江苏扬建集团项目管理二公司
摘要:大型停车屋面具有面积大、结构构件尺寸大,在施工及使用过程中具有荷载大等特点,结构设计中为了解决收缩裂缝通常采用后浇带的施工方法。本文以扬州西部交通客运枢纽工程二层发车平台为案例,重点介绍了大型停车屋面的结构采用“跳仓法”施工代替后浇带施工原理及施工要点探究。
关键词:大体积混凝土结构;“跳仓法”取消“后浇带”;“抗与放”结合的原则
在交通建筑的发展中,为了从人的使用需求出发,充分考虑人员活动空间和舒适度,合理布局功能空间,合理设置指示诱导系统,立体式交通枢纽已成为大的趋势。
通常大型车站发车平台具有面积大、结构构件尺寸大,在施工及使用过程中具有荷载大等特点,结构设计中为了解决收缩裂缝通常采用后浇带的施工方法,后浇带施工方法自身存在的一些弊端日益显现。事实上,采用设置后浇带的方法往往不能达到理想效果。而且,在预应力楼板施工中若板块布置了数条后浇带,后浇带混凝土浇筑后达到标准强度才可以进行预应力张拉,工期一般会延迟40~60天。另外,后浇带还有清理难度大、辅助设施费用大、生产周期过长等诸多问题。本文结合在建的扬州西部交通客运枢纽工程,重点介绍了大型停车屋面的结构采用“跳仓法”施工代替后浇带施工原理及施工要点探究。
1.工程概况
扬州西部交通客运枢纽工程二层发车平台(G区)平面尺寸117.9m×108.35m,板跨18m*9m、9m*9m,板厚300mm。布置无粘接预应力筋2UφS15.2@400~600。有粘接预应力梁尺寸900×1800。柱尺寸900×900~1100×1100。
设计中为了解决大面积楼板收缩裂缝问题,布置了数条后浇带,后浇带混凝土浇筑后达到标准强度才可以进行预应力张拉,工期很长。
2.情况分析
设置后浇带是为了释放混凝土早期收缩应力的一种构造措施。
事实上,超长混凝土结构的变形(收缩与膨胀)在无约束的情况下不需要设置任何形式(临时和永久的)的变形缝,在理想约束情况下后浇带可以起到很好地释放应力的作用,而后浇带释放应力受到诸多约束的影响以至于往往不能达到理想效果。本工程柱子大,对梁板是一个较强约束,梁尺度接近于大体积混凝土,其收缩滞后于板,对板是一个约束。
例如,地下室留置后浇带是目前的通常做法,事实上由于底板、墙板(顶板)混凝土是分开浇筑的,先浇筑的混凝土底板对墙是一个强约束,我公司就曾经施工过一个工程,后浇带旁边的墙板上就出现了裂缝,丝毫看不到后浇带释放应力的效果。
本工程大梁是有粘接预应力大梁,板内设计了较密的无粘接预应力钢绞线,是很好的不设缝设计方案。
3.“跳仓法”取消“后浇带”原理
为防止混凝土开裂,图纸设计采用设“后浇带”的方式,用多条“后浇带”来分割混凝土带。但长期以来的工程实例证明,后浇带存在填充时间长(伸缩后浇带填充时间一般为45-60天),垃圾清理麻烦,后浇带预埋的橡胶止水带与混凝土粘结性能差,混凝土中掺入的膨胀剂在无水、干燥环境中极易发生收缩等弊端,从而导致后浇带裂缝渗水。近些年在民用建筑工程领域,超长混凝土的开裂、渗水现象不胜枚举,且极难修复。长期实践表明,混凝土裂缝是无法杜绝的,只能控制,为了防范此类问题的发生及抢赶工期的需要,本工程混凝土施工拟采用“跳仓法”。
“跳仓法”充分利用了混凝土在5~10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——“抗放兼施、先放后抗、以抗为主”。即通过合理设置跳仓间距,将变形输给结构的总能量转化为弹性应变能、徐变消耗能、微裂耗散能和位移能释放。这里的总能量通过“抗”来吸收。通过“放”而耗散。在施工早期的跳仓阶段,混凝土抗拉强度非常低,充分利用混凝土结构位移(如弹性变形、徐变变形等)释放混凝土早期应力,即所谓的“先放”;后期的封仓阶段混凝土的抗拉度已经有所增长,充分利用混凝土的约束减小应变,即所谓的“后抗”。,它是将建筑物地基或大面积混凝土平面机构划分成若干个区域,按照“分块规则、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。相邻两段间隔时间不少于7天,以避免混凝土施工初期部分激烈温差及干燥作用。
分块跳仓法浇筑综合技术措施.即在施工阶段适当预留跳仓块,跳仓块相当现行规范上的短暂间歇“后浇带”。但是却避免了后浇带施工中所遇到的困难,如清理垃圾、影响工期等,而且后浇带容易形成新裂缝。如填充料使用不当等因素,易造成后浇带渗水,带来更大麻烦。跳仓块释放混凝土水化热降温及早期混凝土收缩应力,所有跳仓块配筋联通,块间采用双层镀锌钢丝网快易收口的施工措施,在结构构造配筋上合理配置。
“跳仓法”施工工艺已于上世纪60年代开始应用于冶金建筑工程领域,目前已成功的应用于隧道、地铁、道路等各专业工程领域。自上世纪90年代起,该工艺开始逐渐应用于国内重大民用超长超厚大体积混凝土工程中。经大量工程实例证实,采用“跳仓法”工艺,取消永久施工缝和后浇带,可以取得良好的裂缝控制效果,获得了工期短、投资低、施工方便、质量可靠等社会和经济效益。
4.“跳仓法”取消“后浇带”施工工艺及仓块划分
4.1跳仓法施工工艺
划分施工区域(施工段)→确定隔断浇筑混凝土顺序→优化混凝土配合比→隔断浇筑混凝土→混凝土拆模前养护→混凝土拆模后养护。
4.2仓块划分
根据研究表明,该发车平台的温度收缩应力和结构的长度呈非线性关系,长度是控制裂缝因素之一而不是唯一的裂缝因素,所以调节其他有关因素仍然可以做到取消后浇带而不产生有害裂缝。根据实验,分块间距就是裂缝间距,G区(发车平台)顶板平均分块跳仓间距划分原则严格按原设计图纸后浇带划分的区域执行,结合工程当时的气候条件和其他控制裂缝的综合技术措施,把整个地下室通过施工缝共分6块进行流水施工,混凝土浇筑顺序依次为图中数字顺序且跳仓间隔施工的时间不宜小于7天,施工缝处模板应拼缝严密、加固可靠、定位准确。浇筑顺序见下图:
5.施工要点
5.1.目前比较通行的做法是采用补偿收缩混凝土加膨胀带取代后浇带,补偿收缩混凝土中的外加剂通常是UEA类微膨胀外加剂。UEA类外加剂的特点是其膨胀率均是在水中保养试件的膨胀率,在大气中干燥后还是要收缩的,故这种做法比较适用于地下室底板——可以蓄水保养、暴露在大气中的面积小(单面)。对于本工程而言,混凝土采用聚羧酸高性能减水剂,混凝土浇筑采用“跳仓法”施工。此法为目前成熟的超长混凝土结构施工方法之一,我国工程结构裂缝专家王铁梦倡导使用。我公司曾在王铁梦教授的指导下使用,此后数次使用,效果较好,加以本工程梁、板全部采用了预应力钢绞线,可以很好的解决裂缝问题。
5.2.施工缝部位采用原板配筋的50%附加钢筋予以加强。
5.3.大体积混凝土浇筑时,浇筑方案可以选择整体分层连续浇筑施工或推移式连续浇筑施工方式,保证结构的整体性。混凝土采用“一个坡度、分层浇筑、循序渐进、一次到顶”的浇筑工艺,分层厚度不大于500。沿长边方向自一端向另一端进行。当混凝土供应量有保证时,亦可多点同时浇筑。
5.4.大体积混凝土的振捣
5.4.1混凝土应采取振捣棒振捣。
5.4.2在混凝土初凝前对混凝土进行二次振捣,排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙,提高混凝土与钢筋的握裹力,防止因混凝土沉落而出现的裂缝,减少内部微裂,增加混凝土密实度,使混凝土抗压强度提高,从而提高抗裂性。
5.5施工缝部位在浇筑完成后,于初凝前后安排专人负责施工缝处混凝土表面凿毛,使表面粗糙,增加新旧混凝土表面接触面积,清理残留混凝土表面浮浆及钢丝网。
5.6.浇筑成型的混凝土应尽快盖上无纺布,并安排专人洒水保持混凝土表面湿润保湿养护的持续时间不得少于14d,使混凝土表面与空气隔绝,封闭混凝土中的水分不再被蒸发,而完成水化作用。
6.“跳仓法”取消“后浇带”的优点
6.1.缩短了工期。由于G区(发车平台)取消了设计后浇带,提前了后续工序插入时间,避免了因为后浇带留置60天带来的工期损失,为装修施工的提前插入创造了条件。
6.2.采用跳仓法施工,取消了所有结构后浇带,就避免了后浇带施工缝清理的压力,特别是底板后浇带,消除了后浇带清理不到位带来的质量隐患。
6.3.取消后浇带,节省了后浇带施工缝的模板及支撑系统;减少了后浇带的临时保护盒施工清理费用。
6.4.为大型混凝土结构设缝提供了新思路。
6.5.为施工创造了更加自由的空间和时间。
6.6.工艺的改善,不需要采用特殊的材料。跳仓法施工工艺流程简单,浇筑质量优异,施工速度快,节省主辅料成本,经济效益和社会效益显著。
7.结语
通过在扬州西部交通客运枢纽工程中的成功运用,“跳仓法”综合施工技术在不设后浇带情况下成功地解决了超长、超宽、超厚的大体积混凝土裂缝控制和防渗问题。但作为一项新的技术措施还需要进行不断的探索、丰富。因此,我们需要紧抓施工环节,严格施工过程的管理非常重要,只有在施工过程中严格控制才能确保工程质量。
参考文献:
[1]混凝土结构设计规范:中华人民共和国国家标准,GB50010—2002
[2]王铁梦.工程结构裂缝控制.北京:中国建筑工业出版社,1997
[3]建筑施工手册(第四版):中国建筑工业出版社,2003