筏板大體積混凝土跳倉法施工技術(shù)研究

陳李超

（云南建投第十三建設(shè)有限公司，云南 昆明 650102）

跳倉法具有高效率、易操作、低造價、垃圾少及環(huán)保等諸多優(yōu)勢，在我國建筑工程筏板大體積混凝土施工中應(yīng)用十分廣泛。通過多個建筑工程的不斷實(shí)踐，我國大多數(shù)建筑項(xiàng)目中對該施工技術(shù)的應(yīng)用已十分純熟，但為了能夠讓建筑行業(yè)更加快速地發(fā)展，還需要對其不斷進(jìn)行研究與優(yōu)化。

1 跳倉法的施工理論與技術(shù)優(yōu)勢

1.1 施工理論

跳倉法是王鐵夢教授提出來的，該施工技術(shù)主要是結(jié)合建筑工程面積大小將筏板大體積混凝土劃分成多個倉塊，然后對其分塊施工。跳倉法施工的關(guān)鍵是“放”跟“抗”，即先降低混凝土內(nèi)部應(yīng)力，之后利用混凝土自身攜帶的極限抗拉強(qiáng)度性能阻止混凝土產(chǎn)生裂縫。

（1）“放”。水泥水化反應(yīng)放熱速度偏快，會使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度在3d內(nèi)達(dá)到最高值，自后逐漸開始下降，7～14d后慢慢與環(huán)境溫度相符。在分割筏板大體積混凝土?xí)r，要根據(jù)施工流程以及施工現(xiàn)場的具體分布情況進(jìn)行，其中緊挨著的混凝土倉塊在澆筑環(huán)節(jié)要相差7d。在此期間，可釋放已經(jīng)澆筑過混凝土的倉塊前期大部分變形所引發(fā)的約束應(yīng)力[1]。等到先澆混凝土初凝過后對其進(jìn)行壓光抹平操作，借此消除混凝土在塑性時期由于大量收縮而出現(xiàn)的裂縫。待所有倉塊都澆筑完畢，需要選取合理科學(xué)的保濕、保溫養(yǎng)護(hù)方式，有效掌控混凝土溫度下降的速度，并通過混凝土的徐變環(huán)節(jié)，減小其溫度應(yīng)力。

（2）“抗”。主要是對水泥的使用量進(jìn)行合理控制，借此加強(qiáng)混凝土自身的抗拉強(qiáng)度。一是優(yōu)化完善配合比例，二是改善提升原材料屬性。比如，骨料級配、粒徑、含泥量等都要進(jìn)行優(yōu)化，以及掌控混凝土入模溫度等措施。當(dāng)后澆混凝土澆筑封倉完畢時，混凝土自身所攜帶的抗拉強(qiáng)度會對后期所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力予以抵抗。在跳倉澆筑的整體流程中，是“先放后抗”，最后是“以抗為主”。

1.2 技術(shù)優(yōu)勢

通過對應(yīng)用了跳倉法的建筑工程實(shí)例的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用跳倉法施工技術(shù)不僅可以將加強(qiáng)筏板大體積混凝土項(xiàng)目的施工效率，而且在實(shí)際應(yīng)用過程中也不用添加膨脹劑、各種纖維材料等外加劑，大大降低了工程造價。將跳倉法施工技術(shù)與后澆帶施工技術(shù)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，后澆帶施工技術(shù)的優(yōu)勢是操作比較常規(guī)、普通，且應(yīng)用范圍廣，缺點(diǎn)是施工工期偏長，而且后澆帶局部操作十分煩瑣，也使得養(yǎng)護(hù)混凝土的時間有所增加，要想連續(xù)不斷施工很困難，極易產(chǎn)生窩工、停工等現(xiàn)象；而且與跳倉法施工技術(shù)對比，后澆帶施工方式的操作性偏弱。反觀跳倉法施工技術(shù)，施工工期短，對現(xiàn)場施工人員、機(jī)械設(shè)備以及建筑材料的安排調(diào)整工作也十分簡便。但是選擇跳倉法施工，對施工建設(shè)團(tuán)隊(duì)的技術(shù)水準(zhǔn)有著比較高和比較嚴(yán)格的要求，而且施工節(jié)奏也偏快。

2 筏板大體積混凝土中跳倉法的分析研究

（1）ANSYS軟件的應(yīng)用。通過ANSYS軟件中單元生死模塊模擬跳倉澆筑施工，同時分割筏板大體積混凝土，并對分割完之后的倉塊編碼；利用生死單元技術(shù)將所有倉塊全部“殺死”后激活第1次澆筑的倉塊；模擬溫度場，直至5～7d后激活剩余倉塊，借此達(dá)到封倉澆筑的目的[2]。由于在澆筑環(huán)節(jié)，各個倉塊之間所產(chǎn)生的影響偏小，因此為了將計算更加簡單化，可假設(shè)在2次澆筑環(huán)節(jié)，倉塊混凝土都是一次性澆筑完成的。

（2）有限元模型的建立。將第1次澆筑倉塊時倉塊之間的相互影響降至最低，并以此為基礎(chǔ)對實(shí)際施工階段中模板施工的簡易性予以充分考慮。將筏板大體積混凝土按其進(jìn)行分倉，紅色區(qū)域表示第一次跳倉施工的倉塊，藍(lán)色區(qū)域代表第二次施工的倉塊，如圖1所示。

圖1 跳倉澆筑有限元分倉模型

（3）溫度場計算。在計算溫度場環(huán)節(jié)，每一個材料的參數(shù)值都與前期所取得數(shù)值相同，2次澆筑時間至少相隔7d。第1次澆筑的倉塊要全方位掌控混凝土側(cè)方溫度，直到第2次澆筑混凝土之前都要設(shè)置保溫板，做好養(yǎng)護(hù)工作?；炷两Y(jié)構(gòu)外側(cè)方位的保溫板應(yīng)在2次澆筑完成后再過1周方可拆除。由于混凝土前期的溫度變動浮動較大，因此在開始的2d內(nèi)要每隔2h計算一次，第3～7天計算間隔時長可改到4h。第2次澆筑完成之后，第8天與第9天依舊是每隔2h進(jìn)行一次計算，之后的5d則是間隔4h核算一次，再之后隔8h核算一次。

（4）溫度場結(jié)果分析。澆筑混凝土環(huán)節(jié)是分2次進(jìn)行的，而且間隔時間相對較長，因此在選擇分析對象時，第1次澆筑可選第1天與第5天的倉塊進(jìn)行分析。第2次澆筑完畢之后，因?yàn)榛炷翜囟葓鲋杏械?次、第2次澆筑的混凝土之間所發(fā)生的相互作用，所以溫度變動十分劇烈，應(yīng)當(dāng)挑選第8天、第10天、第15天、第25天以及第40天的溫度變化趨勢圖表作為主要研究對象?；炷羵}塊第1天溫度變化云圖如圖2所示。由于第1次澆筑的不同倉塊混凝土在澆筑環(huán)節(jié)對相互之間產(chǎn)生的影響較小，幾乎可以忽略不計，因此對其中最為典型的倉塊溫度場進(jìn)行深入分析。從圖2可看出，其在第1天時就已經(jīng)達(dá)到了溫度最高值，而且其溫度梯度是從內(nèi)到外所呈現(xiàn)出來的，當(dāng)水化熱逐步在減少時，混凝土溫度也隨之緩慢下降[3]。在保溫模板與草簾被的雙重作用下，有效控制了混凝土表面溫度下降的速率，同時也降低了混凝土內(nèi)外部溫度的差值，直至第5天溫度梯度維持在16.3℃。通過相關(guān)公式的精確計算得出，應(yīng)用跳倉法，每個倉塊中混凝土溫度梯度都得到了合理的控制，并且混凝土溫度應(yīng)力也僅占極限抗拉強(qiáng)度1.36N/mm2的30%。由此看來，在應(yīng)用了跳倉法之后，混凝土溫度應(yīng)力也得到了很好的控制。到第8天，第2次澆筑的混凝土將多半的水化熱予以釋放，且其溫度為50.1℃，已經(jīng)達(dá)到最大瞬間值，而且還能夠?qū)Φ?次澆筑的混凝土倉塊傳遞一定熱量。眾所周知，在跳倉澆筑環(huán)節(jié)，新老混凝土之間的溫度梯度是產(chǎn)生開裂的重要原因，因?yàn)榈谝淮螡仓幕炷烈呀?jīng)逐步邁入降溫收縮時期，而新澆筑的混凝土的溫度正在急劇升高。通過運(yùn)用公式計算混凝土溫度應(yīng)力所得結(jié)果表明，在第8天新老混凝土的結(jié)合面中溫度應(yīng)力得到了很好的控制，因此不易開裂。并且通過對后續(xù)溫度變化云圖的觀察發(fā)現(xiàn)，到第25天時，新老混凝土的溫度慢慢變得一致，兩者之間的溫度差值也在變小。直至第40天時，混凝土溫度下降的速度變得更加緩慢，并且混凝土內(nèi)部溫度也基本一樣，表層溫度與氣溫也十分接近?；炷恋臏囟葓鲆呀?jīng)穩(wěn)定了下來，溫度梯度也減小了許多。

圖2 第1天溫度變化云圖

3 跳倉法在實(shí)際建筑工程中的運(yùn)用

3.1 工程概況

文章以某城市中大商場項(xiàng)目的建設(shè)為例，對跳倉法的實(shí)例運(yùn)用進(jìn)行簡要探討。該建筑工程整體面積為50萬m2，地下2層，地上5層，東西方向長度為465m，南北總寬度為215m，其中有10個結(jié)構(gòu)分區(qū)，高度為64m；框架結(jié)構(gòu)有一部分是型鋼混凝土梁柱，屋面結(jié)構(gòu)由張弦與網(wǎng)架共同組合完成。該建筑工程選取的是整體筏板基礎(chǔ)，筏板厚度為1m、1.2m，整個筏板基礎(chǔ)是通過鋼筋連接的，沒有設(shè)置后澆帶，應(yīng)用跳倉法進(jìn)行施工。該方式將基礎(chǔ)筏板劃分成44個倉塊，在跳倉或封倉施工環(huán)節(jié)，至少要相隔一個倉塊對混凝土進(jìn)行澆筑。在劃分時，最大倉塊尺寸不可超出40m，而且跳倉時所隔時間至少為7d，封倉的間隔時長控制在7～10d。

3.2 技術(shù)應(yīng)用

（1）原材料的選擇。在選擇原材料時，一定要根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃喙?yīng)狀況以及建筑工程實(shí)際情況選擇。該工程選擇的是C35混凝土和硅酸鹽水泥，其中摻合料有Ⅱ級粉煤灰、濃度35%的FDN-7R外加劑以及S97級礦渣粉。此外，為了確保混凝土坍落度能夠充分滿足施工設(shè)計需求，應(yīng)將膨脹類的添加劑替換成為連續(xù)級配碎石、中砂。

（2）配合比例與攪拌環(huán)節(jié)。將混凝土強(qiáng)度設(shè)為C35，且混凝土中含砂量控制在42.5%、用水量不超過175kg、水膠比最大為0.45、坍落度控制在118～140mm、混凝土初凝時間為8.5h、砂含泥量要≤2.5%。

（3）溫差計算與測量。為了不讓混凝土水化熱溫度高于規(guī)定范圍，工作人員要結(jié)合混凝土拌合比、商品混凝土基本信息，應(yīng)用差分法，以1.8m為單位，準(zhǔn)確計算筏板大體積混凝土理論溫度峰值以及表層溫度[4]。

（4）筏板大體積混凝土跳倉澆筑施工組織。在該建筑工程中，筏板東西長度為465m，南北方向長度為215m，為了減輕南北、東西之間的負(fù)荷，施工人員可根據(jù)挖掘土方的次序，在與倉塊間隔施工設(shè)計需求相符的前提下，設(shè)置跳倉施工縫，即將筏板劃分成44個倉塊；然后對其展開跳倉澆筑，即跳澆法。泵送混凝土，使其在各倉塊澆筑時一次性澆筑完畢，不得出現(xiàn)冷接縫；且臨近的2塊混凝土在澆筑時要間隔至少1周的時間。

（5）施工縫處理和澆筑環(huán)節(jié)。施工縫對筏板大體積混凝土跳倉澆筑質(zhì)量有直接重要的影響。因此，在設(shè)置施工縫時，可通過免拆快易收口網(wǎng)+鋼板止水帶的模式，對混凝土進(jìn)行二次澆筑，讓新老混凝土充分融合，借此降低混凝土施工縫的滲漏概率。

4 結(jié)束語

總而言之，在筏板大體積混凝土中應(yīng)用跳倉法施工技術(shù)，只要遵守該技術(shù)的基本原則與相關(guān)制度，并加強(qiáng)該技術(shù)在實(shí)際施工環(huán)節(jié)的管理與控制，方能保障筏板大體積混凝土的施工質(zhì)量。