[摘要] 本文針對(duì)寧波市一體育館大型地下室現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)不留伸縮縫，不留沉降縫和后澆帶，采用分塊跳倉(cāng)澆搗等施工工藝控制混凝土溫度裂縫的工程實(shí)例，充分說(shuō)明結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度與溫度應(yīng)力的非線型關(guān)系，為超長(zhǎng)大型地下混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制提供一種新思路。
[關(guān)鍵詞] 大體積混凝土結(jié)構(gòu)，分塊跳倉(cāng)澆搗，溫度裂縫，超長(zhǎng)大型結(jié)構(gòu)，“抗與放”結(jié)合的原則
隨著科技水平的不斷提高，目前超長(zhǎng)大型地下混凝土結(jié)構(gòu)越來(lái)越多，國(guó)內(nèi)外一般采用設(shè)置伸縮縫和后澆帶等設(shè)計(jì)和施工方法，這些方法雖說(shuō)可以解決混凝土結(jié)構(gòu)的沉降和伸縮的需要，但他們都有一個(gè)明顯的不足，就是伸縮縫和后澆帶的處理難度和施工難度較大，延長(zhǎng)了施工工期，同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)的整體性、抗震性、抗?jié)B性都存在不利因素。
在寧波北侖大型體育館基礎(chǔ)工程中，設(shè)計(jì)要求底板、側(cè)墻和頂板不設(shè)伸縮縫、沉降縫和后澆帶，采用分塊跳倉(cāng)澆搗為主的技術(shù)措施，輔助其他的裂縫控制技術(shù)，抗放結(jié)合，有效的控制了混凝土溫度應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。
1、工程概況
本工程為寧波北侖新區(qū)體藝中心工程，總建筑面積約29700平方米，建筑占地面積約11200平方米，建筑平面由五段圓弧組成，長(zhǎng)軸為145米，短軸為110米。
本工程基礎(chǔ)采用了整體大底板結(jié)構(gòu)，工程樁采用PCφ600預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁，底板厚度為1000mm，外側(cè)壁厚度為500mm，頂板厚度150mm�；A(chǔ)頂板及以下結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30、S6抗?jié)B。底板混凝土方量大，約為13000m3，剪力墻周長(zhǎng)有420米左右，設(shè)計(jì)要求整塊地下室基礎(chǔ)不設(shè)伸縮縫和后澆帶。
2 、施工方法的確定
本工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸大，混凝土方量多，由于荷載引起的裂縫的可能性較小。國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐證明：大體積混凝土釋放的水化熱會(huì)產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮作用，由此產(chǎn)生的溫度和收縮應(yīng)力，是導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫的主要因素。從而影響基礎(chǔ)的整體性、防水性和耐久性，成為結(jié)構(gòu)物的隱患。
2.1 施工方法的選擇
按我國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，地下連續(xù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的伸縮縫間距不得超過(guò)30m，當(dāng)增大伸縮縫間距時(shí)，尚應(yīng)考慮溫度變化和混凝土收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響[1]。
根據(jù)常規(guī)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)超大尺寸的混凝土構(gòu)件一般設(shè)置伸縮縫或后澆帶，進(jìn)行分塊分層澆搗。本工程開始曾設(shè)想采用后澆帶方案：根據(jù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，縱橫向預(yù)留兩條1m寬的后澆帶，將基礎(chǔ)分為四塊施工，待四塊混凝土澆灌完畢養(yǎng)護(hù)40天后，再用膨脹混凝土澆搗后澆帶。然而，在實(shí)際施工操作過(guò)程中，后澆帶往往帶來(lái)一系列問(wèn)題。主要有以下三點(diǎn)：
1）留于基礎(chǔ)底板上的后澆帶，將歷經(jīng)整個(gè)結(jié)構(gòu)施工的全過(guò)程，直至結(jié)構(gòu)封頂，需要幾個(gè)月的時(shí)間，在這樣長(zhǎng)的時(shí)間里，后澆帶中將不可避免地落進(jìn)各種各樣的垃圾雜物，由于底板鋼筋較粗且密，清理工作非常艱難，若不清理干凈，勢(shì)必影響工程質(zhì)量；
2）后澆帶貫穿整個(gè)地下、地上結(jié)構(gòu)，所到之處遇梁斷梁，遇板斷板，給施工帶來(lái)很多不便，影響施工進(jìn)度；
3）在后澆帶灌充混凝土前，需要將兩側(cè)混凝土鑿毛，施工非常困難，新老混凝土粘結(jié)強(qiáng)度低，連接處容易產(chǎn)生裂縫，引起滲漏水。
根據(jù)以上分析，參考了許多同類型基礎(chǔ)的施工經(jīng)驗(yàn)，本工程基礎(chǔ)決定采用“分塊跳倉(cāng)澆搗”的方法進(jìn)行施工。
2.2 分塊、分倉(cāng)的方法和跳倉(cāng)施工的間隔時(shí)間
根據(jù)研究表明[2]，基礎(chǔ)工程的溫度收縮應(yīng)力和結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度呈非線性關(guān)系，長(zhǎng)度是控制裂縫因素之一而不是唯一的裂縫因素，所以調(diào)節(jié)其他有關(guān)因素仍然可以做到取消后澆帶而不產(chǎn)生有害裂縫。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)，分塊間距就是裂縫間距，平均分塊跳倉(cāng)間距[L]的公式為：
E—鋼筋混凝土的彈性模量（N/mm2）；
H—結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面厚度（mm）；
Cx—地基水平阻力系數(shù)，包括樁基的影響（N/mm3）；
arcch—雙曲余弦的反函數(shù)；
T—混凝土內(nèi)外溫差（℃）
α—混凝土線膨脹系數(shù)取1×10-5（1/℃）；
εp—混凝土的極限拉伸應(yīng)變；
根據(jù)以上公式的計(jì)算，結(jié)合工程當(dāng)時(shí)的氣候條件和其他控制裂縫的綜合技術(shù)措施，把整個(gè)地下室通過(guò)施工縫共分14塊進(jìn)行流水施工，每塊連續(xù)澆搗，分塊之間跳倉(cāng)澆搗混凝土，嚴(yán)格控制相鄰兩塊混凝土澆灌時(shí)間，確保相鄰兩塊混凝土澆灌時(shí)間控制在7d以上；剪力墻每隔30m左右設(shè)施工縫，進(jìn)行跳段澆搗，每相鄰施工段澆搗時(shí)間間隔越長(zhǎng)越好，最少不小于7天。同分塊的剪力墻在底板澆搗完畢后立即投入施工，力爭(zhēng)在同一分塊中的底板和剪力墻混凝土澆搗間隔時(shí)間最少。
間隔時(shí)間考慮7d是為了保證混凝土中水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生的水化熱充分釋放，混凝土內(nèi)部溫差降低，同時(shí)充分放松混凝土塊的約束程度，減少混凝土收縮應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。
本工程分塊跳倉(cāng)澆搗方法和跳倉(cāng)施工順序如下圖2.2所示：
2.3 施工縫的留置
分倉(cāng)施工留置施工縫時(shí)，應(yīng)采用鋼止水板和快易收口鋼板網(wǎng)共同使用，外側(cè)壁水平施工縫可采用鋼止水板和企口相結(jié)合的辦法；底板施工縫和外側(cè)壁垂直施工縫采用鋼止水板和快易收口鋼板網(wǎng)相結(jié)合。
澆搗混凝土前，混凝土施工縫接茬處要嚴(yán)格鑿毛，把混凝土表面的浮漿鑿除并清理干凈，用水沖洗并充分濕潤(rùn)，一般不宜小于24h，殘留在混凝土表面的積水應(yīng)予清除。
底板施工縫和外側(cè)壁垂直施工縫處理示意圖見圖2.3.1；外側(cè)壁水平施工縫處理示意圖見圖2.3.2；
3、分塊跳倉(cāng)澆搗控制裂縫的其他技術(shù)措施
采用分塊跳倉(cāng)減少混凝土膨脹約束，及時(shí)散熱等技術(shù)措施外，在施工中必須結(jié)合其他技術(shù)措施全面綜合考慮，才能確保分塊跳倉(cāng)澆搗的溫度裂縫的控制效果，本工程還征得設(shè)計(jì)單位的同意，采用了以下技術(shù)措施：
1）盡量采用低水化熱的水泥配制混凝土，如采用礦渣硅酸鹽水泥或采用普通硅酸鹽水泥摻入適量的粉煤灰，降低混凝土的水化熱或利用混凝土60d的后期強(qiáng)度。
2） 細(xì)骨料選擇細(xì)度模數(shù)在2.4~2.8的中粗砂，砂含泥量≤2.0%；粗骨料選用5~25mm的碎石，在施工條件允許的的情況下，盡量選用粒徑較大的石子，適量摻入規(guī)格為150~250mm的大石塊；
3）為提高混凝土抗裂防滲效果，在混凝土中摻JM-Ⅲ改進(jìn)型（抗裂、防滲）混凝土高效增強(qiáng)劑；
4）在地下室側(cè)壁及地下室水池側(cè)壁內(nèi)外側(cè)各加一道φ6@200鋼筋網(wǎng)片；
5）把地下室外壁鋼筋的水平鋼筋放在豎向鋼筋的外側(cè)綁扎，并在保持配筋率不變的情況下，減小水平筋的間距。
4、分塊澆搗混凝土施工要點(diǎn)
底板設(shè)置施工縫后，最大分塊混凝土方量約為1100m3，澆搗時(shí)間約需24小時(shí)。底板厚度為1.0m，進(jìn)行斜面分層澆搗，每層不超過(guò)0.5m，層與層間隔時(shí)間不超過(guò)砼的初凝時(shí)間（3h）。我們將配置1臺(tái)汽車泵和一臺(tái)固定泵，14輛砼運(yùn)輸車。每輛砼運(yùn)輸車從砼廠至工地并澆搗完畢的時(shí)間為1小時(shí)，每輛砼運(yùn)輸車一次運(yùn)送砼7 m3，考慮到運(yùn)輸及其他原因的耽擱，每小時(shí)11輛車運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)，即每小時(shí)砼供應(yīng)方量為75m3，3小時(shí)為225 m3，每次分層澆搗時(shí)的砼方量不得超過(guò)225 m3，故砼的供應(yīng)量能滿足現(xiàn)場(chǎng)澆搗的需要。當(dāng)某臺(tái)汽車泵出現(xiàn)故障或泵送能力有所欠缺時(shí)，固定泵可投入使用，以滿足施工要求。必要時(shí)，可以用塔吊運(yùn)送砼，以加快砼澆搗的速度。
剪力墻澆搗采用1臺(tái)汽車泵，以每小時(shí)15m3考慮，每個(gè)施工段按35米計(jì)算，共80m3左右，預(yù)計(jì)8小時(shí)澆搗完畢，澆搗時(shí)以4.5米為一水平段進(jìn)行澆搗，其中剪力墻沿高度每次布料厚度不超過(guò)250mm，振動(dòng)棒插入間距400mm左右，振動(dòng)棒插入下一層砼50-100mm。
5、混凝土的養(yǎng)護(hù)
基礎(chǔ)底板上表面待混凝土澆灌結(jié)束用木蟹抹平后，鋪上兩層草袋養(yǎng)護(hù)�；A(chǔ)側(cè)面和剪力墻混凝土待模板拆除后外側(cè)懸掛兩層草袋并經(jīng)常澆水濕潤(rùn)。鋪設(shè)草袋時(shí)要緊密的固定在混凝土表面，以便形成不透風(fēng)的圍護(hù)層。
覆蓋澆水養(yǎng)護(hù)應(yīng)在混凝土澆筑完畢后的12h內(nèi)進(jìn)行，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14d。
本工程澆搗第8塊混凝土2天后，根據(jù)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，基礎(chǔ)中心溫度每2小時(shí)升高1℃，溫差接近警戒值，立即采取了應(yīng)急措施：基礎(chǔ)上加蓋遮油布防止空氣對(duì)流，上表面在操作腳手架下用碘鎢燈加溫。
6 、結(jié)論與體會(huì)
1）本工程基礎(chǔ)采用分塊跳倉(cāng)的施工方法，縮小施工面積，減少混凝土內(nèi)部溫度影響引起的溫度應(yīng)力裂縫，提高了混凝土防滲抗裂性能，實(shí)踐證明是成功的。
2）按原來(lái)的思維習(xí)慣，認(rèn)為設(shè)置了伸縮縫就可以避免裂縫，不留伸縮縫就一定會(huì)產(chǎn)生裂縫，是片面的。用伸縮縫控制結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度只是減少溫度應(yīng)力的許多因素之一，而不是唯一的因素。伸縮縫只在一定范圍內(nèi)（較小的尺寸范圍內(nèi)）對(duì)溫度應(yīng)力起顯著影響。超過(guò)一定范圍，溫度應(yīng)力趨近常數(shù)，其后，溫度應(yīng)力與長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。
3）實(shí)際工程中，分倉(cāng)分塊施工方法只有和其他各種綜合技術(shù)措施結(jié)合起來(lái)，做到“抗與放兼顧”，才能有效的控制裂縫。
參考文獻(xiàn)
[1] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范：中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，GB50010—2002
[2] 王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997
[3] 建筑施工手冊(cè)（第四版）：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003
