料控制是裂縫控制的前提、現(xiàn)場施工控制是關(guān)鍵、后期合理的養(yǎng)護是保障，并分別論述了混凝土材料控制、跳倉工藝、現(xiàn)場施工控制以及合理的養(yǎng)護等方面的控制要點。

裂縫控制；混凝土；約束；施工順序；養(yǎng)護

0 引言

簡單地說，“跳倉法”是一種有條件的可以將“溫度后澆帶”簡化為“施工縫”的技術(shù)，是一種主動控制工程裂縫的方法[1]。從施工角度講，它需要結(jié)合混凝土材料控制、跳倉工藝、現(xiàn)場施工控制以及合理的養(yǎng)護。裂縫的產(chǎn)生是各影響因素疊加、累加的過程，每控制一項，裂縫產(chǎn)生的幾率就會降低一分。

1 技術(shù)控制要點

合格的混凝土材料是裂縫控制的前提，正確的現(xiàn)場施工控制是關(guān)鍵，合理的后期養(yǎng)護是保障。它的成功應(yīng)用需要商品混凝土供需雙方的友好合作、糾正一些施工誤區(qū)并改進(jìn)一些施工方法。工程實踐中，需要考慮以下問題：

（1）如何降低混凝土自身溫濕度變化對混凝土體積穩(wěn)定性的影響，并減少混凝土的內(nèi)部缺陷；

（2）如何合理地劃分施工區(qū)塊和施工順序，以減少外約束對混凝土裂縫的影響，同時滿足工期需求；

（3）施工工藝有沒有改進(jìn)的空間，以確?；炷恋膭蛸|(zhì)性和密實度；

（4）如何合理地養(yǎng)護，有效降低環(huán)境溫濕度變化對混凝土收縮的影響。

2 材料控制

混凝土是一種非均質(zhì)的復(fù)雜多相混合材料[2]，且內(nèi)部存在較多的裂隙、孔道、空洞等缺陷，也就是常說的混凝土是帶裂縫工作的?；炷涟l(fā)生開裂的條件是：在內(nèi)約束與外約束的疊加作用下，混凝土內(nèi)部的裂隙、孔道等相互連接、貫通直到表面，形成顯性裂縫。針對材料控制方面，筆者認(rèn)為需要從兩方面入手：降低內(nèi)約束作用和減少內(nèi)部缺陷。

2.1 降低內(nèi)約束作用

混凝土在固化過程中會發(fā)生溫度變形和濕度變形，而這種變形基本都是在水泥石中發(fā)生的，使得骨料受到圍箍壓力，骨料之間的水泥石則會受到骨料的約束，產(chǎn)生初始的應(yīng)力和變形，形成潛在的破壞趨勢[3]，如圖 1 所示。

為降低混凝土的內(nèi)約束作用，一方面，需提升混凝土的勻質(zhì)性，可規(guī)范混凝土的攪拌時間和運輸過程中罐車的轉(zhuǎn)動，使得各組分均勻地分布在混凝土結(jié)構(gòu)中。另外，可適當(dāng)降低粗骨料粒徑、堆積孔隙率，相當(dāng)于在同質(zhì)量條件下增加石子數(shù)量，同時，控制合適的漿骨比，使得骨料起到良好分散應(yīng)力的作用；另一方面，在合理選用原材料的基礎(chǔ)上，在一定范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能降低單方混凝土拌合物的用水量，因為控制好用水量，同強度條件下的膠凝材料用量也會相應(yīng)減少，其濕度變形和溫度變形均將減小。

圖 1 混凝土內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)[3]

2.2 減少內(nèi)部缺陷

混凝土是多種材料的混合物，其內(nèi)部多處于不連續(xù)狀態(tài)，內(nèi)部缺陷越多，它們相互貫通的難度越小，裂縫則更容易產(chǎn)生，所以，盡可能地減少混凝土的內(nèi)部缺陷是控制混凝土裂縫的一個重要方向。

混凝土澆筑完成后，若存在泌水現(xiàn)象，混凝土中的骨料下沉，游離水和輕物質(zhì)上浮以及氣泡溢出，向表層積聚，混凝土內(nèi)部則會形成較多的缺陷。首先，表層骨料少，易在表層產(chǎn)生塑性收縮裂縫；其次，當(dāng)泌水量較大時，筆者在實踐中發(fā)現(xiàn)，混凝土中的游離水并非均勻地向上泌出，而是某一區(qū)域的水匯集后形成細(xì)小的水柱向上泌出，尤其是在豎向剪力墻中，泌水的孔道將是后期裂縫發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)；再次，鋼筋上表面和兩側(cè)混凝土的沉降不均勻，使得表面易形成順筋裂縫；最后，泌水容易在較大石子、針片狀石子以及鋼筋下方窩水，這些窩水會逐漸干燥，以致在混凝土中形成裂隙、空洞。

很多工程項目允許混凝土存在一定量泌水，但筆者認(rèn)為，通過適當(dāng)泌水以減少塑性收縮的益處遠(yuǎn)不能抵消泌水給混凝土造成的內(nèi)部缺陷所產(chǎn)生的危害。

綜上所述，混凝土的材料控制應(yīng)首先重視勻質(zhì)性和保水性，將勻質(zhì)性和良好保水性作為混凝土裂縫控制的一個重要原則，再輔以其他措施，將能大幅度地減少混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問題。

3 跳倉工藝

跳倉工藝是跳倉法施工中的一個核心舉措，它先將超長結(jié)構(gòu)按 40m 左右劃分為若干塊，通過合理組織澆筑順序，使得相鄰區(qū)塊澆筑間隔時間大于 7 天，以釋放混凝土前期大部分的溫度變形和干燥收縮，同時滿足施工工期需求。不同的澆筑順序使得后澆塊的約束條件不同，不同的約束條件對裂縫的影響也不盡相同。

3.1 約束對變形的影響

先澆塊對后澆塊的約束是由于通常鋼筋限制了混凝土的早期變形[4]。設(shè)定先澆塊體為約束體，其位置固定，后澆相鄰塊體為被約束體。由于在“跳倉法”中，約束體與被約束體的距離為零，考慮地下混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的邊界約束時，可以不考慮彎曲變形和剪切變形，只考慮軸向變形，即只考慮被約束體相對約束體的平動，不考慮轉(zhuǎn)動。根據(jù)外約束的程度大小，外約束又可以分為無約束、能部分變形的約束和完全不能變形的全約束三種。

如圖 2 所示，假設(shè)混凝土區(qū)塊的總收縮量為 △L，理想條件下，在水平向無約束的條件下，混凝土自由收縮，左右兩邊的收縮均為假設(shè)先澆塊為固定端，當(dāng)受到一邊約束時，約束端的變形受到限制，另一端可自由收縮，并受到約束端的收縮影響，其收縮量應(yīng)為當(dāng)混凝土兩端都受到約束時，混凝土兩端的變形均受到限制，但混凝土內(nèi)部的收縮依然存在。

圖 2 后澆塊的約束狀態(tài)

外約束作用于混凝土局部，具有確定的作用方向，強烈限制了混凝土在此方向的變形。在外約束的作用下，混凝土的顯性變形不能發(fā)生，出現(xiàn)如下結(jié)果：

（1）使具有初始拉應(yīng)力、拉應(yīng)變的混凝土垂直于外約束方向迅速達(dá)到極限狀態(tài)，并開裂；

（2）使由內(nèi)約束引起的內(nèi)部細(xì)微裂縫擴展、延伸，形成粗大的顯性裂縫。

3.2 混凝土澆筑順序的優(yōu)化

跳倉法施工中，根據(jù)混凝土后澆塊與先澆塊的相鄰條件，后澆塊在水平向的約束分 0～4 個約束，共 6 種情況（其中有兩個約束的情況分為在同一方向和不同方向兩種），約束越多，混凝土能夠釋放的收縮變形越小，越容易出現(xiàn)裂縫，所以，我們在策劃澆筑順序時，應(yīng)遵循以下原則：

（1）盡量選擇“遞推”的澆筑方式，避免出現(xiàn)“品”字型的澆筑方式；

（2）由于施工進(jìn)度的需要，有時不可避免地出現(xiàn)連續(xù)“折線對角”澆筑的情況，這樣合攏塊將難以避免，此時應(yīng)盡量減少合攏塊的數(shù)量。

4 現(xiàn)場施工控制

4.1 混凝土入泵

混凝土中的粗骨料除了骨架作用外，更重要的是分散應(yīng)力的作用，混凝土入泵前，應(yīng)要求罐車快速轉(zhuǎn)動 60s 以上，以消除混凝土運輸過程中產(chǎn)生的骨料分布和坍落度損失的不均勻性；嚴(yán)禁現(xiàn)場后加水現(xiàn)象，隨意加水會造成混凝土的泌水、起砂、砂線、水紋，以及會對其硬化之后的實體強度、抗裂性等造成風(fēng)險；承臺、集水坑、電梯井、模板低洼處等部位的積水應(yīng)及時排出，很多項目認(rèn)為這些積水在澆筑過程中會被混凝土擠走，其實不然，它們很多一部分會被混凝土吸收，然后順著混凝土由下向上泌出，易在混凝土中形成較多的內(nèi)部缺陷，危害較大。施工現(xiàn)場應(yīng)注重以上三項工作的進(jìn)行。

4.2 澆筑與振搗

澆筑和振搗是混凝土施工的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，決定了混凝土的均勻性和密實性。澆筑的過程中，要合理布泵、確定合理的澆筑順序以避免冷縫的產(chǎn)生；振搗過程中，要注意不要漏振、過振。施工現(xiàn)場應(yīng)根據(jù)混凝土的供應(yīng)條件，每條泵配備足夠的振搗棒，一般要求每條泵振搗棒人數(shù)不低于 3 人，隨著混凝土澆筑工作的向前推進(jìn)，振搗棒相應(yīng)跟上，要保證整個澆筑范圍內(nèi)混凝土的密實。

4.3 收面與抹壓

振搗完成后的收面與抹壓。筆者建議，地下室底板與樓、頂板應(yīng)區(qū)別對待。底板二次收面后直接覆蓋薄膜開始養(yǎng)護。樓、頂板則采用二次收面、二次抹壓工藝，其難點在于時間節(jié)點的控制。收面主要是為了控制板面平整度，時間在初凝以前。很多工程為控制平整度使用了各種各樣的工具，但效果并不理想，筆者認(rèn)為，控制混凝土具有良好的保水性能，認(rèn)真做好刮杠和木板兩次收面即可達(dá)到較好的平整度需求。抹壓的時間節(jié)點控制對樓、頂板結(jié)構(gòu)的裂縫控制非常關(guān)鍵，目前很多項目選用抹光機來施工，建議以短邊向長邊 S形推進(jìn)，時間早了，漿體易被鐵板甩出，效果不佳，時間晚了，易對已成型的混凝土造成擾動，加大裂縫產(chǎn)生的可能，以漿體剛好不至于被鐵板甩出為宜，如圖 3 所示。

圖 3 抹壓時間示意

5 養(yǎng)護

混凝土早期的裂縫控制，就是混凝土中的收縮應(yīng)力與混凝土極限拉伸的博弈過程，養(yǎng)護的目的就是讓混凝土的收縮應(yīng)力降低，為抗拉強度的增長贏得時間?；炷翝仓螅湛s分為快速發(fā)展階段（一般在澆筑后 12h 內(nèi)）和平穩(wěn)發(fā)展階段（終凝后）[5]，我們需要根據(jù)混凝土收縮的不同發(fā)展階段，進(jìn)行合理的養(yǎng)護。養(yǎng)護的原則是宜早不宜遲、宜長不宜短，同時注重養(yǎng)護時間節(jié)點的控制。

5.1 水平結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護

混凝土硬化前產(chǎn)生的收縮主要為塑性收縮，當(dāng)表面的失水速率超過內(nèi)部水向表面遷移的速率時，即混凝土表層的自由水不足以滿足蒸發(fā)量的需求，表層的濕度開始降低，毛細(xì)孔水（＜100nm）散失而引起收縮，進(jìn)而產(chǎn)生塑性裂縫[6]。這種裂縫的深度局限于混凝土表面，也可能貫穿整個結(jié)構(gòu)。

混凝土表面開始硬化后，表面的濕度降低，混凝土的干燥面逐漸下移，此時產(chǎn)生的收縮為干燥收縮。延長濕養(yǎng)護時間可以推遲干縮的發(fā)生和發(fā)展，這對于控制混凝土的早期裂縫非常重要。較厚的底板結(jié)構(gòu)可在初凝以前、收面完成后立即覆蓋薄膜養(yǎng)護，待混凝土終凝后澆水或蓄水養(yǎng)護，保濕養(yǎng)護與保溫養(yǎng)護同樣重要，樓、頂板則在抹壓后進(jìn)行覆膜或澆水養(yǎng)護。

5.2 豎向結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護

地下室剪力墻的養(yǎng)護，以帶模養(yǎng)護、噴淋養(yǎng)護、噴霧養(yǎng)護等方法較為多見。

目前，很多項目選擇帶模養(yǎng)護 3 天或延長至 7 天以上的方式，筆者認(rèn)為，木模板具有一定的吸水性和蓄熱作用，經(jīng)過 3 天的時間，混凝土內(nèi)部濕度降低會產(chǎn)生一定的收縮應(yīng)力，散熱慢以致溫峰高。拆模前，混凝土表面受到模板的約束裂縫未被顯現(xiàn)，拆模后，混凝土表面水分散失快、溫度降低速度快，會產(chǎn)生較大的溫、濕度收縮應(yīng)力，而此時，混凝土的極限拉伸強度將不足以抵抗收縮應(yīng)力，非常容易產(chǎn)生裂縫，這也許是有些剪力墻拆模當(dāng)時沒有發(fā)現(xiàn)裂縫而短時間過后就能看到裂縫的原因吧。延長混凝土拆模時間，雖可減緩混凝土內(nèi)部水分的散失速度和溫度的降低速度，但在實踐中發(fā)現(xiàn)，即使延長拆模時間至 7 天，混凝土的裂縫也并未得到較好的改善。借鑒杭州某地下室結(jié)構(gòu)全鋁模施工和某工程清水施工的經(jīng)驗，筆者認(rèn)為，在外界環(huán)境溫濕度較為適宜的條件下，拆模時間宜早不宜遲，但要避免拆模過早引起的螺桿洞滲漏水的問題，并將此想法在杭州、金華地區(qū)的 5 個工程中進(jìn)行了實踐，秋冬季施工，控制拆模時間不超過兩天，基本達(dá)到控制地下室剪力墻每 100m 裂縫數(shù)量不超過 3 條。筆者建議以強度達(dá)到 15MPa 作為拆模時間節(jié)點進(jìn)行控制（此為實踐經(jīng)驗估值，尚需試驗驗證，僅供參考），同時，拆模后，可考慮立即采用新型混凝土節(jié)水保濕養(yǎng)護膜進(jìn)行覆膜養(yǎng)護。

另外，筆者不建議采用噴淋養(yǎng)護的方法，因為很多項目難以做到通過噴淋養(yǎng)護使得混凝土表面持續(xù)處于較高的濕度條件下，頻繁的干濕交替易產(chǎn)生“失水疲勞”，會進(jìn)一步增加裂縫的數(shù)量。噴霧養(yǎng)護的方法，筆者尚未實踐，這里不做討論。

6 結(jié)語

跳倉法是一種主動控制工程裂縫的方法，它是材料控制、跳倉工藝、現(xiàn)場施工控制和合理養(yǎng)護的結(jié)合，只有做好每一個階段，才能獲得應(yīng)用的成功。它的核心價值（或者說核心目的）是為了控制混凝土裂縫和提升混凝土施工質(zhì)量，至于它應(yīng)用產(chǎn)生的經(jīng)濟效益只是它帶來的附屬效益，在應(yīng)用的過程中，希望大家不要舍本逐末，加強過程控制，這樣才能把產(chǎn)生的附屬效益擴大，觀念的轉(zhuǎn)變比技術(shù)本身更加重要。

前面的論述是筆者在近三年多的施工實踐中的一些思考，在這里進(jìn)行一次論述，限于筆者經(jīng)驗有限，其片面性和在所難免，如有不正確的地方，還望各位同仁、前輩批評指正。

[1] 徐榮年．工程結(jié)構(gòu)裂縫控制——步入“王鐵夢法”及詮補（第一版）[M]．中國建筑工業(yè)出版社，2012,8．

[2] 廉慧珍．求索與感悟——我的論文選評（第一版）[M]．中國建材工業(yè)出版社，2015,6．

[3] 徐有鄰，顧祥林．混凝土結(jié)構(gòu)工程裂縫的判斷與處理（第一版）[M]．中國建筑工業(yè)出版社，2010．

[4] 姜偉，袁勇，柳獻(xiàn)．地下結(jié)構(gòu)中混凝土結(jié)構(gòu)邊界約束效應(yīng)分析[J]．結(jié)構(gòu)工程師，2011, 27(1)∶ 61-65．

[5] 周永祥．以新觀點和新措施對待高性能混凝土——高性能混凝土技術(shù)的幾個問題[J]．工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化．2015(3)∶ 58-62.

[6] 姚燕．高性能混凝土的體積變形及裂縫控制（第一版）[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011．

徐雙全（1988—），男，主要從事工程裂縫控制和混凝土質(zhì)量提升等方面的研究。

［通訊地址］浙江省杭州市錢江新城瑞晶國際大廈 903 中建三局集團有限公司（310000）E-mail: 1636853392@qq.com