超长结构连续施工技术在地下室中的应用

许永坤，朱仁兴，姚继勇，谢永配，李长成

（1. 中天空港（北京）建设工程总队，北京 102401；2.空军第一建筑安装工程总队，北京 100000；3.中国建筑材料科学研究总院，北京 100024）

超长结构连续施工技术在地下室中的应用

许永坤1，朱仁兴1，姚继勇2，谢永配2，李长成3

（1. 中天空港（北京）建设工程总队，北京 102401；2.空军第一建筑安装工程总队，北京 100000；3.中国建筑材料科学研究总院，北京 100024）

本文介绍了补偿收缩混凝土超长结构连续施工技术在地下室工程中的应用，选用限制膨胀≥0.08%的高性能混凝土膨胀剂配制补偿收缩混凝土，依据结构特点优化设置膨胀加强带，利用连续式、后浇式膨胀加强带替代后浇带，加快施工进度，节省费用。

补偿收缩混凝土；超长结构连续施工技术；膨胀加强带；限制膨胀率

0　前言

随着人类对生活居住环境要求的提高和工程建设技术的发展，超长超宽结构（＞100m）的建筑成为当前建设的主流。传统的 “抗放兼备，以放为主”设计方法，通过设置后浇带将结构中的大部分约束应力得以释放，以膨胀混凝土抗衡和抵消残余的收缩应力，从而解决超长混凝土结构收缩开裂问题。然而，设置后浇带一方面给设计和施工带来麻烦，剔凿费工费时，且易成为地下工程渗漏隐患[1-2]。另一方面延长工期，增加模板周转、降水和施工管理费。因此，如能取消后浇带，则具有明显的技术经济意义。补偿收缩混凝土超长结构连续施工技术在结构应力集中处，通过设置膨胀加强带，给予较大的膨胀应力，使收缩应力得到适宜的补偿，从而控制裂缝的出现。目前，超长结构连续施工技术已在京沪高铁南京南站北广场[3]、体育馆看台[4]和中大珠海校区教学楼[5]等国内众多超长结构工程中成功应用[3-5]。

1　工程概况

地下室东西长 110m，南北宽 105.3m，外墙高度为9.50m，“回”字型结构，超长超宽。框架剪力墙结构，防水等级为一级，设置混凝土结构自防水、涂膜防水两道防水。地下室底板厚度 600mm，外墙厚度 300mm，顶板厚度180mm。地下室底板、顶板混凝土强度等级为 C35，外墙等级为 C30，抗渗等级为 P8，内墙、柱混凝土强度等级为C45。

2　超长结构连续施工技术方案

2.1技术原理

补偿收缩混凝土超长结构连续施工技术是一种减少和取消伸缩缝、后浇带的有效的设计、施工方法。

补偿收缩混凝土在硬化过程中产生膨胀作用，在钢筋和邻位约束下，钢筋受拉，混凝土受压，当钢筋拉应力与混凝土压应力平衡时，则

式中：

σc——混凝土预压应力，MPa；

As——钢筋截面积，mm2；

μ——配筋率，%；

Ac——混凝土筋截面积，mm2；

Es——钢筋弹性模量，MPa；

ε2——混凝土的限制膨胀率，%。

由公式可知，σc与 ε2成正比关系，限制膨胀率ε2随膨胀剂掺量增加而增加。因此，通过调整膨胀剂掺量就可以使混凝土获得不同的预压应力。通过在应力集中处 σmax，设置膨胀加强带（见图 1），给予较大的膨胀应力 σc，而在两侧给予较小的膨胀应力，就可以使结构的收缩应力得到补偿，超到抗裂的效果，这就是补偿收缩混凝土超长结构连续施工技术的理论依据[6]。

图1　补偿收缩混凝土超长结构连续施工设计示意图

2.2技术方案

本地下室属于超长超宽结构，即使设置后浇带，结构开裂风险也较大。经专家论证，本工程采用补偿收缩混凝土超长结构连续施工技术，利用膨胀加强带取代后浇带。地下室底板、外墙和顶板均使用补偿收缩混凝土。JGJ/T 178—2009《补偿收缩混凝土应用应用技术规程》4.0.2 节指出，结构总长度大于 120m 的，限制膨胀率应提高一个等级。本工程不同结构部位混凝土的强度和限制膨胀率见表 1。

表1　补偿收缩混凝土性能要求

膨胀剂性能指标应满足 GB 23439—2009《混凝土膨胀剂》规定的 Ⅱ 型产品要求，并且水中 7d 的限制膨胀率必须≥0.080%。

考虑混凝土供应及施工力量配置问题，本工程基础底板、顶板采用间歇式膨胀加强带，带宽 2000mm，膨胀加强带之间的间距约为 40m 左右；外墙采用后浇式膨胀加强带，带宽 800mm，膨胀加强带之间的间距约为 30m 左右，后浇式膨胀加强带可在两侧混凝土浇筑之后 14d 进行浇筑。间歇式、后浇式膨胀加强带[7]分别见图 2、图 3。

图2　间歇式膨胀加强带示意图

图3　后浇式膨胀加强带示意图

在膨胀加强带的两侧用快易收口网（成面好，无需后期剔凿处理），将带内混凝土与带外混凝土分开。浇筑补偿收缩混凝土时，膨胀加强带外的混凝土不能浇到加强带内。

底板水平施工缝的钢板止水带采用为“V”型，即钢板止水带两侧向上有一约 10°倾角，防止钢板止水板下方有混凝土浇筑缺陷。外墙竖向施工缝的钢板止水带采用平板式钢板止水带即可。

地下室底板、外墙和顶板膨胀加强带位置相同，膨胀加强带位置划分见图 4。

图4　地下室膨胀加强带划分

3　补偿收缩混凝土制备

水泥：P·O 42.5 普通硅酸盐水泥，性能符合国家标准要求。砂：中砂，含泥量小于 1.3。石：碎卵石，连续级配，含泥量＜1%。矿物掺合料、Ⅱ 级以上粉煤灰，S95 磨细矿渣粉。混凝土膨胀剂：CMA 膨胀剂，GB 23439－2009《混凝土膨胀剂》规定的 Ⅱ 型产品，7d 膨胀率不低于 0.08%。泵送剂，性能符合国家及行业标准，减水率不小于 20%。

考虑现阶段混凝土工人技术水平，为保证补偿收缩混凝土密实性，混凝土入模坍落度控制在 180～200mm。以混凝土强度性能、限制膨胀率为目标，兼顾混凝土施工性能，通过试验确定混凝土配合比，见表 2。

表2　混凝土配合比和抗压强度

为保证补偿收缩混凝土的均匀性，混凝土的搅拌时间取常规混凝土搅拌时间的 1.5 倍。混凝土搅拌站严格按制定的混凝土配合比拌制混凝土，当原材料发生变化时，通过试配后才可变更配合比。同时，加强对砂、石含水量的抽检工作，及时调整混凝土拌合用水量。补偿收缩混凝土的限制膨胀率测量结果见图 5。

图5　补偿收缩混凝土限制膨胀率

4　超长结构连续施工

混凝土浇筑采用汽车泵泵送方式，地下室划分为 5 个施工段，每个施工段安排 2 台泵车和 2 个施工班组，每个班组配备 3 台振捣棒。混凝土浇筑前安排人员检查膨胀加强带支护，确保浇筑时不发生跑灰现象。

底板为上翻梁结构，由施工段两侧向中间浇筑梁下面的混凝土，待混凝土接近初凝前，再由两侧向中间回浇，保证梁底基础和梁内混凝土之间不出现施工冷缝。加强振捣，采用梅花式振捣方式，每个振点振捣时间控制在 10s 左右，确保不漏振。对止水钢板处、穿墙螺栓等防水节点加强振捣，从而确保混凝土密实性。振捣后抹面覆盖塑料薄膜，能上人后浇水养护。下一个施工段浇筑前，先浇筑膨胀加强带的混凝土，然后再按照上述方式浇筑限制膨胀率小的补偿收缩混凝土。

外墙高度 9.5m，分两次浇筑，水平施工缝采用遇水膨胀橡胶止水条做止水构造。外墙浇筑前按排人员重点检查模板是否牢固，避免施工时发生跑模现象。外墙混凝土分层浇筑，减少混凝土对模板的侧压力。振捣时，振捣棒插到底，快插慢拔。下部外墙带模养护 7d 后拆模。上部外墙连同顶板一起浇筑，顶板在外墙膨胀加强处位置做一个隔离。外墙整体浇筑完成 14d 后，安排人员浇筑膨胀加强带。

5　小结

地下室采用补偿收缩混凝土超长结构连续施工技术，利用间歇式、后浇式膨胀加强带取消后浇带，显著加快施工进度，地下室封顶累计耗时 45d。加快模板周转，避免后浇带剔凿、渗漏隐患，降低工程造价。

[1] 孙福江，王斌，段先军．首都机场 T 3A 地下室局部渗治理[J]．中国建筑防水，2009(12)：35-38．

[2] 江灰志．地下室后烧带渗漏原因分析及处理[J]．河南建材，2011(5)：114-115．

[3] 曹国祥，张守治．补偿收缩混凝土在京沪高铁南京南站工程中的应用研究[J]．混凝土，2013(5)：158-160．

[4] 亢丽芬．体育馆环向看台补偿收缩混凝土施工技术[J]．低温建筑技术， 2012(5)：83-85．

[5] 潘捷．超长混凝土结构无缝施工在中大珠海校区教学楼工程中的应用[J]．广东土木与建筑，2002(10)：41-42+31.

[6] 赵顺增，游宝坤．补偿收缩混凝土裂渗控制技术及其应用[M]．北京：中国建筑工业出版社，2010：160-164．

[7] JGJ/T 178－2009．补偿收缩混凝土应用技术规程[S].

［通讯地址］北京市丰台区南苑警备东路四区 2 号（100076）

Application of super-long structure continuous construction technology used in the basement project

Bai Yugui1, Zhang Shifeng2, Wang Gufeng2, Li Changcheng3
(Xu Yongkun 1, Zhu Renxing 1, Yao Jiyong 2, Dr John with 2, 3 Li Changcheng (1.Zhongtian airport (Beijing) construction corps, Beijing 102401; 2. Air Corps first construction and installation works, Beijing 100000; 3. China Building Materials Academy, Beijing 100024)China Building Materials Academy, Beijing100024)

The application super-long structure continuous construction technology of shrinkage-compensating concrete in a basement was introduced in this paper. Restrained expansion rate ≥0.08% was selected to make shrinkage-compensating concrete. An optimized design for locations of expansion reinforcing band was analyzed based on structural features. Post-poured strip was replaced by continuous and post-poured expansion reinforcing band. The above measures have the obvious effect to speed up the construction schedule and reduce the construction cost.

shrinkage-compensating concrete; super-long structure continuous construction technology; expansion reinforcing band; restrained expansion rate

许永坤（1969－），男，工程师。