加密分倉法在雙向超長混凝土梁板施工中的應(yīng)用

孫 強(qiáng) 王西勝 何 坤 劉 鵬

1. 陜西建工第六建設(shè)集團(tuán)有限公司 陜西 咸陽 712000；2. 陜西建工集團(tuán)股份有限公司 陜西 西安 710000

1 工程概況

CEC·咸陽第8.6代薄膜晶體管液晶顯示器件（TFTLCD）項(xiàng)目分為生產(chǎn)區(qū)、動力配套區(qū)、辦公區(qū)。其中ACF主廠房長478 m，寬259 m。工程結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土組合樓板，柱網(wǎng)間距18.6 m×16.8 m。原設(shè)計(jì)在筏板、02板、04板核心區(qū)雙向超長混凝土縱橫向中間一跨位置設(shè)置第1條后澆帶，其余后澆帶按照柱網(wǎng)間距每隔2跨（橫向37.2 m、縱向33.6 m）分別設(shè)置（圖1）。

圖1 后澆帶平面示意

原設(shè)計(jì)在每層鋼結(jié)構(gòu)的 軸北側(cè)和 軸南側(cè)、K軸設(shè)置“艸”字形的合攏帶（圖2），在氣溫（15±2）℃時(shí)合攏。

圖2 合攏帶平面示意

2 施工難點(diǎn)

2.1 施工作業(yè)面大、工期緊

ACF廠房單層面積123 610.8 m2，屬于雙向超長混凝土結(jié)構(gòu)。單層長度大，施工時(shí)必須分段分面完成，各分部分項(xiàng)工程的協(xié)調(diào)與銜接必須做好，每個(gè)環(huán)節(jié)都要有序銜接，方能保證施工質(zhì)量。

2.2 板面厚度大

02板華夫板厚600 mm，04板華夫板厚550 mm。板面厚度大，應(yīng)采取措施避免混凝土收縮、溫度應(yīng)力帶來的板面裂縫。

2.3 質(zhì)量要求高

核心生產(chǎn)區(qū)潔凈等級高，需安裝曝光機(jī)等重大設(shè)備，按功能要求不允許產(chǎn)生裂縫。

3 混凝土開裂機(jī)理分析

3.1 不同板長條件下的溫度應(yīng)力沿長邊方向的分布

為形象觀察溫度應(yīng)力在混凝土板中的分布規(guī)律，圖3給出了不同板長條件下的溫度應(yīng)力沿長邊方向的分布情況。

圖3 溫度應(yīng)力沿長度方向的分布規(guī)律

從圖3中可以看出：隨著長度的增加，板混凝土中最大拉應(yīng)力也隨之增大；混凝土板面中心拉應(yīng)力最大，向邊緣逐漸減??；根據(jù)廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝進(jìn)度，板面混凝土澆筑長度可根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)間距分段澆筑。

3.2 最大拉應(yīng)力與一次澆筑長度之間的關(guān)系

圖4給出了混凝土與模板間摩擦因數(shù)取0.8條件下的混凝土板中最大拉應(yīng)力σ與一次澆筑長度x之間的關(guān)系，其擬合關(guān)系式為：σ=0.036 91x＋0.113 3。

圖4 最大拉應(yīng)力與一次澆筑長度關(guān)系

分析圖4可知：當(dāng)混凝土面板與模板摩擦因數(shù)保持不變時(shí)，混凝土板中最大拉應(yīng)力與一次澆筑長度成正比；澆筑長度越大，板中類似的約束拉應(yīng)力越大。

3.3 溫度應(yīng)力分析

混凝土結(jié)構(gòu)溫差計(jì)算主要包括兩部分：一部分為外界溫度變化引起的溫差，包括季節(jié)溫差、內(nèi)外溫差和日照溫差；另一部分為混凝土收縮而引起的當(dāng)量溫差。

溫度應(yīng)力計(jì)算采用Midas/Gen有限元分析軟件，建立的有限元分析模型如圖5所示，板面縱向應(yīng)力分布如圖6所示。

圖5 有限元分析計(jì)算模型

圖6 板面縱向應(yīng)力分布

根據(jù)上述計(jì)算分析可知，最大應(yīng)力發(fā)生在結(jié)構(gòu)的中部。因此，通過設(shè)置一定數(shù)量的后澆帶、施工縫、伸縮縫，可對超長結(jié)構(gòu)混凝土裂縫起到抑制作用。

4 主要施工技術(shù)及措施

4.1 技術(shù)措施對比研究

4.1.1 跳倉法

以基礎(chǔ)為例進(jìn)行施工模擬，將ACF廠房劃分為A、B、C、D四個(gè)施工區(qū)域（圖7）。

圖7 ACF廠房區(qū)域劃分

ACF廠房基礎(chǔ)階段按照跳倉法施工順序進(jìn)行施工：

1）第一階段施工（圖8）：A1→A3→A5、B2→B4→B6、C1→C3→C5、D2→D4→D6區(qū)域?yàn)榱魉┕ぷ鳂I(yè)面，各工序應(yīng)嚴(yán)格按照順序開展施工，由中線向兩側(cè)依次進(jìn)行。相鄰兩側(cè)區(qū)域作為混凝土結(jié)構(gòu)施工通道。

圖8 跳倉法施工第一階段

2）第二階段施工（圖9）：第二階段施工區(qū)域同樣按照進(jìn)度計(jì)劃流水施工，在作業(yè)面條件允許的情況下，可兩倉同時(shí)施工。但第二階段開始施工時(shí)，不能影響相鄰施工區(qū)域混凝土澆筑。第二階段施工區(qū)域混凝土澆筑時(shí)，施工通道為第一階段施工區(qū)域，必須保證混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)達(dá)到7 d以上且混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%以上，并滿面覆蓋多層板作為混凝土面層成品保護(hù)措施。經(jīng)濟(jì)性分析：可不設(shè)變形縫和后澆帶，并且不加任何膨脹劑，成本較低。

圖9 跳倉法施工第二階段

4.1.2 膨脹加強(qiáng)帶

依據(jù)本工程由中間向兩側(cè)施工的特點(diǎn)，宜采取連續(xù)式膨脹加強(qiáng)帶施工工藝。

從中線分別向兩側(cè)澆筑混凝土，每隔30 m設(shè)膨脹加強(qiáng)帶，膨脹加強(qiáng)帶寬2 m，兩側(cè)固定φ8 mm@100 mm的鋼筋網(wǎng)片，并滿掛密紋鋼絲網(wǎng)片將帶內(nèi)和帶外混凝土分開。膨脹加強(qiáng)帶兩側(cè)采用摻10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）膨脹劑的混凝土，膨脹加強(qiáng)帶采用摻12%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）膨脹劑的混凝土，其帶內(nèi)混凝土強(qiáng)度等級比先澆混凝土等級高一級。

經(jīng)濟(jì)性分析：膨脹加強(qiáng)帶混凝土需摻入適量膨脹劑（如高效混凝土膨脹劑UEA、CEA、AEA、FEA等）且混凝土強(qiáng)度等級需提高一級，成本高。

4.1.3 加密分倉法（后澆帶、施工縫、伸縮縫）

為防止現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于溫度、收縮不均產(chǎn)生有害裂縫，按照設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求，在板、梁相應(yīng)位置留設(shè)臨時(shí)施工縫，將結(jié)構(gòu)暫時(shí)劃分為若干部分，經(jīng)過構(gòu)件內(nèi)部收縮，在若干時(shí)間后再澆筑該施工縫混凝土，將結(jié)構(gòu)連成整體。

鋼結(jié)構(gòu)工程在縱向由中軸向兩側(cè)同時(shí)延伸，在橫向每完成一跨的全部鋼結(jié)構(gòu)后，再向兩側(cè)方向前進(jìn)一跨；土建工程以中軸為界限分為2個(gè)施工區(qū)，并緊跟鋼結(jié)構(gòu)提供的工作面從中間向兩側(cè)進(jìn)行，采取02板華夫板、03板鋼承板上下同時(shí)施工的工藝，如圖10所示。

圖10 分倉法施工流程

加密分倉法可最大限度地利用工作面，且能避免雙向超長混凝土結(jié)構(gòu)由于溫度、收縮不均而產(chǎn)生的有害裂縫。

4.2 技術(shù)措施對比分析

1）跳倉法雖成本較膨脹加強(qiáng)帶、分倉法低，但需增加混凝土的澆筑次數(shù)，不滿足業(yè)主對于關(guān)鍵線路的工期節(jié)點(diǎn)要求。

2）膨脹加強(qiáng)帶可以連續(xù)施工，對超長混凝土結(jié)構(gòu)不用留縫且不開裂，工期相對跳倉法、分倉法可提前，但膨脹加強(qiáng)帶由于其本身的作用原理，在建筑的沉降差控制上存在缺陷，有一定的風(fēng)險(xiǎn)，且膨脹加強(qiáng)帶混凝土需摻入適量膨脹劑，成本較高。

3）加密分倉法（后澆帶、施工縫、伸縮縫）是采取完全“放”的方法來解決大面積鋼筋混凝土收縮應(yīng)力問題，概念較為清晰，多年的工程實(shí)踐也證明了這點(diǎn)。加密分倉法可滿足02板、03板同時(shí)施工的要求，從而大大縮短工期，因此本工程雙向超長混凝土擬采用加密分倉法施工技術(shù)。

5 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

1）后澆帶的寬度和該處的結(jié)構(gòu)梁板及奇氏筒相適應(yīng)，寬度為800 mm，如圖11所示。

圖11 后澆帶示意

2）施工縫設(shè)置在鋼柱及框架梁一側(cè)，如圖12所示。

圖12 施工縫示意

3）伸縮縫由原設(shè)計(jì)鋼承板做分隔，高度同結(jié)構(gòu)樓板，填縫采用厚20 mm擠塑聚苯乙烯板（燃燒等級B1）及厚40 mm高環(huán)氧膠泥面層進(jìn)行封堵，如圖13所示。

圖13 伸縮縫示意

6 雙向超長混凝土分倉布置

6.1 華夫板分倉設(shè)置

1）02板、04板為華夫板，厚度分別為600、550 mm，通過后澆帶、施工縫、合攏帶進(jìn)行分倉。

2）后澆帶：設(shè)置3道縱向后澆帶和10道橫向后澆帶。

3）施工縫：豎向不設(shè)置施工縫，在橫向每2個(gè)相鄰后澆帶中間再增設(shè)1道施工縫。

4）合攏帶：設(shè)置1道縱向合攏帶，2道橫向合攏帶。

6.2 鋼-混凝土組合樓板分倉設(shè)置

1）03板為鋼-混凝土組合樓板，厚度200 mm，通過伸縮縫、合攏帶進(jìn)行分倉。

2）伸縮縫：橫向設(shè)置12道伸縮縫，縱向設(shè)置7道伸縮縫。

3）合攏帶：設(shè)置1道縱向合攏帶，2道橫向合攏帶。

7 結(jié)語

本工程質(zhì)量合格，沒有發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象，且工期縮短了28 d，實(shí)現(xiàn)提前全面移交潔凈包的節(jié)點(diǎn)工期目標(biāo)。加密分倉法施工技術(shù)有效控制了雙向超長混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，提高了混凝土施工質(zhì)量，同時(shí)大大簡化了施工工藝，提高了工效，縮短了施工工期，降低了工程成本，為超長混凝土結(jié)構(gòu)施工和裂縫控制開辟了一個(gè)新途徑[1-9]。