地铁车站底板跳仓法技术的施工应用

地铁车站底板跳仓法技术的施工应用

唐磊

中铁九局集团第四工程有限公司 辽宁省沈阳市  110000

摘要：当前，在我国建筑业高速发展的背景下，大体积混凝土结构的应用越来越多。而如何保证混凝土的施工质量，成为行业需要认真思考的课题。跳仓法是近年来针对大体积混凝土施工的一种新兴工艺，是处理施工缝较为先进的一种方法，本文将结合工程实际，介绍跳仓法的原理、管控要点以及跳仓法施工的优势及意义，以期对类似工程的现场管理提供可行的参考和借鉴。

关键词：地铁车站，跳仓法，裂缝控制，方法优化

引言

随着城市化发展水平的不断提升，轨道交通的日益发展，乘坐地铁成为人们日常出行的便捷方式。而加强地铁车站施工质量的控制，成为了地铁施工研讨的重要技术课题。地铁车站底板通常为超长大体积混凝土构造，传统方法不仅工艺复杂，造价高，且效果不理想。而近年来，针对超长大体积混凝土的跳仓施工法，是一项有效控制裂缝，加快工期且节约成本的新兴工艺。本文就对跳仓法施工在地铁车站中的应用进行一下研究和分析。

1.跳仓法施工的原理及应用

1.1工程简介

本次以马来西亚吉隆坡MRT2期大马城南站项目交叉渡线底板施工为例，对跳仓施工法在实际施工中的运用进行探讨和分析。

交叉渡线工程位于吉隆坡旧皇家机场院内，紧邻大马城南站，属于吉隆坡地铁2号线的转线区间。车站结构为地下二层，长度为180m，宽度为24.5m，高为19.1m。无其他附属结构。

吉隆坡位于赤道附近且三面环海，属于热带海洋性气候，全年炎热多雨，平均气温在24℃~32℃，地质土层流动性强。地下车站容易受到地下水侵蚀以及地质土层的应力作用，如果控制不好地铁车站底板混凝土浇筑的质量，就会产生裂缝，海水通过裂缝进入到主体结构内部，就会碳化混凝土，腐蚀钢筋，这将严重威胁地铁车站的结构安全。因此，加强裂缝控制在地铁车站中显得尤为重要。

1.2工法原理

跳仓法是充分利用了混凝土在5到10天期间性能尚未稳定和没有彻底凝固前容易将内应力释放出来的“抗与放”特性原理，它是将建筑物大面积砼平面构件划分成若干个区域，按照“分块规划、隔块施工、分层浇筑、整体成型”的原则施工，其模式和跳棋一样，即隔一段浇一段。其后将每一块板的浇筑间隔时间调整为不少于7天。待最后浇筑成整体后，依据“抗”的特性可以适应长期温差带来的收缩变形。并采用专人浇水保证底板的后期养护。无缝跳仓施工法不需要单独留设后浇带，施工缝进行简单的凿毛处理，并在接缝处表面安装止水条及注浆管，保证接缝处混凝土粘接密实，防水性能好。施工中安装温度采集系统并采集数据，实现结构构件的精确养护。另外，相邻仓块间的浇筑间隔为至少7d，对比后浇带通常间隔42d而言，施工工期大幅缩短。

1.3施工工艺流程

1.4跳仓法的应用

在交叉渡线底板施工中，将长度为180m，厚度为2m的底板分为9块（见下图），其中最大块底板的长度为22米，再依据跳仓法施工原理，确定施工顺序。

底板跳仓示意图

实 际施工中，整体考虑土方开挖、钢支撑安装等施工步序，确定底板的施工顺序为8 1 7 2 9 3 6 4 5。在最后一块5号板浇筑前，要保证4号板浇筑完成7天后，方可进行封闭浇筑。

1.5仓块的裂缝计算

（1）混凝土极限拉伸计算

取最大一块底板浇筑长度为22m，板厚为2m，混凝土型号为C45。混凝土第28天的累计温差：ΔT=26.39℃。混凝土弹性极限变形（拉伸）ερ计算混凝土弹性极限变形值计算公式为：

式中：ftk——混凝土抗拉强度标准值（N/mm2）；

ρ——截面配筋率；

d ——钢筋直径；

则混凝土极限变形值（考虑徐变因素影响，取Kp=1.5）

底板配筋率0.563%，钢筋直径22mm，间距150mm

混凝土极限拉伸值：ερ1=0.5×2.51×（1+0.536/2.2）×10^-4=1.576×10^-4

混凝土极限变形值：ερ=1.5×1.576×10^-4=2.364×10^-4

（2）徐变系数计算法

水泥品种的修正系数K1=1.0；水泥强度的修正系数K2=0.89；不同骨料的修正系数K3=1.0；水灰比的修正系数K4=0.87；水泥浆量的修正系数K5=1.629；加荷龄期的修正系数K6=1.85;

使用环境的湿度修正系数K7=0.7；水力半径倒数的修正系数K8=0.688；应力比取修正系数的平均值K9=0.9275；机械振捣的修正系数K10=1.0。所得K1K2···K10=1.043。

徐变变形修正系数ϕc值为：

一次性计算温度应力时的松弛系数：

（3）裂缝分析计算

保温层厚度为0.12m,取计算高度h=2000mm。C45混凝土弹性模量Ec=19677N/mm2。

Cx——地基或基础水平阻力系数；

H ——混凝土板厚；

Ec——混凝土弹性模量；

最大拉应力计算

C45混凝土不同龄期抗拉强度值（N/mm²）

考虑一次性松弛系数效应时，

_max1.6890.6391.079MPaf_tk(28)2.51MPa(不开裂)

拉应力远小于抗拉强度，故拉应变亦远小于极限拉应变。所以经过计算得出，混凝土底板不会开裂。

2.跳仓法施工的管控

2.1 事前准备

在施工前，项目部要精心组织编制跳仓法施工专项方案，并经过行业专家论证。并成立课题小组，围绕跳仓法施工立项，开展QC活动。方案内容包含跳仓区块的确定，施工顺序的选择，根据区块的划分做好温度应力及收缩应力的检算，以及施工过程中的温控措施，浇筑完成后的养护方法等。要使得方案能够有效地指导现场作业人员施工。

2.2原材料的管控

（1）严格控制混凝土原材质量，混凝土原材需满足技术要求，水泥采用中热或低热品种，尽量减少水泥用量。砂、石子、粉煤灰和外加剂等要满足相关规范要求。

（2）与混凝土搅拌站签订技术服务合同，进行配合比深化设计时，应满足强度要求和抗渗要求，还要重点考虑混凝土温升控制，降低水化热，防止温度裂缝的产生。

（3）运输过程中，若坍落度损失或离析严重、经补充外加剂或快速搅拌已无法恢复混凝土拌和物的工艺性能时，要退回搅拌站，不得浇筑入模。

（4）混凝土温控指标应符合下列规定：

1）混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不宜大于50℃。

2）混凝土浇筑体的里表温差不宜大于25℃。

3）混凝土浇筑体内中心部位的降温速率不宜大于2.0℃/d。

4）混凝土浇筑体表面与大气温差不应大于20℃。

2.3施工保证措施

（1）混凝土浇筑前，提前在钢筋内部安装温度传感器，以及连接到混凝土上部的温度显示器。混凝土浇筑完成后，设置专人每天三次观察并记录温度计的度数。根据温控及监测结果，当浇筑体的里表温差和降温速率超过有关规定，则应及时调整保温养护措施，并制定特殊气候条件下的施工措施。

（2）底板与外墙、底板与底板的施工缝，在下一段混凝土浇筑之前，要进行表面的凿毛及清洗处理，之后采用在施工缝表面安装止水条及注浆管的防水措施，以防止地下水的渗入。

（3）浇筑施工时，一定要采用分层分段的形式进行浇筑。段的划分及浇筑顺序不能有误，一般来说要按照工程项目的安排来进行规划。为了减少混凝土裂缝产生的几率，浇筑的时候一定尽可能选择气温较低的时候进行，最好使混凝土初凝温度达到最低，温差最小。浇筑的过程也不能操之过急，必须要遵循原则，循序渐进，分层推进，在下一层浇筑之前务必保证上一层混凝土已经处于初凝状态，如此才能减小混凝土裂缝产生的几率。

（4）混凝土要二次抹面，从初凝开始直至终凝结束。若条件允许，宜适当延缓拆模时间，拆模后应采取防温差变化和剧烈干燥等措施。抹面后立即用塑料薄膜及麻袋覆盖，以达到保水养护的效果，且设置专人经常检查塑料膜和覆盖层的完整情况，并每天定时浇水，保持混凝土表面湿润。养护时间不得小于14天。

3.跳仓法施工的优势和意义

3.1跳仓法施工的优势

（1）施工工艺简单。无需特殊的材料及设备，减少了后浇带的凿毛、钢筋绑扎、支撑等工序，降低了施工成本。

（2）提高接缝质量。跳仓施工法施工，取消了原有的后浇带，使两块板之间的连接更为密实，提高了板的整体性，避免后浇带处常见的漏水及裂缝问题。

（3）减少裂缝数量。通过原材料选控、配合比设计，有效降低了混凝土中的胶凝材料用量；无缝跳仓间距以实测温度校核收缩应力值代入计算，根据温度实测及应力校正结果动态调整跳仓间距及浇筑时间间隔，通过跳仓间歇施工，有效释放早龄期混凝士的收缩应力，在对裂缝控制有特殊需求的地铁车站等地下工程中有显著优势。

（4）加快施工进度。后浇带要在主体完成42天后，方可施工，且养护龄期需要28d，而无缝跳仓施工法在7天可浇筑下一仓块，工期大幅缩短。

（5）防水效果显著提高。由两道施工缝变为一道施工缝后，提高了板的整体性，另外在施工缝的侧面粘贴了止水条和注浆管，极大程度的阻隔了地下水上返的可能性。

（6）节约工程成本。不需要采用如膨胀剂等特殊外加剂，节省原材料成本，提高了工程的经济效益。

3.2跳仓法施工的意义

以下从技术效益、工期效益、经济效益、社会效益四个方面阐述地铁车站无缝跳仓施工方法的意义及其推广价值：

技术效益方面，本工法适用于超长、超宽的、具有严格渗漏水要求的地下结构工程等，范围较广，而且能够同时拥有后浇带与变形缝的工艺优势，避免二者的缺点，无缝跳仓施工使得地下结构工程成为无缝整体，为以后地下铁道车站在类似情况下的建设提供了新的技术手段而且节约工期，便捷有效的工法技术将促进地下工程施工技术的进步，大大的减少了地铁车站裂缝的产生。

经济效益方面，本工法由无缝代替后浇带，大幅度降低了地铁车站大体积混凝土的施工成本以及后期裂缝处理及堵漏的费用，经济效益显著。

工期效益方面，根据通常的设计规范要求，后浇带在相邻两侧混凝土龄期达到42d后浇筑，养护龄期为28d，根据车站结构及施工特点，后浇带般在车站封顶后浇筑，最长可能延后工期70天，最短延后56天，因此工期效益明显。

社会效益方面，由于地铁车站开裂是地下工程普遍存在的一个问题，也是世界性的难题，裂缝只能减少不能杜绝是工程界人士的普遍共识，而地下车站工程对防水要求又特别高，由于地铁车站结构混凝土开裂引起的渗漏水，严重的影响了地铁车站的使用功能及耐久性，是困扰我们工程人的一大难题，通过本工法的实施及优化，有效的减少了裂缝的产生，大大加快了交工验收的进程，提高了地铁车站的耐久性，有效提高了地铁车站的使用功能。

结语

目前，交叉渡线工程主体结构已经全部完工，在施工完成的底板混凝土中，除个别板面因表面覆盖养护不严密，出现了少许细小的表面收缩裂纹外，未发现贯通裂缝，总体质量良好。

综上所述，跳仓法是一种非常有效的混凝土裂缝控制新技术，具有裂缝控制效果优良、施工可操作性强、工期短、节省造价等突出优点。该项技术在多个大体积混凝土地下工程实践中发挥了巨大的作用，取得了显著的社会效益和经济效益。这项成果对同类超大地下结构工程的裂缝控制有重要的借鉴价值，具有广阔的推广应用前景。

参考文献

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