跳倉法綜合技術(shù)在超長地下結(jié)構(gòu)裂縫控制的應(yīng)用

王敬東，王 濤（浙江江南工程管理股份有限公司， 浙江 杭州 310007）

0 引 言

隨著國家在基礎(chǔ)設(shè)施方面投入的加大，有更多的工業(yè)與民用建筑（包括建筑物和構(gòu)筑物）等各類大型基礎(chǔ)設(shè)施工程都會(huì)涉及到超長、超大混凝土結(jié)構(gòu)的施工。水泥的水化熱會(huì)引起混凝土澆筑體內(nèi)部溫度劇烈變化，使混凝土澆筑體在早期塑性收縮和混凝土硬化過程中收縮增大，使混凝土澆筑體內(nèi)部的溫度收縮應(yīng)力劇烈變化，導(dǎo)致混凝土澆筑體或構(gòu)件時(shí)有發(fā)生裂縫現(xiàn)象。

如何防止超長大體積混凝土施工中出現(xiàn)有害裂縫，更優(yōu)、更快地完成項(xiàng)目建設(shè)，是這類工程施工的關(guān)鍵技術(shù)問題和難題，一般采取“后澆帶”技術(shù)措施。雖然后澆帶施工能釋放溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，但也帶來了不少的問題。

所謂跳倉法，就是在大體積混凝土工程施工中，在早期溫度收縮應(yīng)力較大階段，將超長的混凝土塊體分為若干小塊體，實(shí)施間隔施工，經(jīng)過短期應(yīng)力釋放，在后期收縮應(yīng)力較小階段，再將若干小塊體連成整體，依靠混凝土抗拉強(qiáng)度抵抗下一階段溫度收縮應(yīng)力的施工方法。即“抗放兼施，先放后抗，以抗為主”的辯證原則。采用跳倉法進(jìn)行混凝土澆筑，能成功解決后澆帶法帶來的一系列問題，有效縮短工期，該法尤其適合地下室工程。

臨平凈水廠工程原設(shè)計(jì)采用“后澆帶”法將底板分成72 塊，后澆帶貫穿底板、墻、中板、頂板。由于地下室體大面廣，隔墻眾多，計(jì)算得出底板后澆帶 3 018 延米，中板、頂板后澆帶均為 3 018 延米，板墻后澆帶總長2 500 余 m。加之對混凝土抗?jié)B要求高，工期緊張，給工程施工帶來很多不便。若采取“跳倉法”施工混凝土，可節(jié)省后期對后澆帶封閉投入的時(shí)間，不僅非常有利于地下室提前進(jìn)行滿水試驗(yàn)工作和展開設(shè)備安裝等各項(xiàng)下道工序施工，而且還解決了“后澆帶”法帶來很多不利問題，可以提前約 1 個(gè)月的時(shí)間。鑒于地下工程環(huán)境條件最適宜于“跳倉法”的工程實(shí)踐，經(jīng)多次研討，決定采用“跳倉法”進(jìn)行該項(xiàng)目超大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工。

跳倉法綜合技術(shù)貫穿于工程設(shè)計(jì)、施工、材料、管理等全過程，本文結(jié)合該項(xiàng)目專項(xiàng)方案的幾次研討論證，介紹超長大體積混凝土結(jié)構(gòu)跳倉法施工的分倉原則、針對性措施和注意事項(xiàng)，從管理的角度總結(jié)跳倉法管控要點(diǎn)，以期對類似工程的現(xiàn)場管理具有一定的借鑒意義。

1 工程概況

臨平凈水廠工程位于杭州市余杭區(qū)東湖南路以西，滬杭高速以南，為地下二層全地埋式污水處理構(gòu)筑物。地下建筑面積 78 343.37 m2，基坑平面尺寸約 143 m×289 m，底板頂至頂板上表面 12.65 m，開挖深度 15.45 m，底板厚1 100 mm，中板厚 120 mm～150 mm，頂板厚 300 mm～600 mm 不等，下層墻板厚 1 000 mm，上層墻板厚為600 mm，內(nèi)隔墻厚多為 300 mm。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁加止水帷幕，內(nèi)設(shè)二道鋼筋混凝土內(nèi)支撐。

工程采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑分 1 100 mm、900 mm兩種，樁距（柱距）7 m～8 m，多為單樁承臺。底板、外墻、頂板采用防水混凝土 C35.P8，局部膜池部位采用C40.P8，其余結(jié)構(gòu)構(gòu)件多為 C30、C35 混凝土。

2 各部位區(qū)塊跳倉劃分

2.1 劃分原則

（1）規(guī)范跳倉法的分倉尺寸和間隔施工時(shí)間要求。

跳倉法施工分倉最大尺寸不宜大于 40 m。相鄰塊混凝土施工的時(shí)間間隔不宜小于 7 d。

（2）本工程根據(jù)現(xiàn)場施工組織與裂縫控制的需要，對底板、墻體、梁板進(jìn)行不同的倉塊劃分。

2.2 底板倉塊劃分及施工順序

地下室底板根據(jù)最后一層土方開挖及基坑減小變形的要求，為減少后澆帶的危害，將原設(shè)計(jì)“后澆帶”法的72 塊合并調(diào)整為 38 個(gè)區(qū)塊。中間大塊，考慮深基坑安全需要，臨邊按小塊劃分跳倉施工。即原設(shè)計(jì)縱向 5 道后澆帶、橫向 11 條后澆帶形成 72 各區(qū)塊，中間區(qū)塊合并調(diào)整后共 38 區(qū)塊，保留原設(shè)計(jì)橫向的 2 條后澆帶，封閉時(shí)間按原設(shè)計(jì)要求，其余均按跳倉法施工，相鄰兩塊混凝土澆筑時(shí)間大于 7 d。

2.3 外墻倉塊劃分原則

為控制裂縫，墻體采取小倉施工，仍按原后澆帶的劃分，劃分成 32 個(gè)倉，除按設(shè)計(jì)單位要求保留 5 條東西向后澆帶之外，其余均跳倉施工，相鄰區(qū)塊 7 d 以后可封閉澆筑。后澆帶仍按原設(shè)計(jì)要求 45 d 后澆筑。

2.4 中板倉塊劃分原則

中板由于受多道縱墻的強(qiáng)烈約束，有較大的開裂風(fēng)險(xiǎn)，為控制裂縫，需要控制樓板的一次性澆筑大小，因此中板仍按原后澆帶區(qū)塊大小劃分為 72 倉。除保留原設(shè)計(jì)縱向5道后澆帶、1 道橫向后澆帶之外，其余均跳倉施工，相鄰區(qū)塊 7 d 以后可封閉澆筑。后澆帶仍按原設(shè)計(jì)要求 45 d后澆筑。

2.5 頂板倉塊劃分原則

地下室頂板區(qū)塊較易劃分，為了施工組織方便，仍按原設(shè)計(jì)后澆帶分塊進(jìn)行分倉，共 72 塊，除按設(shè)計(jì)單位要求預(yù)留 5 條后澆帶外，其余均按跳倉施工，大于 7 d 即可封閉澆筑。

3 采取的針對性措施

3.1 設(shè)計(jì)措施

（1）針對墻板更易出現(xiàn)裂縫、實(shí)踐中養(yǎng)護(hù)措施更難到位，將原設(shè)計(jì)板墻分布筋（間距 150 mm）調(diào)整為細(xì)而密配置，控制在 100 mm～120 mm。

（2）針對墻板更易在底板、樓板受約束部位出現(xiàn)豎向裂縫，由設(shè)計(jì)計(jì)算確定在墻體上下兩端是否增設(shè)暗梁（增加鋼筋）。

3.2 混凝土材料、配合比與制備

混凝土原材料及配合比除嚴(yán)格執(zhí)行 GB 50496—2009《大體積混凝土施工規(guī)范》有關(guān)規(guī)定外，尚可采取以下措施。

（1）混凝土采用 60 d 齡期的強(qiáng)度指標(biāo)，并作為混凝土配合比設(shè)計(jì)、評定及工程驗(yàn)收的依據(jù)。

（2）礦渣水泥發(fā)熱量比普通水泥低，但是早期收縮要大，因此采用普通硅酸鹽水泥；若混凝土有抗?jié)B指標(biāo)要求，則所用水泥的鋁酸三鈣含量不宜大于 8%。

（3）采用“雙摻”技術(shù)，即摻加粉煤灰和高效減水劑。為更有效地防止混凝土裂縫，在實(shí)踐中摻入少量聚丙烯抗裂纖維，混凝土的摻入量為 1.0 kg/m3。采用II級粉煤灰，減少水泥用量，降低水化熱，減緩早強(qiáng)速率，減少混凝土早期裂縫，粉煤灰的摻量為膠凝材料總量的20%～40%；優(yōu)先選用聚羥酸減水劑，不宜摻加早強(qiáng)型減水劑，不得摻加膨脹劑和膨脹劑類外加劑。

（4）選用質(zhì)地堅(jiān)硬、連續(xù)級配、不含雜質(zhì)的非堿活性碎石。石子粒徑宜選用 5 mm～31.5 mm，含泥量不宜大于1%；選用細(xì)度模數(shù)在 2.3～3.0 的中粗砂，級配良好，含泥量不應(yīng)大于 3%，泥塊含量不應(yīng)大于 1%。

（5）盡量減少用水量，混凝土粗骨料用量一般不應(yīng)低于 1 050 kg/m3，據(jù)工藝要求，嚴(yán)控混凝土坍落度和入模溫度。底板混凝土坍落度控制在 12±2 cm，梁板墻混凝土坍落度控制在 12±3 cm。炎熱天氣澆筑混凝土?xí)r，混凝土入模溫度宜控制在 32℃ 以下；冬季澆筑混凝土，混凝土入模溫度不應(yīng)低于 5℃。

3.3 施工措施

（1）跳倉法施工前，掌握氣象情況，并對施工階段大體積混凝土澆筑體的溫度、溫度應(yīng)力及收縮應(yīng)力進(jìn)行測算，確定施工階段澆筑體的溫度峰值、里表溫差及降溫速率的控制指標(biāo)，制定相應(yīng)措施。

（2）底板與外墻、底板與底板施工縫，地下 2 層干濕分區(qū)隔墻施工縫采取鋼板止水帶防水措施。施工縫處采用鋼筋骨架，用鋼沙網(wǎng)封堵混凝土。止水鋼板骨架及鋼板網(wǎng)上、下斷開，保持止水鋼板的連續(xù)貫通。

（3）混凝土澆筑完畢后，應(yīng)盡早進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)且不少于14 d。根據(jù)溫控及監(jiān)測結(jié)果，當(dāng)澆筑體的里表溫差和降溫速率超過有關(guān)規(guī)定，則應(yīng)及時(shí)調(diào)整保溫養(yǎng)護(hù)措施，并制定特殊氣候條件下的施工措施。

3.4 加強(qiáng)技術(shù)管理

施工前對所有施工人員進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)交底，認(rèn)真檢查現(xiàn)場的準(zhǔn)備工作。施工中嚴(yán)格按技術(shù)交底執(zhí)行，落實(shí)崗位責(zé)任制，加強(qiáng)計(jì)量、定時(shí)檢測坍落度、出罐溫度、入模溫度及澆注完畢的混凝土內(nèi)部溫度，及時(shí)處理施工過程中所遇到的問題。

4 實(shí)施中的注意事項(xiàng)

（1）地下結(jié)構(gòu)施工，涉及土方開挖、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工、支護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制等多方面問題，跳倉法施工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)要與其他施工控制問題綜合考慮，以達(dá)到分區(qū)開挖、迅速形成底板這個(gè)最重要的施工控制目標(biāo)，必須做好各項(xiàng)資源統(tǒng)籌。分區(qū)挖土要做臨時(shí)坡位置的坡度設(shè)計(jì)，基坑內(nèi)最后一層土方的分區(qū)開挖，要以該階段實(shí)際變形情況和變形控制要求進(jìn)行安排。

（2）對混凝土配合比的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)室分析工作要做到深入細(xì)致，要取得混凝土收縮性能的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

（3）由于墻板剛度大于中板（中板厚 120 mm～150 mm），應(yīng)重視墻體的分段澆筑設(shè)計(jì)，做好控制墻體收縮裂縫的工作，保證墻體的施工質(zhì)量。

（4）完成地下 2 層結(jié)構(gòu)澆筑施工后，地下 1 層的梁板結(jié)構(gòu)施工可以結(jié)合地下 1 層外墻施工，有序組織分倉分段（因?yàn)槟菚r(shí)分倉分段施工承受相關(guān)條件的約束力），保證混凝土的澆筑施工質(zhì)量。

（5）中板的傳力帶施工要結(jié)合地下 2 層結(jié)構(gòu)的外防水施工迅速地組織實(shí)施，并注意傳力帶強(qiáng)度與外墻剛度的匹配。

（6）由于中板 120 mm 較薄，而頂板為 300 mm 較厚的有梁板，須細(xì)致考慮頂模架的設(shè)計(jì)與施工，可能導(dǎo)致地下 2 層的模架不能拆除。

（7）跳倉施工順序須考慮換撐的要求，支撐模架的流水要求，在涉及后澆帶處第一道支撐已拆除時(shí)，中板后澆帶尚未澆筑，應(yīng)設(shè)置傳力帶（短向）以滿足基坑傳力要求。

（8）隨著分段跳倉施工的不斷進(jìn)行，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行外防水、防水保護(hù)層施工，避免混凝土較長時(shí)間地暴露在空氣中，導(dǎo)致內(nèi)外溫差大而造成裂縫；頂板施工完成后，宜盡快回土覆蓋，避免長期暴露。

（9）實(shí)踐中應(yīng)合理組織，盡量避免過早形成超長結(jié)構(gòu)。

（10）在實(shí)際施工中，既要堅(jiān)持專項(xiàng)方案原則，又要根據(jù)基坑變形、氣象、資源等外界條件，進(jìn)行靈活細(xì)化調(diào)整。

5 跳倉法施工管控要點(diǎn)

5.1 充分理解跳倉法原理

跳倉法是一項(xiàng)綜合技術(shù)，是后澆帶法的改進(jìn)，是利用“抗放兼施、先放后抗、以抗為主”的原理，科學(xué)劃分跳倉塊，采取設(shè)計(jì)、材料、施工、管理綜合措施，有效控制混凝土早期裂縫的一種施工方法。

跳倉法的設(shè)計(jì)和施工應(yīng)符合一定的要求。混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級宜為 C25～C40。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)驗(yàn)算配置控制因溫度和收縮可能產(chǎn)生裂縫的構(gòu)造鋼筋，采取減少超長大體積混凝土結(jié)構(gòu)外部約束的技術(shù)措施，即跳倉法有其應(yīng)用條件，只要把混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行“分塊、跳倉澆筑”，就可以避免混凝土的收縮裂縫，這種對跳倉法的理解是片面和膚淺的。

以 60 d 或 90 d 齡期的強(qiáng)度指標(biāo)作為混凝土配合比設(shè)計(jì)、混凝土強(qiáng)度評定及工程驗(yàn)收的依據(jù)，符合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定；而以 28 d 齡期的混凝土強(qiáng)度作為混凝土強(qiáng)度評定指標(biāo)，則是片面的。

混凝土均質(zhì)性差，抗拉強(qiáng)度低，裂縫控制難度高，因而是耐久性較差。改善混凝土的均質(zhì)性和提高混凝土的抗拉性能，特別是提高混凝土的韌性，是“普通混凝土好好打”的內(nèi)涵，它包含精心設(shè)計(jì)、精心施工和材料供應(yīng)三方面。

設(shè)計(jì)技術(shù)措施配套，完善的方案，科學(xué)合理的分倉，周密的準(zhǔn)備、交底和組織，混凝土原材料質(zhì)量的把控，合理的混凝土配合比，混凝土制備、運(yùn)輸?shù)谋ＷC，保證混凝土質(zhì)量密實(shí)均勻的澆筑，溫升峰值、里表溫差、降溫速率的有效控制和及時(shí)的保溫保濕養(yǎng)護(hù)，重要部位的關(guān)注和特殊天氣情況下的應(yīng)對措施等，每一個(gè)環(huán)節(jié)都環(huán)環(huán)相扣、互相融合，每一步的控制都重要，都不容閃失。

5.2 專項(xiàng)施工方案審查

跳倉法的施工管理，科學(xué)周密的專項(xiàng)施工方案是基礎(chǔ)，管理是根本，落實(shí)是關(guān)鍵。

跳倉法施工應(yīng)編報(bào)專項(xiàng)施工方案，施工方案應(yīng)經(jīng)過討論、論證，并經(jīng)上級和監(jiān)理、業(yè)主審批后才能實(shí)施，實(shí)施中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行到位。

施工方案應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定，施工方法應(yīng)具體、全面，能夠指導(dǎo)施工作業(yè)，還應(yīng)包括超長大體積混凝土結(jié)構(gòu)跳倉法施工溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力的計(jì)算，跳倉格長度的確定，施工階段溫控措施，原材料優(yōu)選、配合比設(shè)計(jì)、制備與運(yùn)輸，混凝土主要施工設(shè)備和現(xiàn)場總平面布置，溫控監(jiān)測設(shè)備和測試布置圖，混凝土澆筑順序和施工進(jìn)度計(jì)劃，混凝土保溫和保濕養(yǎng)護(hù)方法，主要應(yīng)急保障措施（交通堵塞、不利氣候條件下等），特殊部位和特殊氣候條件下的施工措施等。

專項(xiàng)施工方案應(yīng)與挖土、深基坑變形控制、工程進(jìn)度等其他施工控制問題綜合考慮。

5.3 嚴(yán)把原材料關(guān)，嚴(yán)格審查、控制混凝土配合比，保證制備及運(yùn)輸質(zhì)量

應(yīng)考察混凝土生產(chǎn)廠家，選擇實(shí)力強(qiáng)、信譽(yù)好、管理水平高的預(yù)拌混凝土生產(chǎn)單位，水泥、粉煤灰、外加劑的存放環(huán)境須符合有關(guān)規(guī)定，砂料、石料應(yīng)分類分級在有罩棚的庫房存放；試驗(yàn)設(shè)備齊全；施工人員技術(shù)能力強(qiáng)、經(jīng)驗(yàn)豐富。

應(yīng)按相關(guān)規(guī)范、規(guī)程要求，盡早（提前 2 個(gè)月以上）進(jìn)行多組試配確定合理的配合比；在確定混凝土配合比時(shí)，應(yīng)根據(jù)混凝土的絕熱溫升、溫控方案的要求等，提出混凝土制備時(shí)粗細(xì)骨料和拌合用水及入模溫度的技術(shù)措施；高溫、嚴(yán)寒天氣，拌合物運(yùn)輸?shù)幕炷翑嚢柢?、運(yùn)輸車應(yīng)具有防風(fēng)、防曬、防雨和防寒措施。

5.4 混凝土施工過程質(zhì)量控制

施工前應(yīng)完成圖紙會(huì)審，制定關(guān)鍵部位和關(guān)鍵工序的作業(yè)指導(dǎo)書，檢查材料、設(shè)備（含測溫設(shè)備）、人員準(zhǔn)備情況，對接好混凝土生產(chǎn)廠家以保證混凝土連續(xù)供應(yīng)，監(jiān)督做好崗前培訓(xùn)工作，要求明確崗位職責(zé)、責(zé)任到人，落實(shí)技術(shù)交底，遵守交接班制度，盡可能做到信息化管理以提高工效。

大體積混凝土澆筑與普通混凝土有很多不同，混凝土宜從低處開始，沿長邊方向自一端向另一端進(jìn)行，采用整體分層連續(xù)澆筑施工或推移式連續(xù)澆筑施工的方法。

混凝土宜采用三遍抹壓，從初凝開始直至終凝結(jié)束。

若有條件，宜適當(dāng)延長拆模時(shí)間，拆模后應(yīng)采取防寒流、突然降溫和劇烈干燥等措施。

混凝土澆筑后，應(yīng)盡早進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)（澆筑后10 h ～12 h），應(yīng)由專人負(fù)責(zé)做好保溫保濕養(yǎng)護(hù)工作，并做好測試記錄；保溫保濕養(yǎng)護(hù)的持續(xù)時(shí)間不得少于 14 d，應(yīng)經(jīng)常檢查塑料薄膜和覆蓋層的完整情況，保持混凝土表面濕潤。處于嚴(yán)寒季節(jié)，保溫層厚度應(yīng)根據(jù)溫控要求計(jì)算得出。

總之，跳倉法綜合技術(shù)應(yīng)用是設(shè)計(jì)與施工的完美融合，原材料是連接二者的橋梁。在施工過程中，無論是對專項(xiàng)方案的審查、混凝土生產(chǎn)廠家的考察、原材料的把關(guān)、配合比的控制，還是對施工準(zhǔn)備工作的檢查、澆筑質(zhì)量的控制、養(yǎng)護(hù)工作的檢查等，都要以預(yù)控為主，并嚴(yán)格過程控制。只有這樣，才能達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

6 結(jié) 語

目前，臨平凈水廠工程已處于地下 1 層結(jié)構(gòu)施工階段，在施工完成的底板混凝土和墻板混凝土中，除個(gè)別墻板和框架柱部位因表面覆蓋養(yǎng)護(hù)不嚴(yán)密，表皮出現(xiàn)少量細(xì)小淺表收縮裂紋外，未發(fā)現(xiàn)有害裂縫，總體質(zhì)量良好。值得注意的是，由于采用分塊跳倉澆筑的施工技術(shù)，大大簡化了該工程的施工工藝，提高了功效，加快了施工進(jìn)度，降低了工程成本，加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體性能。

跳倉法施工順序頗有規(guī)律，分倉施工有利于超大、超長基坑的安全穩(wěn)定性，即分段分倉開挖，先開挖的完成底板混凝土澆筑，相鄰補(bǔ)倉區(qū)塊未完成開挖（預(yù)留臨時(shí)坡），從而對基坑邊圍護(hù)起到“穩(wěn)腳”作用。7 d 補(bǔ)倉澆筑后，又盡早形成整體，有利于換撐（傳力帶）施工，起到基坑圍護(hù)的支撐作用。

綜上所述，跳倉法施工技術(shù)與傳統(tǒng)的后澆帶法相比，在工業(yè)與民用建筑及各類超大、超長混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用方面具有明顯優(yōu)勢，不僅可以減少結(jié)構(gòu)滲水，而且還能縮短工期，取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。