地下室顶板超长无缝施工技术方案

地下室顶板 超长无缝施工技术方案

王浩

天津华汇工程建筑设计有限公司，天津 300000

摘要：建筑结构中，为了解决混凝土收缩和早期沉降不均匀带来的结构开裂等问题，多采用后浇带的施工方法。近年来，无缝少缝技术措施不断涌现。本文从理论到技术措施，介绍了一种超长结构无缝施工的技术方案。

关键词：土木工程；结构方案；超长无缝施工技术

1.前言

一般建筑（特别是结构复杂的建筑），为了解决混凝土收缩（其早期收缩值最大）和早期沉降不均匀带来的结构开裂等问题，多采用后浇带的施工方法，即将基础和上部结构全部预先断开，留一条后浇式区域并停滞一段时间不浇注混凝土（钢筋必须连续，沉降后浇带除外），待大部分早期变形形成的应力释放完并基本稳定后再用膨胀混凝土填缝，形成整体结构，以抗衡残余的收缩应力。后浇带是一种“抗放兼施、以放为主”的设计工艺，这种设计思路明确，已列入规范而被广泛采用。

大量工程实践证明，留缝并不能较好地解决混凝土构筑物的开裂问题。自上世纪九十年代初开始，中国建筑材料科学研究院在多年的技术研究基础上，提出了使用补偿收缩混凝土《超长钢筋混凝土结构无缝设计施工方法》专利技术。二十多年以来，大量的工程实践表明：使用补偿收缩混凝土技术是解决这个问题的有效技术措施。

2. 理论基础

2.1无缝设计的理论依据：应力分析

“无缝设计”是相对的，根据工程结构具体情况，可无缝或少缝。这里的“缝”指的是释放收缩应力的后浇带或永久伸缩缝，不包括沉降缝。其设计思路是“抗放兼施，以抗为主”。即以掺防腐阻锈型抗裂防水剂的补偿收缩混凝土作为结构材料，其在水化硬化过程中产生膨胀作用，该膨胀由于受到钢筋和邻位的约束，能在结构中建立一定的预压应力δc，由此来抵抗收缩变形时产生的拉应力，防止混凝土开裂。必须指出，钢筋或邻位的约束（或限制）对于补偿收缩混凝土而言是至关重要的因素。

补偿收缩混凝土用于超长结构无缝施工，其限制膨胀（ε2）设计和设定非常重要。ε2偏小则补偿收缩能力不足，无缝施工难以实现；ε2过大，对混凝土强度有明显影响。经大量试验研究与工程实践证明，替代混凝土中的胶凝材料，对强度无影响，限制膨胀率适宜，ε2＝（2.0～3.0）×10-4，在配筋率μ＝0.2%～0.10%的条件下，可在结构中建立0.2～0.7MPa预压应力，这一预压应力值可以抵消混凝土在硬化过程中因温度和干缩产生的拉应力，从而防止混凝土收缩开裂，或把裂缝控制在无害裂缝范围内（小于0.2mm）。基于这一“抗”的原理，采用后浇缝的间距延长至60m是安全的，比规范20～40m增加一倍左右。这是无缝设计概念中的“少缝”含义，已成功应用于结构设计中。

2.2无缝设计的理论依据：应变分析

根据我国著名的水泥混凝土专家，中国工程院院士吴中伟教授关于补偿收缩混凝土的基本理论和观点，防止混凝土开裂，有如下判据：

│ε2－（St＋Sd－CT）│≤SK （1）

式中ε2—— 限制膨胀率；

St —— 冷缩率；

Sd —— 干缩率；

CT —— 受拉徐变率，徐变CT对补偿收缩防止开裂是有利因素；

SK —— 极限延伸率。

满足上述判据，就不必设伸缩缝，否则应设伸缩缝。当不掺时，规范规定约30m设一道伸缩缝，以避免收缩应力从自由端沿长向积累，引起中段开裂。

我国著名的裂缝专家王铁梦教授通过对结构物应力—应变分析与计算，求得了平均伸缩缝间距（或裂缝间距），计算公式如下。

详见（《工程结构裂缝控制》一书）

［L］＝1.5 arcosh|αT|/（|αT|－Sk） （2）

式中H —— 底板厚度或侧墙高度（mm）；

E —— 混凝土弹性模量（MPa）；

Cx —— 基础的水平阻力系数N／mm3，配筋混凝土1.0×1.5N／mm3；

α —— 混凝土的线性膨胀系数，取1.0×10－5；

T —— 为综合温差，

普通混凝土T＝T1＋T2，补偿收缩混凝土T＝T1＋T2－T3（T1—混凝土因水泥水化热而引起的温升值；T2—混凝土的收缩当量温差；T3—补偿收缩混凝土的膨胀当量温差）；

│αT│——约束体与被约束体的相对自由温差变形（mm）；

SK——混凝土的极限拉伸值；

arcosh——双曲余弦函数的反函数。

该公式是用极限变形计算伸缩缝间距。这表明王铁梦的裂缝间距计算公式在极限状态下其本质同吴中伟的防止混凝土开裂的判据公式完全一致。由上式可见，温差或收缩很重要，一般总是│αT│大于SK。它们的差距越大，伸缩缝间距越小；差距越小，伸缩缝间距越大。如设法使约束程度下降，即可增大伸缩缝的间距。如│αT│ SK，则L ∞，即在理论上建筑物任意长度均可取消伸缩缝。这就需要降低温差或减小混凝土收缩，提高混凝土的极限拉伸SK。然而，提高混凝土的SK是十分困难的，只有设法降低混凝土的水化热和收缩，即控制裂缝原则是│αT│≤SK，这是“抗”的办法。工程实践表明，在混凝土中掺入适量的，由于混凝土的膨胀可补偿混凝土的冷缩和干缩，可显著地减少│αT│，从而可延长伸缩缝的间距。

2. 膨胀加强带的设计要求

3.1膨胀加强带基本规定

《补偿收缩混凝土应用技术规程》规定，膨胀加强带的设置可按照常规后浇带的设置原则进行，膨胀加强带一般设在原设计留有后浇带的部位，收缩应力比较集中，需要采用自应力大的补偿收缩混凝土对两侧混凝土进行强化补偿。膨胀加强带的宽度2米，并应在其两侧用密孔钢丝网将带内混凝土与带外混凝土分开。墙体在与底板膨胀加强带相对应的位置上设置一条膨胀加强带，膨胀加强带保持贯通。

根据GB50119-2003，当用于补偿收缩混凝土时，强度等级不低于25.0Mpa，用于填充混凝土时，不低于30.0Mpa。由于后浇带和膨胀加强带的部位一般应力比较大，故用于后浇带和膨胀加强带的混凝土设计强度等级应比两侧混凝土提高一个等级。

3.2膨胀加强带膨胀率设计要求

为了保证工程质量，《补偿收缩混凝土应用技术规程》 JGJ/T178 -2009 规定 ，结合本工程设计要求，本工程地下室底板、顶板及侧墙混凝土中均掺加膨胀剂，掺量为总胶凝材料剂量的8-10%；带内掺量为10-12%（占总胶凝材料）。

2. 混凝土浇筑

（1）混凝土自搅拌机中卸出后，应及时运到浇筑地点，持续时间不能超过初凝时间。在运输过程中，要防止混凝土离析、泌水、坍落度变化过大以及产生初凝等现象。如混凝土运到浇筑地点有离析现象时，必须在浇灌前进行二次拌合。

（2）施工现场严禁向混凝土罐车及泵槽内加水。施工过程应随时与混凝土公司调度协调，确保施工现场不压车。如遇特殊情况导致混凝土坍落度不能满足泵送要求时，应由混凝土公司试验室派出技术人员现场处理。

（3）补偿收缩混凝土振捣必须密实，不能漏振、欠振、也不可过振。开动振动棒后，握住振捣棒上端的软轴胶管，快速插入混凝土内部，做到快插慢拔，振捣时，振动棒上下略为抽动，振捣时间为20-30秒，但以混凝土面不再出现气泡、不再显著下沉、表面泛浆和表面形成水平面为准

（4）超长板式结构采用膨胀加强带取代后浇带时，应根据所选膨胀加强带的结构形式，按规定顺序浇筑，膨胀加强带浇筑前，应将先浇筑的混凝土表面清洁干净，并充分润湿。

（5）底板混凝土浇筑完毕，在混凝土终凝前必须用木抹刀或铁抹刀搓压混凝土表面，以防止混凝土表面出现裂缝（主要是沉降裂缝、塑性收缩裂缝和表面失水干缩裂缝），抹压共2-3遍。混凝土原浆收面后，应立即进行养护。

（6）墙体混凝土浇筑时，混凝土下料点应分散布置，循环推进，连续进行。避免混凝土自然流淌面过长，混凝土离散性过大，内部收缩应力集中导致开裂。

2. 结语

采用传统施工工艺，后浇带处混凝土浇筑存在60天时间差，严重耽误工期，而采用补偿收缩混凝土可以实现连续施工。大大的缩短了工期，保证下一步施工尽早进行，同时很大程度上节约了项目部的日常管理费用。

参考文献

［1］王栋民等.《超长钢筋混凝土结构无缝设计和施工方法》专利号：93117132.6)

［2］王铁梦.《工程结构裂缝控制（第二版）》。中国建筑工业出版社。

5