大面積高精度混凝土地面施工及質(zhì)量控制
——以青神中學校整體搬遷建設項目體育場地面為例

張學華, 孟靖淇

(中信國安建工集團有限公司，四川成都 610041)

本文以青神中學校整體搬遷建設項目體育場施工為例,針對超大面積混凝土地面施工平整度、坡度、接縫質(zhì)量、裂縫控制4個難點,通過事前預控事中管控等措施,使地面平整度控制到3 mm以內(nèi)，坡度符合大面積排水及運動人體工學要求的良好效果。

1 工程概況

青神中學整體搬遷建設項目是青神縣2019年、2020年人大代表票決的十大民生實事項目，總占地面積約14 hm2。學校按智慧校園、文化校園、綠色校園、共享校園理念進行設計，項目總建筑面積約8.7萬m2，總共13棟樓，建筑總高度21.2 m。項目按功能進行分區(qū)設置，其中辦公及教學區(qū)設有藝術綜合樓、學術報告廳、4棟教學樓、2棟實驗樓；生活區(qū)設有男女生宿舍樓、食堂；運動區(qū)設有體育館、游泳池、看臺(圖1)。其中運動區(qū)的體育館建筑面積10 384.18 m2，地下1層，地上1層；并設置一個標準400 m田徑場、10個標準籃球場、3個羽毛球場、1個網(wǎng)球場、1個橄欖球場、1個50 m×21 m×2 m標準游泳池和一個乒乓球場區(qū)。

圖1 項目整體鳥瞰圖

2 運動區(qū)場地地面施工技術要求及質(zhì)量控制難點

2.1 運動場場地設計要求

青神中學校項目擬建運動場可以承辦省級賽事的體育館，對賽場場地質(zhì)量要求需要嚴格控制，該項目田徑場跑道采用進口預制橡膠卷材，足球比賽場地面層采用人造草坪，球場選用硅PU球場材料鋪設。對于大面的田徑場和高品預制面層的基層的混凝土地面的平整度、坡度及裂縫控制有嚴格的要求，該項目設計要求有：

(1)強度:需達建筑混凝土 C25 或以上強度。

(2)平整度為 3 m，直尺誤差不大于3 mm。

(3)排水坡度(跑道:橫向坡度不得大于10‰,縱向坡度不得大于 1‰)，田徑場按圖2要求設置。

圖2 田徑場排水分區(qū)及排水溝布置

(4)各場地結構構造做法見圖3。

2.2 質(zhì)量控制重點和難點分析

(1)因該項目運動場地原地面均為農(nóng)田或樹林，地表為粉土層，滯水較豐沛，回填高度0.8～1.5 m，設計要求壓實系數(shù)大于0.93。原地表處理和回填夯實難度較大，容易形成“彈簧土”和無法保證壓實系數(shù)的要求。

(2)項目田徑場面積10 053 m2， 跑道4 823 m2，混凝土地面面積大，排水坡度構造多樣，混凝土厚度僅70 mm,混凝土地面的標高、平整度、厚度及精準找坡施工質(zhì)量控制難度較大。同時，混凝土地面常規(guī)施工工藝的局限性、混凝土收縮不均勻存在較大的地面開裂風險，且人工施工水平有限，要保證高精平度施工難度非常大。

(3)按項目進展情況，施工季節(jié)均在8～10月，正處于多雨季節(jié)，混凝土地面基層較為潮濕，這樣大面積的混凝土地面在潮濕的基層施工，后期存在地面鼓包空裂風險。

3 施工方案比選

為了保證運動場地面質(zhì)量，滿足體育館為比賽場地提供高質(zhì)量的地面基層。結合項目現(xiàn)場實際情況和施工經(jīng)驗，大面積、高精度的混凝土地面施工，主要是基層回填土的壓實度和基層混凝土地面施工質(zhì)量是控制重點。針對這2個關鍵工序，對施工方案進行了比選。

3.1 傳統(tǒng)施工工藝

“分層回填+挖掘機找平+20 t振動壓路機夯實+傳統(tǒng)跳倉澆筑”施工工藝。

該傳統(tǒng)施工工藝，能基本滿足小面積球場、條形跑道的施工，能充分利用現(xiàn)場資源和設備，降低施工成本。但對本項目來說，有幾個明顯缺點:

(1)場內(nèi)有2個部位因回填深度高達到4 m為前期回填區(qū)域，壓路機工作深度無法滿足要求。

(2)項目田徑場面積10 053 m2，基層混凝土厚度為70 mm,采用挖掘機找平無法保證基層混凝土下層回填碎石層的表面平整度，造成混凝土層的有效厚度偏差較大。

(3)整個體育場，特別是田徑場匯水面積大，排水坡度較復雜，混凝土表面平整度要求較高，采用傳統(tǒng)工藝由人工施工是無法滿足精度、地面平整度、多維度坡度的設計要求。

3.2 新的施工工藝

“分層回填+平地機找平+20 t振動壓路機(局部強夯)夯實+混凝土激光整平機澆筑”施工工藝。

利用該施工藝，較傳統(tǒng)施工方案，解決了深回填區(qū)的地基夯實問題，也保證了基層碎石層表面平整度，更重要的是混凝土基層的平整度、精準找坡及密實度等高標準要求，該工藝有幾個優(yōu)點。

3.2.1 平整度誤差小

混凝土激光整平機，采用激光對點，整塊地面只需一個基準點標高，可減少因多個基準點之間所引起的誤差。激光發(fā)射器獨立布置，混凝土地面標高始終以激光發(fā)射器發(fā)射出的旋轉(zhuǎn)光束構成的平面為控制，只要激光發(fā)射器不受擾動，無論混凝土激光整平機走到哪里，都能確保攤鋪后的地面整體上的標高不受影響，從而保證整個地面的水平度和平整度?；炷良す庹綑C由激光測控系統(tǒng)實時控制標高，找平不需要拉控制線，中間也不需要支側模板來控制地面標高，從而避免了施工過程中因模板(槽鋼)的振動而帶來的標高誤差，也減少了傳統(tǒng)人工分塊支模所引起的標高誤差。

3.2.2 地面更密實均勻

在對混凝土進行整平時，混凝土激光整平機始終是勻速行駛的施工狀態(tài)，以3 000次/min 的高頻振動器，讓整平頭振動板產(chǎn)生均勻的高頻振搗，使得混凝土地面更密實均勻。

3.2.3 激光整平機施工工效高。

地坪混凝土激光整平機(圖4)，應用于大面積混凝土地面施工，作業(yè)功效大大提高，6 名工人組成施工班組，每1 h可完成 200 m2的鋪筑工作，平均單班可完成1 500～2 500 m2，特別適合工期要求緊、鋪筑面積大、質(zhì)量要求高的工程項目。在大面積混凝土地面施工中，傳統(tǒng)工藝的人工施工，班組人數(shù)由 15 名組成，單班完成工作量約在 700 m2右。

圖4 混凝土激光整平機

3.2.4 自動化程度高，勞動強度小，節(jié)省模板、槽鋼，減少人工投入

混凝土激光整平機，應用于混凝土地面施工，使繁重的體力勞動變?yōu)橛脵C械攤鋪、振搗、找平、提漿、抹面，使操作人員大幅度減少，同時大大減輕了勞動強度。大面積分塊一次性鋪筑施工的實現(xiàn)，使分塊中間不需要支模，在減少支模板、槽鋼的同時，也進一步減少了施工工序，加快了施工進度。

經(jīng)對方案論證比選，本項目擬采用紅外線控制標高及平整度，以平地機、磨光機等機械化施工的工藝，控制和減小各項施工質(zhì)量偏差。

4 施工質(zhì)量控制要點

4.1 運動場設計要求

基層混凝土強度需達建筑C25或以上，平整度為3 m，直尺誤差不大于3 mm。排水坡度(跑道：橫向坡度不得大于10‰，縱向坡度不得大于1‰)?；炷翝仓蟊仨殲⑺B(yǎng)護不少于7天，總養(yǎng)護期不少于28天。澆筑混凝土時不要在混凝土表面拋灑水泥灰收光，應在原漿上收光。平整度、坡度、強度的合格率需均達90%以上?；A外觀，表面均勻結實無明顯壓路痕跡，平整無裂紋，無爛邊推擠、松散、波浪、麻面，接縫平順光滑，不得有阻水現(xiàn)象。各部位具體做法見圖5。

圖5 各場地結構構造現(xiàn)場做法

4.2 混凝土地面施工工藝流程

混凝土地面施工工藝流程見圖6。

圖6 混凝土地面施工工藝流程

4.2.1 地面基礎施工

(1)地表處理：為加強土基的密實度，針對項目原地表地質(zhì)情況，先清理青苗、樹木、樹根、表面各種有機物及松軟地表土，清理后進行土基整平，采用18～30 t壓路機進行碾壓。并對軟弱地基進行換填處理，對局部深回填區(qū)域采用強夯處理，強夯的影響深度不小于8 m，強夯的范圍根據(jù)現(xiàn)場探測及地勘報告進行精確定位，禁止因強夯擾動原有地基，確保原有地基的承載力。

(2)地基回填：本項目體育場土方回填高度約1～2 m,基于原地貌為種植用地，為保證回填質(zhì)量，擬采用紅砂巖進行分層回填，并用振動壓路機分層壓實，分層厚度控制為600～1 500 mm,碾壓6～8遍，巖土粒徑不得大于回填每層厚度的3/4。碾壓時，輪(夯)跡應相互搭接，防止漏壓或漏夯。由于該項目場地長寬比較大，回填土分段進行。每層接縫處作成斜坡形，碾跡重疊0.5～1.0 m左右，上下層錯縫距離不小于1 m?；靥钔撩繉佣紤獪y定夯實后的干土質(zhì)量密度，符合設計要求后才能鋪攤上層土(圖7)?；靥钸^程中，重點控制土石方的含水率，避開雨天施工以保證回填土的質(zhì)量。

圖7 土方回填夯實

(3)級配砂石、碎石墊層：分層鋪筑級配砂石及碎石墊層前，用平地機對基礎進行整平，達到設計要求高程，表面平整度控制15 mm、標高±20 mm范圍內(nèi)。鋪筑級配砂石的厚度為15 cm，采用6～10 t的壓路機碾壓。鋪筑的砂石應級配均勻。如發(fā)現(xiàn)砂窩或石子成堆現(xiàn)象，應將該處砂子或石子挖出，分別填入級配好的砂石。

(4)灑水：鋪筑級配砂石在夯實碾壓前，應根據(jù)其干濕程度和氣候條件，適當?shù)貫⑺员３稚笆淖罴押?，一般?%～l2%。

(5) 夯實或碾壓；夯實或碾壓的遍數(shù)，由現(xiàn)場試驗確定。采用壓路機往復碾壓，一般碾壓不少于4遍，其輪距搭接不小于50 cm。邊緣和轉(zhuǎn)角處應用人工或蛙式打夯機補夯密實。

(6)找平和驗收：施工時應分層找平，夯壓密實，并應設置純砂檢查點，用200 cm3的環(huán)刀取樣；測定干砂的質(zhì)量密度。下層密實度合格后，方可進行上層施工。用貫入法測定質(zhì)量時，用貫入儀、鋼筋或鋼叉等以貫入度進行檢查，小于試驗所確定的貫入度為合格。輪跡深度不得高于5 mm，密實度達到98%后，再進行下一步施工。

4.2.2 基層透氣管施工

基層設置透氣管，是保證大面積混凝土地面工程不因基層潮濕形成鼓包開裂采取的技術措施，其施工要求有：

(1)基層透氣管采用φ50 mm PVC，長度為500 mm,管周邊用電鉆打孔，孔徑φ6@40 mm,采用梅花型布置(圖8)。

圖8 φ50 mm PVC排氣管

(2)混凝土地面澆筑前，埋設透氣管。透氣管第一排距排水溝5 m開始設置，進行縱橫向設置間距為15 m，埋入地面基層深度為400 mm,上口外露100 mm，待混凝土地面施工完成后，采用切割機對多余部位進行切除，與混凝土地面齊平(圖9)。

圖9 地面排氣管成型

4.2.3 混凝土地面施工

(1)該項目運動場混凝土地面，采用商品混凝土，利用混凝土激光整平機進行配合施工，紅外線激光控制標高及平整度，在施工前將激光發(fā)射器架設在施工區(qū)域外圍，并使得混凝土激光整平機在施工區(qū)域內(nèi)均能收到激光發(fā)射器發(fā)射出的旋轉(zhuǎn)光束，通過接收到的紅外線實時通過整平機的振動梁調(diào)整混凝土地面的標高，從而保證整個地面的水平度和平整度。激光發(fā)射器架設好后嚴禁擾動，并且實時檢查，避免因激光發(fā)射器架設導致的錯誤(圖10)。

圖10 紅外線激光整平機

(2)由于運動場面積較大，混凝土地面沿比賽場地短邊方向施工，每攤鋪寬度為10 m。因混凝土地面厚度較薄，為防止擾動基層的碎石層，保證混凝土地面的有效厚度，澆筑區(qū)域采用機動三輪車倒運商品混凝土到作業(yè)面，用激光攤鋪整平機攤平，混凝土激光整平機始終保持勻速行駛的施工狀態(tài)，以4 000次/min的高頻振動器，讓整平頭振動板產(chǎn)生均勻的高頻振搗，確?；炷恋拿軐嵍燃捌秸取Ｔ诨炷脸跄跋炔捎民{駛型抹平機提漿、壓實、抹平；在混凝土終凝前，再采用機械磨光機進行表面抹光，邊角位置及個別機械無法收光部位人工用鐵抹子壓光。

(3)混凝土地面澆筑完成12 h內(nèi)進灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不得少于7天。由于該地面施工時間為10月，氣溫適宜，養(yǎng)護期間保證地面表面濕潤即可，不采用大面積塑料布履蓋養(yǎng)護?；炷翉姸任催_到 1.2 MPa前不得在其上踩踏或存放其他材料。

(4)混凝土地面切縫：混凝土地面澆筑完成12 h以后，其強度達到 1.2 MPa時，及時完成切縫工序。切縫采用路面切割機施工，其間距按6 m×6 m縱橫向設置。施工時先切短向，再切長向，防止開裂。施工縫位置提前設計，與切縫位置重合。

(5)其他質(zhì)量措制注意事項：①添加緩凝劑防止冷縫：該項目施工于秋冬季，氣溫適宜，但短邊長度約 68 m，接縫處容易形成冷縫，在商品混凝土中添加高效緩凝劑，初凝時間控制在 6 h 以上，保證臨時施工縫接槎質(zhì)量；②加強混凝土振搗減小收縮，要求混凝土工長旁站管理，激光攤鋪整平機應勻速行駛，不得忽快忽慢，確何混凝土地面更密實均勻。

5 結束語

學校作為當?shù)氐拈T面，表觀以及質(zhì)量是必須嚴格控制追求完美的，體育館更是青神中學校項目的建設亮點工程(圖11)。如今作為比賽場地基層的混凝土地面施工工藝也日漸成熟，為了保證大面積混凝土地面施工質(zhì)量，本項目根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況，做好前期的準備和技術策劃工作，制定切實可行的施工方案，以此保證體育館大面積混凝土地面的施工質(zhì)量，實現(xiàn)機械化大面積混凝土地面施工。

圖11 施工效果