跳仓法在超大体积混凝土筏板基础中的应用

文摘 2024-12-31 07:05 河南

0引言

随着现代交通基础设施建设的快速发展，大体积混凝土逐渐被广泛应用于铁路站房、隧道等筏板基础结构中，且呈现出往超长、超厚以及技术复杂的应用方向发展。由于水泥水化热和浇筑施工技术的局限性，使得大体积混凝土结构裂缝控制成为决定工程质量优劣的关键。根据混凝土结构设计特点，采用分层分段浇筑相结合的跳仓施工方案，能够有效减少混凝土有害裂缝。

跳仓施工方法是在超大体积混凝土结构施工过程中，按照分块设计、间隔施工、分层浇筑、流水推进、一体成型的思路，将混凝土结构分割成若干个小块体结构进行间隔递推式施工，经过温度收缩应力释放和抗拉强度约束，最后将全部块体连成整体结构，从而达到大体积混凝土裂缝控制的施工方法。跳仓法尽量用“施工缝”替代“后浇带”，降低筏板结构后浇渗漏风险，提高流水施工效率，缩短施工周期。

为此，国内学者依托实际工程项目开展了大量的跳仓施工技术应用分析，但大多仅是围绕单体房屋建筑楼板结构，鲜少涉及复杂环境条件下的地下综合交通枢纽筏板基础结构。

因此，针对复杂地质条件下的超长超厚超大体积混凝土跳仓施工技术问题，本文以南宁空港综合交通枢纽工程为例，通过开展筏板基础结构跳仓施工应用研究，进一步总结混凝土裂缝控制措施，为大体积混凝土结构设计及施工提供工程技术经验参考。

1工程概况

1.1工程简介

南宁空港综合交通枢纽工程项目（简称GTC项目）建设地点位于南宁吴圩国际机场T2航站楼前，该工程项目建筑由地上1层和地下2层组成，总建筑面积30.5万m²，其中地下建筑面积27.2万m²。施工场区地形较平坦，岩溶发育，以浅覆盖性隐伏溶洞为主。

1.2结构设计

该工程筏板基础设计概况如表1所示，采用强度等级为C40的高性能钢筋混凝土结构，耐久性设计参数如表2所示，抗渗等级为P10，掺加的抗裂硅质防水剂比例为5%。筏板基础主要位于负一层和负二层，如图1所示，其中负一层板厚1.0m～1.2m、长60m～90m、宽约180m、平均埋深10m；负二层板厚1.4m～1.8m、长约1216m、宽12m～70m、平均埋深20m。

1.3技术控制重难点

1）掺加适量外加剂，以尽量减少水泥水化反应释放的热量，确保混凝土工作性能，提高结构板抗裂能力，避免出现离析分层等现象。

2）合理划分施工区块和浇筑施工顺序，减少筏板结构施工缝、变形缝以及后浇带等构造措施的设置。

3）采取温控入模措施，降低因混凝土温度变化对筏板结构整体稳定性的不利影响，减少混凝土的内部缺陷。

4）采用二次振捣和二次抹压工艺，改进浇筑施工方法，确保混凝土一次成型的匀质性和密实度。

5）注重成品养护，控制混凝土里表温差不大于25℃以及养护时间不小于14d，降低环境温度及湿度变化对混凝土收缩的影响。

2跳仓施工技术应用分析

2.1施工部署

编制大体积混凝土专项施工技术方案，完成劳务人员入场安全培训，核验搅拌站预拌混凝土技术质量资料，配置现场实验室及过程检测设备，开展浇筑施工安全技术交底。

平整施工场区总平，确保混凝土运输路线合理畅通。摆放并调试好浇筑设备，配齐劳动人员和安全设施设备，复检模板、钢筋、支架和预埋件等关键工序。立筋拉线控制筏板结构标高，水准仪随测复核。复测墙、柱插筋定位，确保柱根部钢筋套上筏板箍筋以及墙根部钢筋须有一道水平筋锚固到底板钢筋上。清理干净浇筑区域，不得有积水、渣土、杂物和油污等污染。封堵模板及孔洞缝隙，浇水湿润木模板。

2.2板块划分

根据《大体积混凝土施工标准》中关于超长大体积混凝土分仓尺寸要求，按单向尺寸为25m～40m进行分块（段），负二层筏板基础结构共划分为40个板块，分别编号为A1－A11，B1－B9，C1－C20，如图2所示。负一层筏板结构共划分为98个施工块（段），每块（段）面积为500m²～2000m²，如图3所示。

2.3浇筑顺序

负二层筏板基础结构以B9和B1块（图2阴影区域）为中心向两侧跳隔递推式浇筑，要求板块浇筑间隔不少于7d。负一层底板浇筑施工顺序结合图3板块划分情况，按图4黑白跳仓递推，同时采用已施工完成筏板作为施工通道，确保跳仓施工流水推进。

2.4浇筑要求

混凝土入泵是确保混凝土工程材料性能发挥的重要工序。为消除混凝土运输扰动所产生的粗细骨料分离和坍落度损失问题，要求在混凝土入泵运输前搅拌车装料罐快速转动60s以上。禁止混凝土现场加水等降低混凝土质量的现象，随意加水会造成混凝土出现泌水、起砂、砂线、水纹等现象，从而会降低混凝土结构实体强度、抗裂等性能。承台、集水坑、电梯井等低洼处部位的积水应在浇筑前排出，不得采用混凝土挤水或赶水的形式，否则容易在混凝土内部形成较多的裂缝缺陷。

浇筑和振捣是确保混凝土施工质量的关键环节，决定着混凝土的均匀性和密实性。浇筑过程中，要合理选择混凝土泵车类型及摆放位置、规划浇筑顺序和明确分层分段浇筑，如图5-图7所示，尽量避免混凝土产生冷缝。振捣时不能漏振或过振，每条振捣棒配备人数不少于3人，振捣棒要跟上混凝土浇筑步调，确保整个浇筑范围内的混凝土密实。

收面与抹压是减少混凝土表面温缩裂缝的有效方法。采用二次收面和二次抹压工艺，选用抹光机械施工，以混凝土初凝至刚好不被抹光机铁板甩出时间为界，从短边向长边沿“S”形推进，避免过早地抹压导致浆体被铁板甩出或过晚抹压导致混凝土扰动，影响混凝土结构板整体质量。

2.5成品养护

为降低混凝土收缩应力，提高成品养护效果，在混凝土浇筑成型时，同步采取覆盖保温保湿养护措施。加强内外温度监测，以温差20℃为预警值，超过预警值时，应采取增加覆盖保温材料、启动水冷系统等温控措施，同时应留有5cm塑料薄膜和10cm接缝棉毡。模板拆除应在混凝土强度至少达到设计强度的50%，且混凝土里表温差不大于20℃时进行，拆模后的混凝土仍应薄膜覆盖，养护周期不到14d的应保持洒水养护。

2.6温度监测

在结构板中心、边缘、温度敏感区以及易产生收缩应力部位预埋测温传感器，如图8所示。测温点应沿板厚精准埋设并在信号收集系统中进行数据处理，其中上部和下部测点均位于距混凝土表面10cm处，中间测点位于混凝土底板厚度的中心处，保温层内测点位于覆盖保湿材料下的混凝土上，室外温度测试点安装于混凝土表面以上1.5m位置。温度监测过程从混凝土开始浇筑至成品养护结束，可视实际情况适当延长监测周期。测温频率不低于3h/次，随着混凝土温差下降可适时降低测温频率。

3.1原材料控制

原材料质量控制是减少并优化混凝土内部缺陷的前提，采用强度等级不低于42.5号的硅酸盐水泥，降低因水化热产生的不均匀应力分布。矿物掺合料应同时满足《地下工程防水技术规范》第4.1.9条和其他相关的规范要求。选用坚固耐久、粒形良好的砂、石，且其质量要求应符合现行规范标准的有关规定，不得使用碱活性细骨料。严格要求原材料总碱量不得大于3kg/m³，氯离子的质量分数不应超过胶凝材料总量的0.1%，三氧化硫的质量分数不应超过胶凝材料总量的4%。

3.2配合比设计

采用混凝土90d强度作为混凝土配合比设计依据，控制拌合物的坍落度为140mm～180mm。通过坍落度、集料最大粒径以及粗集料类型等因素综合确定单位用水量，且不宜大于170kg/m³。在确保混凝土强度增长和不损失混凝土工作性能的前提下，根据混凝土中胶凝材料用量、粗细集料颗粒级配和泵送要求等因素确定砂率。当掺加粉煤灰或矿粉时，应满足粉煤灰或矿粉掺量不大于胶凝材料用量的50%，矿粉掺量不宜大于胶凝材料用量的40%，或同时掺加粉煤灰和矿粉的总和不宜大于胶凝材料用量的50%。

3.3外加剂要求

根据高性能混凝土设计技术要求，外加剂应满足《混凝土外加剂应用技术规范》性能相关要求，注意其适用范围以及施工使用方法，尤其需考虑外加剂对混凝土后期收缩的影响。结合富水岩溶工程地质，为改善混凝土耐久性，降低其在静水压力下的透水性能，在高性能混凝土中添加掺量为5%的抗裂硅质防水剂，添加防水剂后的混凝土应同时满足《砂浆、混凝土防水剂》性能要求，且防水剂进场验收前需获得形式检验报告及相关质量证明文件。

3.4构造措施

钢筋构造措施具有抵抗外荷载和控制混凝土收缩裂缝的双重作用，严控钢筋保护层厚度，采用同等级强度混凝土垫块等措施确保施工过程中板面钢筋不下沉，从而避免因支座下沉导致保护层厚度变大所产生的裂缝。筏板结构应按双层双向钢筋配置（包括分离式负弯矩短筋），须每块设置钢筋马凳，其纵横向间距不应大于1000mm；架设专门施工马道，严禁踩踏钢筋，注意板面上层负筋位置保护，避免钢筋间距不当导致混凝土开裂；对易发生裂缝部位采取铺设临时性活动挑板、扩大接触面、分散应力等措施，避免筏板上层钢筋错位变形；在预埋管线交叉处上下方增设间距不大于100mm的加强钢筋网片，覆盖范围应超过最外管线150mm，同时确保线管底部的混凝土振捣密实；预埋线管必须位于现浇板底层钢筋上部，当预埋的管径超过板厚的1/4时，应沿预埋管线方向增设细钢筋网片。

模板必须满足承载力、刚度和稳定性要求，能够承受新浇筑混凝土的自重以及侧向荷载。编制模板工程专项施工技术方案时要附带计算书，方案内容应包括支撑强度、刚度、稳定性、抗倾覆等验算结果，要求模板最大变形值为构件计算跨度的1/400，支架的压缩变形值或弹性挠度最大限值为结构计算跨度的1/10000。支撑系统中水平方料与模板的接触面之间不得有任何间隙，同时在浇筑振捣过程时安排专人和传感器同步监视模板受力变形，防止模板支撑系统中的立管扣件下沉等不利现象产生。

4结语

基于跳仓法在地下综合交通枢纽工程筏板基础结构中的应用效果，结合超长大混凝土施工技术分析，得到以下几点经验：

1）从混凝土配合比设计角度出发，减少胶凝材料水化热，严格控制原材料各项性能指标，并确保钢筋、模板等构造措施满足抗裂要求。

2）结合大体积混凝土结构设计特点，编制跳仓法专项施工方案，注重分仓板块划分以及“递推”式浇筑次序，避免出现“品”字形浇筑方式。

3）优化二次振捣和二次抹压施工工艺，注重将温控措施与成品养护同步结合，降低环境温度及湿度变化对混凝土收缩的影响。（来源：《山西建筑》2024.12）

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