浅谈跳仓法在地下室大体积混凝土施工中的应用

浅谈跳仓法在地下室大体积混凝土施工中的应用

徐友毅  徐卫 刘强  王淼  徐振博

（中建八局第四建设有限公司，山东青岛 266000）

[摘要内容] 跳仓法施工的原理是基于“混凝土的开裂是一个涉及设计、施工、材料、环境及管理等的综合性问题，必须采取‘抗’与‘放’相结合的综合措施来预防”。“跳仓施工方法”虽然叫“跳仓法”但同时注意的是‘抗’与‘放’两个方面。

[关键词]  跳仓法、大体积混凝土、温度伸缩应力 

一、引言

    日照综合客运站及配套工程建用地北至海曲东路，南至日照站铁路用地，西至新建道路。北广场及公交综合体地下空间为一体，总建筑面积18.09万m2。 其施工难点为场地占地面积大，体量大（高峰期5仓底板同时浇筑），场地交通不便紧东、西两侧施工便道可进去现场，周边环境复杂，施工工期紧，平面管理协调难度大。故本工程采用跳仓法进行大体积混凝土施工。                                      

二、跳仓法施工

（一） 工程概况及跳仓法

建设规模：用地北至海曲东路，南至日照站铁路用地，西至新建道路。北广场及公交综合体地下空间为一体，总建筑面积18.09万m2。建筑层数、高度：日照火车站北广场地下空间是直接联系日照站的地下综合交通设施，地下三层。本工程结构形式为钢筋混凝土框架结构。

施工难点

1、场地占地面积大，体量大（高峰期5仓底板同时浇筑），场地交通不便紧东、西两侧施工便道可进去现场，周边环境复杂，施工工期紧，平面管理协调难度大。

合理规划场地，专人进行平面管理协调，三家劳务队伍施工来保证人员、机械的数量，选择三家混凝土搅拌站来保证混凝土浇筑时的泵车数量以及商混凝土的及时供应。三家混凝土搅拌站均距离工地现场10km左右。

  2、 轴网多，弧度多，现场放线、钢筋下料、现场钢筋绑扎摆放难度大。使用全站仪进行放样，弧形轴线位置制作模具进行放线；需要事先进行预排放，尽量将操作困难之处提前想办法解决掉。

跳仓法施工原理：跳仓法施工的原理是基于“混凝土的开裂是一个涉及设计、施工、材料、环境及管理等的综合性问题，必须采取‘抗’与‘放’相结合的综合措施来预防”。“跳仓施工方法”虽然叫“跳仓法”但同时注意的是‘抗’与‘放’两个方面。

“放”的原理是基于目前在工民建混凝土结构中，胶凝材料(水泥)水化放热速率较快，l～3d 达到峰值，以后迅速下降，经过 7～14d 接近环境温度的特点，通过对现场施工进度、流水、场地的合理安排，先将超长结构划分为若干仓，相邻仓混凝土需要间隔 7 天后才能浇筑相连，通过跳仓间隔释放混凝土前期大部分温度变形与干燥收缩变形引起的约束应力。“放”的措施还包括初凝后多次细致的压光抹平，消除混凝土塑性阶段由大数量级的塑性收缩而产生的原始缺陷；浇筑后及时保温、保湿养护，让混凝土缓慢降温、缓慢干燥，从而利用混凝土的松弛性能，减小叠加应力。

“抗”的基本原则是在不增加胶凝材料用量的基础上，尽量提高混凝土的抗拉强度，主要从控制混凝土原材料性能、优化混凝土配合比入手，包括控制骨料粒径、级配与含泥量，尽量减小胶凝材料用量与用水量，控制混凝土入模温度与入模塌落度，以及混凝土振捣质量保证混凝土的均质密实等方面。“抗”的措施还包括加强构造配筋，尤其是板角处的放射筋与大梁中的腰筋。结构整体封仓后，以混凝土本身的抗拉强度抵抗后期的收缩应力，整个过程“先放后抗”，最后“以抗为主”。从约束收缩公式分析中，可得混凝土结构中的变形应力并不是随结构长度或约束情况而线性变化的，其最大值最后总是趋近于某一极值，若混凝土的抗拉强度能尽量贴近这一值，则可极大地减小开裂。同时可看出最大应力总是与结构的降温幅度成正比(干燥收缩也等效为等量降温)，故提高抗拉强度不能以增加水化热温升或干燥收缩为前提。

“跳仓法”施工要求加强原材料质量控制与结构的保温、保湿措施，充分利用混凝土的后期强度等措施，以避免产生有害开裂。

  方案比选

  1、  为预防混凝土收缩裂缝，设计采用增设大量后浇带做法，但后浇带存在以下问题：

    1) 后浇带一般应在60天后才能封闭，在此期间不可避免地会落进各种垃圾与杂物，由于钢筋密集，清理工作相当困难，而清理不干净势必影响工程质量。

    2) 后浇带施工繁杂，无论是在施工期或后浇带处理期均会影响施工进度。

    3) 因钢筋密集，后浇带两侧施工缝的凿毛清理困难，而新旧混凝土浇灌间隔时间相差数月，施工缝处粘结强度很难保证，原已浇灌的混凝土大部分收缩已完成，后浇带混凝土的干缩容易造成新老混凝土连接处产生裂缝，不仅未起到防止混凝土产生裂缝的初衷，反而因人为地在后浇带处造成两条贯穿裂缝两条施工缝处理不当造成裂缝渗漏而起了反作用。

为解决以上诸多问题，经过方案优化，我司认为采用跳仓法施工，能很好的解决混凝土裂缝问题，采用跳仓法施工具有以下优点：

    1) 仓间施工缝清理简易，混凝土结合有保证。利用仓间混凝土的浇筑时间间隔短、施工缝处混凝土强度较低，后浇仓的钢筋尚未绑扎完成之前，垃圾杂物较少，易于边施工边清理，这就有利于仓体间混凝土的结合。

    2) 可将本工程原设计后浇带分割成的“大块”重新细分为较小的跳仓法“小块”，而“小块”“停滞”一定时间可释放本身的大部分早期温升收缩变形、减少约束，即先“放”；经过一定时间后，再合拢连成整体，剩余的降温及收缩作用将由混凝土的抗拉强度来抵抗，即后“抗”，做到“抗放兼施，先放后抗”，最后“以抗为主”的原则控制裂缝。

    3) 跳仓法施工方法是以“缝”代“带”，其关键是“跳仓”间隔浇筑。底板、楼板及侧墙钢筋、模板、混凝土均可“小块”分仓流水施工，流水节拍缩短从而可缩短工期。

跳仓法在本工程应用的可行性分析

  1、 本工程为超长地下室结构，有足够的流水段。

  2、地下工程在施工中承受的温度和湿度变化较大，在这样的施工环境中，施工阶段中发生的温度应力远大于混凝土材料的抗拉能力，完全靠抗的办法很难抗得住，应当采取“抗放兼施”，“先放后抗”，最后“以抗为主”的办法。这说明地下工程环境条件最适于“跳仓法”施工。

  3、  采用跳仓法施工，即把整体结构按施工缝分段，隔一段浇一段(跳开一段浇一段)，经过不少于7d时间再填浇成整体。用此方案施工即可避免一部分施工初期的激烈温差及干缩作用，大量消减施工期间的温度伸缩应力，有效控制裂缝，还能加快施工进度。

（二） 施工部署

   施工流水段划分

   1、跳仓法的跳仓原则

跳仓法的原则为“隔一跳一”，即至少隔一仓块跳仓或封仓施工，上下层的分仓施工缝可不对齐。最大分块尺寸不宜大于40m，分块最大尺寸可调整到50m，施工缝的位置应尽量避开集水井、电梯坑等结构变化较大部位，且设置在结构受力较小部位。

合理安排施工顺序和混凝土浇筑时间，确保相邻仓块混凝土浇筑间隔时间不少于7d。

   2、 仓块划分

依据“跳仓”工艺、建设单位实际施工节点要求及温度后浇带划分成62块仓块(详见附图一：跳仓平面布置图)，地下室外墙随仓块浇筑，外墙长度大于40米，中间增设一道施工缝，混凝土分两次进行浇筑。跳仓法布置图中，仓块尺寸最大的是C20仓块，面积约为2120m2，混凝土方量约1696m3；最小仓块为1仓块，面积约为619m2，混凝土方量约619m3。

  施工安排：本工程计划分A、B、C三大区域施工，采用“跳仓法”施工工艺，针对本工程施工的实际情况结合图纸设计底板厚度，间隔时间选用7天。底板结构施工紧密结合清槽作业开展，挖出工作面后马上进行垫层施工，垫层达到强度后进行抗浮锚杆施工，抗浮锚杆通过验收后，立即进行防水施工，防水验收合格后浇筑防水保护层，达到强度后即进行钢筋安装和模板支设，验收通过后浇注混凝土，底板施工完毕后立即以15～20天一层的速率向上进行楼板的施工。

底板跳仓法施工顺序

本工程地下室混凝土施工采用“跳仓法”进行施工，相邻两仓(块)混凝土浇捣时间间隔大于7天，根据跳仓平面布置图，共划分为62个施工段(A区19块、B区23块、C区20块)，具体浇捣顺序如下：

A区：2、4、6→8、10、12→1、3、5→9、11、13→15、17、19→16、18、14→7、A区施工便道。

B区：2、4、6→8、10、12、14→1、3、5、7→9、11、13→15、17、19、21、22→16、18、20、23→B区施工便道。

C区：11、4、2→6、8、10→1、3、5、7→12、13、9→14、15、16、18→C区施工便道→17、19→20(C区17、19、20区块因高压污水管道改迁问题，暂时无法施工)。

图 1（跳仓划分平面布置图）                                  

参考文献

（1） 《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011

（2） 《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204—2015

（3） 《混凝土质量控制标准》GB50164-2011

（4）《普通混凝土配合比设计规程》GJ55-2011