地下箱體超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)混凝土裂縫控制技術(shù)

全自洋,楊威，黃小軍

（中交第二航務(wù)工程局有限公司，武漢 430040）

1 引言

隨著城市化的不斷推進(jìn)，中心城區(qū)土地資源日益緊缺，向地下尋求發(fā)展成為解決這一矛盾的有效途徑。城市地鐵、地下商場(chǎng)、停車場(chǎng)、地下污水處理廠等地下空間開發(fā)利用技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，可契合城市發(fā)展需求，拓展城市立體空間。

隨著地下建筑的不斷涌現(xiàn)，墻體開裂、滲水等質(zhì)量通病也隨之而來，尤其是地鐵車站、地下水廠、大型房建地下室等地下超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)混凝土的開裂滲漏情況更為突出。如何解決地下超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)混凝土開裂問題成為地下建筑領(lǐng)域普遍面臨的共性問題。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于地下超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)裂縫控制方法主要有跳倉(cāng)法、變形縫、后澆帶、膨脹加強(qiáng)帶、無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)等[1]，每種方法都有其適用性和局限性，需結(jié)合工程實(shí)際情況，對(duì)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、工期等因素進(jìn)行綜合比選，選擇最適宜的裂縫控制技術(shù)。

2 工程概況

葛華污水處理廠三期工程采用EPC 工程總承包模式，建設(shè)規(guī)模4×104t/d，主體工藝為人造坡地式地下污水處理廠改良型AAO 工藝。

地下箱體作為地下污水處理廠廠區(qū)建設(shè)的核心部分，為雙層加蓋結(jié)構(gòu)，底板、中板、頂板均采用整板結(jié)構(gòu)，平面尺寸為164.4 m×87.4 m，結(jié)構(gòu)高度17.3 m。

3 技術(shù)特點(diǎn)及難點(diǎn)

1）地下箱體長(zhǎng)164.4 m，為超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)，易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫，需從設(shè)計(jì)、施工等方面共同采取措施抑制裂縫的產(chǎn)生。

2）箱體采用整底板基礎(chǔ)，底板因工藝要求各區(qū)標(biāo)高相差較大。

3）底板厚1 m、1.5 m，為大體積混凝土，易產(chǎn)生溫度裂縫。

4）箱體1 層為水處理層，最大埋深9.3 m，且多為薄壁高墻結(jié)構(gòu)，混凝土抗?jié)B防裂質(zhì)量要求高。

5）箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且有征遷影響，土建施工要求4 個(gè)月內(nèi)完工，項(xiàng)目工期異常緊張。

4 抗?jié)B防裂技術(shù)比選

超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)混凝土的防裂技術(shù)大多是通過將結(jié)構(gòu)“化長(zhǎng)為短”，從而減少結(jié)構(gòu)的收縮變形，避免混凝土裂縫的產(chǎn)生[2]。

每種裂縫控制技術(shù)都有一定的適用性，通過對(duì)表1 中幾種方案進(jìn)行比選，選擇最契合地下箱體的裂縫控制措施。

表1 裂縫控制方案比選

地下箱體為污水處理構(gòu)筑物，池內(nèi)常年保持高水壓，對(duì)結(jié)構(gòu)抗裂防滲質(zhì)量要求極高。幾種方案分析如下：

方案一：本項(xiàng)目由于征遷問題，地下箱體只能自北向南逐步施工，無法全面鋪開，不能發(fā)揮大面積跳倉(cāng)法的工期優(yōu)勢(shì)；且跳倉(cāng)法相鄰板塊間無特殊措施，后澆板塊難以抵抗前期收縮變形，易在接縫處產(chǎn)生收縮裂縫，形成滲水通道。

方案二：變形縫在大型池體中應(yīng)用也比較廣泛，此前曾在地上污水處理廠工程1.5×104m2的大型生物反應(yīng)池中有過應(yīng)用，整體效果較好；但有2 條變形縫處中埋橡膠止水帶后期出現(xiàn)開裂，采用常規(guī)方法修復(fù)效果不佳，必須停止運(yùn)營(yíng)，從迎水面進(jìn)行多重加固方可達(dá)到修復(fù)效果，給維保工作帶來了極大的不便。變形縫實(shí)施效果與現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量息息相關(guān)，若施工不當(dāng)，極易造成滲漏隱患[3]。

方案三：由于項(xiàng)目整個(gè)土建施工必須在4 個(gè)月內(nèi)完成，工期異常緊張，后澆帶須在42 d 后方可澆筑，對(duì)工期方面極為不利；且地下箱體為雙層加蓋結(jié)構(gòu)，后期再在箱體內(nèi)進(jìn)行后澆帶施工，實(shí)施極為困難，對(duì)設(shè)備及管線安裝也造成很大的影響。

方案四：后澆式膨脹加強(qiáng)帶原理及做法與常規(guī)后澆帶類似。連續(xù)式及間歇式膨脹加強(qiáng)帶對(duì)工期幾無影響，且整體采用補(bǔ)償收縮混凝土，可有效抑制大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生；膨脹加強(qiáng)帶處采用高標(biāo)號(hào)補(bǔ)償收縮混凝土填充、增設(shè)附加鋼筋，可避免接縫處混凝土收縮形成滲水通道，并增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛性，防止加強(qiáng)帶處形成薄弱區(qū)域。

方案五：無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)側(cè)重于抑制后長(zhǎng)期混凝土裂縫的產(chǎn)生，主要適用于少數(shù)極為重要的構(gòu)筑物；而常規(guī)構(gòu)筑物主要是采取措施抑制前中期混凝土裂縫，后期利用混凝土自身抗拉強(qiáng)度抵抗收縮應(yīng)力。無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)一般需分段施工、分段張拉，類似于后澆帶；建設(shè)成本相對(duì)較高，且預(yù)應(yīng)力張拉須在結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可實(shí)施，不適宜本項(xiàng)目的建設(shè)。

綜上所述，最適宜于本項(xiàng)目地下箱體建設(shè)的裂縫控制方案是膨脹加強(qiáng)帶技術(shù)。

5 膨脹加強(qiáng)帶施工

5.1 膨脹加強(qiáng)帶分區(qū)設(shè)計(jì)

根據(jù)規(guī)范間距要求，結(jié)合地下箱體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、平面位置、內(nèi)部高差、應(yīng)力分布，設(shè)置4 條東西向膨脹加強(qiáng)帶和2 條南北向膨脹加強(qiáng)帶，將箱體劃分為15 個(gè)板塊，單個(gè)板塊面積約1 000 m2，如圖1 所示。

圖1 膨脹加強(qiáng)帶分區(qū)圖（單位：mm）

5.2 膨脹加強(qiáng)帶形式選用

膨脹加強(qiáng)帶有后澆式、間歇式、連續(xù)式3 種形式，需根據(jù)結(jié)構(gòu)的類別、長(zhǎng)度、厚度等進(jìn)行選擇。

后澆式加強(qiáng)帶與常規(guī)后澆帶做法類似；間歇式膨脹加強(qiáng)帶是先澆一側(cè)混凝土，形成施工縫，待具備條件后再同時(shí)澆筑膨脹加強(qiáng)帶及另一側(cè)混凝土；連續(xù)式膨脹加強(qiáng)帶是將膨脹加強(qiáng)帶與其兩側(cè)混凝土一同澆筑，不再留設(shè)施工縫，節(jié)省施工時(shí)間。

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，箱體基底為粉質(zhì)黏土層，土質(zhì)均勻、承載力較高，整體采用筏板基礎(chǔ)可不考慮不均勻沉降的影響。為便于施工、加快工期，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用連續(xù)式和間歇式2 種形式。如1#和2#板塊標(biāo)高基本相同，采用連續(xù)式膨脹加強(qiáng)帶，加快施工進(jìn)度（見圖2）；2#、3#板塊由于標(biāo)高不同，一次澆筑難度大，采用間歇式膨脹加強(qiáng)帶，接縫處設(shè)置止水鋼板和雙層密目鋼絲網(wǎng)（見圖3）。

圖2 連續(xù)式膨脹加強(qiáng)帶（單位：mm）

圖3 間歇式膨脹加強(qiáng)帶（單位：mm）

5.3 膨脹加強(qiáng)帶構(gòu)造措施

本工程底板厚度為1 000 mm、1 500 mm，加強(qiáng)帶處模板均采用雙層密目鋼絲網(wǎng)，連續(xù)澆筑時(shí)，加強(qiáng)帶處不設(shè)止水鋼板；非連續(xù)澆筑時(shí)，考慮到止水要求及接縫，在加強(qiáng)帶中部設(shè)置止水鋼板[4]。

底板的膨脹加強(qiáng)帶鋼絲網(wǎng)采用粗鋼筋骨架進(jìn)行支撐加固，底部采用砂漿封堵固定，上部采用收口木方進(jìn)行擋漿（見圖4）。

圖4 間歇式膨脹加強(qiáng)帶施工構(gòu)造（單位：mm）

6 結(jié)語(yǔ)

超長(zhǎng)大面積結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)體量大，容易出現(xiàn)混凝土開裂的質(zhì)量通病，尤其對(duì)于水處理構(gòu)筑物，極易造成池體滲漏和質(zhì)量隱患。

針對(duì)葛華污水處理廠三期工程地下箱體超長(zhǎng)大面積混凝土的特點(diǎn)，經(jīng)過綜合比選，采用膨脹加強(qiáng)帶無縫施工技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格的施工管控，箱體結(jié)構(gòu)未有可見裂縫產(chǎn)生，在質(zhì)量、工期、成本、后期運(yùn)維等方面取得了良好的效果，可為同類超長(zhǎng)混凝土無縫結(jié)構(gòu)提供一定的借鑒。