基础筏板跳仓法施工技术的应用 李清波,张思维,孟博,李健,张金炜,周云飞 (1.中航建设集团有限公司,101407,北京) [摘要]结合郑州某超高层项目,对其大型基础筏板工程施工中采用的跳仓法工艺进行了说明与分析,对 跳仓法施工工艺的应用进行了阐述,对该工艺的选择和实施的重点进行了总结,从跳仓法可行性分析、 施工准备、施工方法、测温控制以及裂缝控制计算等方面,阐述了大型超长基础筏板采用跳仓法施工工 艺的优越性和可推广性,希望能够再今后的工程中提供借鉴意义.
[关键词]跳仓法:基础筏板:裂缝控制 中图分类号TU0074 文献标志码A Applicationoffoundationraftbunkeringjumpconstruction technology LI Qing-bo ZHANG Si-wei MENG Bo LI Jian ZHANG Jin-wei ZHOU Yun-fei (AVIC C0NST GROUP 101407 Bei jing China) [Abstraet] Combined with a super-high-rise project in Zhengzhou this paper explains and analyzes the bunkering method used in the construction of large-scale foundation raft project and expounds the application of bunkering method this paper summarizes the key points of the selection and implementation of the technology from the aspects of feasibility analysis construction preparation construction method temperature control and crack control calculation etc. this paper expounds the superiority and popularization of the construction technology of large and super-long foundation raft by bunkering method and hopes that it can be used for reference in future projects. [Key words] Bunkering method; Foundation raft; Crack contro 1前言 会得到松弛,其抗拉性能也会得到增强.
通过相 跳仓法是一种施工技术方法,旨在对超长混 邻仓体应力的叠加,可以有效降低拉应力,从而 凝土进行有效处理.
该方法将整体结构划分为若 更好地控制温度收缩应力和防止有害裂缝的产 干个相对较小的“小仓体”,这些“小仓体”的 生.
尺寸根据不开裂的计算长度来确定,并采取间隔 此外,跳仓法还减少了主体结构永久性变形 施工的方式.
经过短暂的应力释放期后,这些 缝和各类后浇带(临时性变形缝)的工程量.
“小仓体”会被连接成一个整体,进而依靠混凝 土自身的抗拉强度来抵抗相邻仓体间的温度应 力.
跳仓法的理论基础源于结构与长度之间的非 线性关系.
它根据钢筋混凝土的线膨胀系数、收 缩当量以及弹性模量,计算得出不开裂长度,结 合工程实际以及混凝土的供应条件,进行分仓, 并采取跳仓浇筑的施工方法.
相邻仓之间的间歇 时间为5-10天为宜,这一期间混凝土的温度应力 图一项目效果图 收稿日期: 作者简介:李清波(1984年05月15日),性别:男,籍贯:河北省张家口市,职称:工程师,学位:学士,主要研究方向 为:土木工程施工技术,e-mai:409923971@,中航建设集团有限公司优秀项目经理,施工现场管理经验丰富.
2工程简况 水的重点.
后浇带恢复时间长、施工缝处理难度 2.1项目概况 大,延长支护降水和肥槽回填时间,降低结构自 “郑州某超高层项目”是河南省郑州市金融岛 防水性.
后浇带暴露时间长,钢筋与混凝土接缝 中心的一个重大建设项目是一座集办公、商业、 处易受污染锈蚀,易导致后浇带结构封闭后出现 文化、娱乐等多功能于一体的大型超高层综合 渗漏点.
体,该项目对于提升郑州市金融岛形象、促进区 (3)工期紧张,后浇带施工周期长.
各段间 域经济发展具有重要意义.
该工程地下结构范围 留出0.8m后浇混凝土区域,待两侧混凝土收缩应 130m(东西向)x89m(南北向),筏板厚度有 力释放后再浇筑微膨胀混凝土.
但工期节点紧 0.5m、0.8m、1m、1.5m,为超长大体积混凝土结 张,肥槽回填土、周边外环路施工穿插计划紧 构.
原设计采用沉降后浇带、温度后浇带及膨胀 凑,温度后浇带需42d后形成封闭,整体周期长, 加强带.
后浇带宽度为800mm,膨胀加强带只在 影响后续施工.
底板设置.
4跳仓法在本工程应用可行性分析 ..? 4.1可行性分析 (1)本工程基础筏板属于超长混凝土结构, 基础筏板施工面积约9000平方米,有足够的空间 进行跳仓法施工.
ER (2)本工程在基础筏板施工期间,结合郑州 当地水文气候条件,温度和湿度变化相对较大, 在施工时由于混凝土内部产生的温度应力远远大 于混凝土本身的抗拉强度,完全靠传统的“抗” 的方法减少裂缝很难实现,因此需要采取有效措 图二基础后浇带原设计位置图 施,通过“先放后抗、抗放结合”的方式避免产 2.2工程地质水文条件 生裂缝,因为本工程基础筏板所处的环境最适用 本工程主楼及地下车库基础埋深 于跳仓法施工.
18.9m(±0.00=93m):主楼CFG桩顶为第5层细 (3)跳仓法施工是整体结构按施工缝分段, 砂层或第6层细砂层,天然地基承载力特征值取 相邻段至少有7d的时间间隔,可以抵消在施工过 fak=220KPa,桩端持力层为第8层粉质粘土层或 程中出现的温差及干缩作用,大大削弱了施工期 第9层细砂层,有效桩长不小于16.3m,且桩增进 间的温度伸缩应力,有效控制裂缝,从而实现 入持力层不少于0.8m.
“先放后抗、抗放结合”,这种方法不仅有利于 3基础筏板施工重难点 混凝土结构的稳定,还能减少裂缝的产生,提高 (1)本工程历时两个雨季和一个冬季,地下 结构的耐久性,同时还能加快施工进度.
因此, 结构施工正经历郑州高温雨季,混凝土的温度和 本工程筏板基础施工决定采用跳仓法.
水泥水化放热反应导致的变形收缩是产生裂缝的 4.2不设置温度后浇带及膨胀加强带说明 主要原因,且后浇带封闭周期较长,长期暴露导 经设计单位对该工程所处区域的地基沉降进 致垃圾和泥沙在其内积聚难以彻底清理,同时钢 行计算,最大沉降量为7mm,本工程采用CFG桩 筋可能发生锈蚀,混凝土表面会出现劣化现象, 和抗浮锚杆复合地基,最大沉降量符合《超长大 后浇混凝土施工缝更容易产生裂缝,这些问题给 体积混凝土结构跳仓法技术规程》《超长混凝土 质量带来了隐患.
结构无缝施工标准》不设沉降后浇带条件.
同时 (2)地下水水位高,后浇带抗渗效果差.
按 本工程地下结构适用《超长大体积混凝土结构跳 施工图设置后浇带,施工复杂,成为地下工程防 仓法技术规程》技术条件,为确保质量和工期,
本工程基础筏板计划取消温度后浇带、膨胀加强 10仓10 21.6 28.5 089 550 带,保留西侧与街坊路、南侧与外环路的沉降后 11仓11 23 32 700 650 浇带.
5.2混凝土原材料和配合比 5跳仓法施工应用 超长大体积混凝土结构的配合比,根据现行 5.1施工部位及仓格划分 标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55的有关 跳仓法的原则为”隔一跳一”.
结合工程土 规定,配制的混凝土强度不超过设计强度的 方开挖顺序、垫层及基础防水施工顺序、分包队 130%.
此外,本工程计划采用增加60d的标养龄 伍配置和生产能力,并通过计算,根据基础筏板 期作为混凝土配合比设计、强度评定以及主体结 面积大小沿纵向和横向分仓,仓格间距不大于 构验收的依据.
50m.
基础底板根据施工段共分为11个仓块,施 (1)水胶比的计算和控制是至关重要的.
根 工缝位置见图三,整体控制两仓交界的混凝土浇 据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55的有关规 筑差7d.
定,结合混凝土结构的耐久性要求,水胶比最终 (1)基础底板跳仓顺序 控制在0.4~0.45之间,排合水用量不超过170kg/ 第一次浇筑仓格:仓1、仓2 m,以避免影响混凝土的强度和耐久性.
胶凝材 第二次浇筑仓格:仓3、仓4 料总量不超过350kg/m²,其中水泥用量不超过 第三次浇筑仓格:仓5、仓6、仓10 240kg/m².
第四次浇筑仓格:仓7、仓8、仓9、仓11 (2)对于本工程筏板混凝土,砂浆体积不大 于32%,骨料体积不小于68%,粗骨料的空隙率 不大于42%,以确保骨料的充足填充.
粗骨料的 仓4 . 仓 用量不低于1050kg/m²,以保证混凝土的结构强 仓10 度.
对于泵送混凝土,砂率为40%左右,以提供 5 混凝土良好的流动性.
仓 基于以上的配合比设计原则,进行配合比计 算并热工计算,控制温升值不得超过50°℃,经过 混凝土搅拌站进行试配,对混凝土拌合物得强 PA 度、抗渗性能、流动性能进行检验,符合本工程 得要求.
图三基础底板跳仓划分示意图 5.3施工缝处理 (2)各个仓格混凝土估算量见表一 底板施工缝止水钢板必须上翘(开口向上), 表 基础底板各仓格尺寸范围及混凝土估算量 东西长 南北宽 混凝土估 防止开口向下混凝土浇搞时气泡积聚,不易排 序 仓格 度 度 面积 号 序号 (m²) 算量 出.
止水钢板设置在板厚中部.
止水钢板的原理 (m) (m) (n²) 是承压水通过混凝土裂缝渗透,采用止水钢板延 1 仓1 29 47 1360 2500 2 仓2 15 14 230 120 长渗透路径,当渗透压在渗透路径上减小为零时 3 仓3 19 47 890 900 渗透停止,即起到止水作用,如下图四.
① 仓4 29 12. 6 386 200 ② 4 5 仓5 26 47 1220 1850 待7天后浇筑 6 仓6 22.5 12.5 280 150 仓7 22.5 47 1060 1700 仓8 26 12 321 160 6 仓9 43. 5 10 350 210 (3)
1-已浇筑混凝土:2-止水钢板: 3-012钢筋骨架,绑扎快易收口网或钢丝网 t 图四基础底板施工缝 仓10 5.4混凝土浇筑及场内组织 (1)为确保超长大体积混凝土结构的施工质 量,基础底板浇筑采取分仓浇筑的方式.
相邻仓 之间的浇筑间隔时间必须严格控制在7天以上.
(2)采用分层斜坡推进法浇筑,每一层的厚 度控制在500毫米,并配备分层振捣工艺.
浇筑 时,应保持一个斜面连续浇筑,直至达到设计高 度.
为确保混凝土的均匀性和密实性,建议坡度 图五仓1、仓2泵车站位及罐车行进图 控制在1:6至1:7之间.
(4)表面处理采用二次抹面的方法,确保混 (3)根据本工程不同仓体的混凝土量和筏板 凝土施工质量,使用2m长的铝合金刮杠对混凝土 厚度,为了保证混凝土不出现冷缝,在制定方案 表面进行找平,同时控制筏板顶标高,进一步细 时对各仓体单位时间内浇筑的混凝土最小需求量 化混凝土表面.
最后,铺设塑料薄膜以保持水 进行计算,再根据计算得出的单位时间内最小需 分,确保混凝土得到充分的养护.
求量和计划浇筑时间以及场内施工场地条件,综 5.5混凝土养护及测温 合配置泵送机械和罐车数量,如下(以最大仓格 (1)养护:本工程筏板基础处于冬末春初施 为例): 工阶段,养护工作十分重要.
采用覆盖一层塑料 仓格1混凝土浇筑量约为2500m²,按照不出 薄膜,加设一层岩棉被:在进入高温天气下进行 现冷缝需求量为:47.7m(南北方向长 基础底板施工时,一旦混凝土完成二次抹面后, 度)x0.5m×(1.5(最厚底板厚度)×12)(流淌 迅速覆盖一层塑料薄膜,以锁住混凝土表面的水 长度)m/6h(缓凝时间)≈71.55m/h. 分,防止因过度蒸发导致的干裂现象.
计划24小时浇筑完成,则底板需求量为: (2)测温:超长大体积混凝土施工期间,专 2500m² (概量)/24=104.12m/h>71.55m²/h.
职计量员需负责测温记录工作,并严格按照既定 考虑现场及每台车载地泵混凝土输送速度为 规范填写记录.
为确保信息的时效性和准确性, 30m/h,汽车泵混凝土输送速度为 需及时收集并测温数据.
一旦混凝土内外温 50m/h.
n=2500/80/24=1.3台,采用1台地泵,1 差逼近或超过25°℃,降温速率超过2°C/d,迅速向 台汽车泵.
现场技术负责人汇报,并立即启动紧急保温措 考虑各种突发情况,计算取1.1的富余系数进 施.
在混凝土浇筑前,按找测温方案,将温度传 行混凝土供应车辆的车流量计算分析,混凝土供 感器绑扎固定在钢筋上,随后将带有温感器的钢 应量:104.12m/h×1.1=114.53m/h 筋固定在基础筏板钢筋中,本工程测温布置位 混凝土罐车按平均10m²考虑,需要混凝土罐 置,详见下图六、七.
车12辆/小时.
根据周边交通环境,高峰期间考虑 增加5辆罐车,罐车总数为17辆.
站位如下图 五.
测温元件 zmax≤ftk(t)/K 满足混凝土防裂要求.
6.2混凝土外约束裂缝控制计算:按1.5m厚 弹性地基基础上大体积混凝土基础降温阶段 板 防水层详建筑 综合最大温度收缩拉应力,按下式计算: 100厚垫层 ox(t)= a △T(t)E()H(tt)R(t) R(t)=1- cosh √HE(t) 图六测温点示意 降温时,混凝土的抗裂安全度应满足下式要 求:ax(t)≤ftk(t)/K (1)计算混凝土收缩值及收缩当量温差 (15d): 15d收缩值为:y(15)=y 0 ×M ×M.** XM (1-a1×)=1.320×10- 15d 收 缩 宗 量 差 为:T(15)=y(15)/α=13.2C.
(2)混凝土综合温差T(15)=5.88℃.
(3)混凝土弹性模量,当d=15 E(15)=E (1-0 ∞×3) =2. 407 × 10*N/m² 图七测温点布置平面图 (4)各龄期混凝土松弛系数 6裂缝控制及伸缩缝间距计算(1.5m厚) 根据实际数据荷载持续时间Hi(15)=0.233 6.1混凝土自约束裂缝控制计算:当t=15天 (5)外约束最大拉应力计算 (1)混凝土的弹性模量: 00=10=0×0=D 当t=15天,该龄期混凝土的弹性模量为: H=1500mm:L=57000mm.
E(15) =βEc(1-*) = 0.99×3.25×10²×( 1-e 根据公式计算温差引起的应力 *y 23832.78N/mm² o(t)= 1-台 a >T()E(t)H(tT)R(t) (2)混凝土最大自约束应力 当t=15天,混凝土截面表面温度Tb为 15d:即第12d到第15d温差引起的的应力: 25.47℃,混凝土截面中心温度Tm为28.95℃,混 x (15)=0. 148N/mm² 凝土最大自约束应力为: (6)总降温产生的最大温度拉应力: zmax = α /2 E(t) ▪ Tlmax • H(t t) max=0 (6) α (9) o (12)o (15) o (18 =1. 00 × 10/2× 23832. 78 ×3. 48 ×0. 23=0. 1 ) =0. 627N/mm? N/m* 混凝土抗拉强度为ftk(t)=1.52N/mm² (3)控制温度裂缝的条件 混凝土抗拉强度标准值为ftk=2.39 ftk (t)/K=1. 52/1. 15=1. 32N/mm² N/mm²,系数Y=0.36,防裂安全系数K=1.15 axmax≤ftk(t)/K 满足混凝土防裂要求.
(5)t=15天,混凝土抗拉强度为: 6.3伸缩缝间距计算:1.5m厚底板 Ftk (t)= ftk(1-e1)= 2.39×(1-e)= 公式: 2. 38N/mm² Lμ=1.5(H• E/C) • axcA(| αa |/(| a T| )) ftk (t) /k = 2.38/1. 15 = 2.07 N/mm² (1)计算参数 计算高度或厚度H=1.5(m):