补偿收缩混凝土在超长地下结构工程中的应用

张美峰

(上海外经工程咨询监理有限公司，上海200040)

1 实例工程概况

上海泰富商业广场是集商业、办公于一体的综合性建筑，地下一层为车库，地上10层，总建筑面积为26 000 m2。其中地下室为5 500 m2。地下室长为116.0 m，宽度为49.0 m，属超长结构。本工程为预应力混凝土管桩，1 000 mm厚承台基础，地下室底板为梁板式钢筋混凝土底板，底板厚度500 mm，地梁绝大部分为500 mm×1 000 mm，外墙板厚度为300 mm，地下室顶板厚度为180 mm，底板、外墙板及顶板混凝土强度等级为C30，抗渗等级为S6。设计要求地下室(底板、墙板、顶板)纵向设一条后浇带，横向设二条后浇带，并要求后浇带混凝土须在地下室结构施工二个月后才能浇筑。防水设计要求在底板、外墙板及顶板室外部分均做卷材外防水。

按设计要求:

(1)该地下室的三条后浇带(纵向一条、横向二条)将地下室底板、顶板各分为6块，外墙板分为10块，见图1。后浇带长度共计约450 m。

图1 地下室后浇带布置示意(m)

(2)板桩基础，众多桩头的柔性防水难以与底板的防水层做到无缝不渗水。

(3)筏底板，地梁与底板承台高低纵横交错，防水卷材难以做到全封闭。

综上不但施工麻烦，消缝困难，且延长基坑降水时间，成本高，工期长，还可能留下渗水隐患。

根据《补偿收缩混凝土应用技术导则》(R1SN－TG002－2006)补偿收缩混凝土是集结构承重－防水于一体的防水抗裂材料，国外称其为不透水混凝土，在我国推广应用已有20多年的历史，结构自防水，超长结构无缝设计和施工已有许多成功范例。地下室混凝土采用补偿收缩混凝土，取消纵向后浇带，改横向二条后浇带为膨胀加强带。地下室底板混凝土连续浇筑不留缝，墙、顶板混凝土间歇浇筑，以补偿收缩混凝土作为地下室结构自防水材料，取消底板、墙、顶板外的卷材防水层。

2 技术方案

2.1 地下室底板自防水

地下室底板长116.0 m，宽49.0 m，底板厚度500 mm，地梁绝大部分为500 mm×1 000 mm，框架柱下为1 000 mm厚桩承台。底板横向设二条膨胀加强带(图2)，底板采用HEA膨胀自防水混凝土，抗渗等级为P6。底板混凝土掺8%高性能膨胀剂HEA，强度等级为C30，加强带内掺12%HEA，强度等级为C35，加强带宽度为2.0 m。垂直于加强带方向底层、面层钢筋之间各增设1φ16筋，二端伸入带外各800 mm。带二侧分别架设单层密孔钢丝网(孔径5 mm)并固定牢固，铁丝网搭接长度不得小于50 mm，铁丝网与底板钢筋绑扎牢固，并用竖向钢筋φ14@200固定，φ14钢筋与底板上、下层钢筋点焊牢固。带两侧的上层钢筋上要用铁丝绑扎固定木条，以防止带两侧混凝土流向带内。加强带混凝土连续浇捣，即加强带一侧混凝土浇筑完成后，可接着浇筑带内混凝土，然后再浇筑带的另一侧混凝土。

图2 地下室加强带布置示意(m)

2.2 地下室外墙板

地下室外墙板总长为330 m，其膨胀加强带设置位置和底板相对应。由于地下室外墙板厚度较薄(300 mm厚)，受施工、养护条件限制较大，且受外界温度影响较大，易出现纵向裂缝，故其膨胀加强带采用间歇式加强带，即加强带应在两边混凝土浇筑7 d后再填充施工，带内加设钢板止水带，带二侧用双层密孔丝网分隔，加强带范围每二根墙板水平钢筋之间增加一根φ12筋，二端各伸入600 mm。墙柱交接处，配筋及断面骤变处的外墙板因应力集中极易产生裂缝，在原墙板每侧每二根水平筋之间增设一根2.0 m长φ12筋，作加强处理。另外根据地下室外墙板纵向裂缝一般均出现在底板与顶板之间的中间部位，将墙板内外侧中间约1 000 mm范围内的水平筋间距从150 mm调至100 mm，以加强外墙板混凝土的抗裂强度。

2.3 地下室顶板

地下室顶板膨胀加强带的位置及做法同地下室底板。采用间歇式膨胀加强带，即加强带应在两边混凝土浇筑7 d后再填充施工。带内垂直于加强带钢筋，每二根之间加一根φ14筋，二端各伸入700 mm。

3 施工措施

3.1 原材料要求

水泥要求采用水化热低的普通硅酸盐水泥，粗骨料要求5～31.5连续级配，含泥量、针片含量、压碎指标符合建筑粗骨料Ⅱ类质量要求，细骨料为中砂，细度模数2.4～2.8，含泥量少于1%，水灰比不能太小，外掺膨胀剂需吸收大量水分，不得使用高效减水剂来提高混凝土坍落度，粉煤灰掺量及矿粉掺量按规定控制。

3.2 配合比设计

混凝土配合比见表1。

表1 上海泰富广场地下室工程混凝土配合比设计

底板、侧墙、柱、顶板混凝土为C30/P6，膨胀加强带混凝土强度比二侧高一个等级为C35/P6，采用泵送商品混凝土，入模坍落度为160 mm。

3.3 补偿收缩混凝土的浇捣施工措施

(1)浇捣补偿收缩混凝土之前，重点检查膨胀加强带钢筋绑扎，止水带安装，密目铁丝隔离网安装是否符合技术方案要求，模板内所有杂物垃圾必须清理干净。

(2)地下室底板为连续式加强带，混凝土必须连续浇筑，不得留缝，必须保证“带”内外混凝土的“软接搓”确保结构的整体性。

(3)墙、顶板间歇式后浇加强带混凝土必须在其两侧混凝土浇筑7 d后方可浇筑，且不得留缝。

(4)补偿收缩混凝土为自防水混凝土，必须振捣密实，不得漏振、欠振及过振，振捣时间控制在10～30 s，以混凝土开始泛浆和不冒气泡为准。振捣器插点应均匀，应快插慢拔。施工缝、预埋件处应加强振捣，振捣棒尽量不要触及模板、钢筋、止水带，以防止其移位、变形造成渗水通道等。

(5)墙板混凝土浇捣必须遵循“分层浇捣，落层覆盖，循序渐进，一次到顶”的方法。原则上分层混凝土之间不出现“冷缝”，分层厚度控制在40 cm之间。

(6)对底板、顶板混凝土表面做好抹压工作，即在混凝土初凝和终凝二个不同时间对混凝土面进行多次抹压，必须控制好抹压时间，抹压至少三遍，防止表面龟裂。

(7)混凝土达到足够强度之前，严禁敲打或振动钢筋，以防止产生渗水通道。

3.4 混凝土养护

补偿收缩混凝土浇筑完成后，早期的保湿养护工作非常重要，不仅能使混凝土强度增长得到保证，更重要的是确保能获得需要的膨胀率，保证形成的混凝土结构具有优异的抗裂防渗性能。本工程补偿收缩混凝土施工正值上海高温季节，针对这一气温情况，采取以下养护措施。

(1)混凝土浇捣完成12 h后，开始养护，养护时间不少于14 d。

(2)底板采用蓄水养护，蓄水高度70～100 mm，顶板采用覆盖湿草袋(麻袋)加浇水养护。

(3)墙板混凝土养护:控制模板拆模时间，由于墙体薄，面积大，养护较难，受风速、气温影响大，容易产生收缩裂缝。墙体模板不仅有保温保湿作用而且限制混凝土的膨胀，有利于混凝土内预应力的形成，所以延迟拆模时间对防止地下室侧墙开裂非常重要。混凝土浇筑7 d后松开墙模板螺栓，使模板离开墙面3～4 mm，再从墙顶浇水养护7 d，然后拆除模板。拆模后，将对拉螺杆周边混凝土凿成直径50 mm，深25 mm的凹槽，割除螺杆后，凹槽浇水洗净后用防水砂浆嵌实抹平，然后立即进行回填土。

4 效果

(1)该地下室工程采用补偿收缩混凝土，改后浇带为膨胀加强带，并取消了外防水，从回填土至竣工验收，没有发现明显裂缝，也没有出现过渗水现象，最近回访，已使用三年的地下室工程没有发生任何渗漏现象。

(2)本地下室工程成功地采用了补偿收缩混凝土，不仅节约了外墙板外、底板下柔性防水材料及相应的构造层保护层，而且简化施工，缩短了工期，是一种节能节材的优质建筑材料。本地下室工程节约的柔性防水层及相关保护层、构造层费用达98万元。

5 结束语

(1)超长地下室工程采用补偿收缩混凝土，以膨胀加强带取代后浇带，保证了地下室结构的整体性，避免了后浇带因施工质量较难保证成为结构薄弱带、渗漏薄弱的隐患。

(2)补偿收缩混凝土优良的防渗抗裂双重功能，应用于地下室结构工程中，作结构永久自防水，地下室迎水面完全可以取消外防水层，解决了筏板、桩板基础底板，众多桩头、承台、地梁与底板高低纵横交错，很难做到外防水层的全封闭，造成好多工程的地下室底板下做了外防水，渗漏现象仍很普遍这一难题。

(3)地下室外墙板较易开裂，采用补偿收缩混凝土的同时，对易开裂的部位(墙、柱断面变化处，墙高度中间部位)采用加密钢筋的防裂措施可以有效防止裂缝的产生。

(4)补偿收缩混凝土的防裂抗渗性能发挥，除了原材料质量、配合比控制、浇捣质量外，早期(14 d内)保温保湿养护非常重要。底板最好采用蓄水养护7 d，然后覆盖浇水养护7 d。墙板尽量延长拆模时间(7～14 d)，对防止墙板开裂尤为重要。