地下工程超长结构膨胀加强带应用

[摘 要]加强带是工程界使用的一种新方法，它是在原规定的伸缩缝间距上，留出1m左右的距离，浇筑混凝土时缝间和其它地方同时浇筑，但缝间浇筑掺有膨胀剂的补偿收缩混凝土。

[关键词]膨胀加强带；人防工程；逆作法

中图分类号： O434 文献标识码： A

1.引言

随着城市建设和社会的发展，地面建筑越来越多，地面空间的可利用的资源也逐渐减少。为了满足人们日益发展的需要及有效利用空间，地下空间开发和利用正在慢慢地兴起渐渐地成熟。很多地下空间的开发，都是在交通干道或商业繁华区的下部修建的，因此对工期的要求都非常紧。一般情况，工程师采用两种方法解决工期紧的问题，一是采用逆作法施工，二是采用膨胀加强带代替后浇带。本文通过实际设计工程实例，介绍了超长结构地下工程设置膨胀加强带的一些做法。

2.设计工程实例

本工程位于贵州省贵阳市中华路、公园路、中山路、瑞金路、大南门，为单建式地下两层人防工程，除公园路为地下一层外，其余均为地下两层，工程建成后总建筑面积为396847.3平方米，总长度约为8000米。该工程的顶板覆土为2.5米，根据地质报告，大多数区域按满水考虑。顶板厚度为500mm，中板厚度为350，负二层底板厚度为600（公园路负一层底板厚度为500mm）。该工程的规模大，工期紧，除了施工多标段以及逆作法施工外，膨胀加强带的设置对于工期来说在其中也起到了控制性的作用。

设计初期，我们也论证了后浇带在施工中存在的问题：留于基础底部结构的后浇带,将历经整个结构施工过程,直至结构主体全部完成，在这段时间内,后浇带中将不可避免地落进各种各样的垃圾杂物,由于底部结构钢筋较粗较密,使得清理工作非常艰难。后浇带贯穿整个主体结构,所到之处遇梁断梁,遇板断板,给施工带来很多不便,影响施工进度。在后浇带灌充混凝土前,需将两侧混凝土凿毛,施工非常困难,而有些结构混凝土与后浇带混凝土浇筑时间间隔数月,新老混凝土的粘结强度很难保证,又由于浇筑时间差,造成这些结构的混凝土的干缩大部分已于后浇带灌充前完成。因此,后浇带混凝土的干缩极易在新老混凝土的连接处产生裂缝。设置施工后浇带的初衷是防止混凝土裂缝的产生,而后浇带处理不好却人为地在每条后浇带处造成两条贯穿裂缝,引起漏水。

接着，我们对于膨胀加强带也进行了一些取证和论证。膨胀加强带是一种采用比浇筑混凝土高一等级的混凝土,设置在建筑物混凝土收缩应力发生的最大部位,来增加混凝土的密实度,提高连续浇筑混凝土的强度及抗裂、防渗性能的超长混凝土整浇浇筑技术，用于替代后浇带的连续浇筑无缝施工技术。虽然在规范中还没有明确的关于膨胀加强带的说明，但是在GB 50108-2008《地下工程防水技术规范》中，条文说明5.1.2条中说到：“加强带是工程界使用的一种新方法，它是在原规定的伸缩缝间距上，留出1m左右的距离，浇筑混凝土时缝间和其它地方同时浇筑，但缝间浇筑掺有膨胀剂的补偿收缩混凝土。宝鸡、沧州、济南等地采用这种方法后，伸缩缝间距可延长60~80m。” 有条文作为依据，设计中根据膨胀加强带的原理，本工程50米设一道2m宽的膨胀加强带。设置方法如下：

要求在施工前，由膨胀抗裂剂厂家和施工单位共同试配，以确定混凝土性能。

水中养护14d的混凝土限制膨胀率，在加强带外，底板为大于等于0.02%，外墙、顶板、中板为大于等于0.025%；在加强带内，膨胀率为大于等于零0.04%。

掺混凝土外加剂的膨胀混凝土须满足《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119-2003)的相应要求。

施工单位或混凝土搅拌站应根据设计的要求，确定膨胀剂的最佳掺量，在满足混凝土强度和抗渗要求下，同时要达到补偿收缩混凝土的限制膨胀率。

认真进行混凝土配合比设计，为减少水化热，混凝土可掺入适量粉煤灰，混凝土配比设计应符合《地下工程防水技术规范》中有关防水混凝土配合比设计的要求。

6）实施效果

a、工程质量

本工程于2012年12月20日出正式施工图，2013年上半年已经完成了中山路和中华路两条路的施工，总施工面积约为20万平方米。经现场及有关单位的反馈，一层楼面及地下室的板面均未出现裂缝。同时简化了施工过程，得到业主的好评。

b)经济效益

膨胀加强带与板同时浇筑，不仅省去了后浇带的清理工作，后浇带处的钢筋加强部分亦可以取消；从而简化施工过程、降低间接成本，缩短工期及降低管理费用。

c）工期对比

按常规设计要求，每隔30~40米设一道后浇带，60天左右方可后浇高一级强度混凝土。而采用膨胀加强带后可以实现连续浇筑施工，工期大大缩短。

3.设置原理

（1）理论依据

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

Ac•σc=As•Es•ε2

设μ= As/ Ac，则

σc =μ•Es•ε2（a）

式中σc－混凝土预压应力（Mpa）；

As－钢筋截面积；

μ－配筋率（%）；

Es－钢筋弹性模量（Mpa）；

ε2－混凝土的限制膨胀率（%）；

由（a）式可见，在配筋率和钢筋弹性模量一定的情况下，σc与ε2成正比关系。 由于膨胀加强带有一定的预压应力，能消除由于混凝土收缩而产生的拉应力，使得混凝土对抗收缩应力的补偿能力大大加强，从而有效防止超长结构开裂，大道控制混凝土变形裂缝的目的。

（2）设置要求

膨胀加强带要求设置在混凝土收缩应力发生的最大部位,一般也就是长度方向的中间位置,在顶板长度和宽度方向上各每间隔50m 左右设一条加强带,带宽2.0m ,带的两侧上下层钢筋之间设置Ф6mm 钢丝网,网格尺寸为35 ×35mm ,两端分别绑扎在上下层钢筋上,将带内混凝土与带外的分隔开。

上述工程实例膨胀加强带外混凝土设计强度为C35 ,CSA 掺量为10 %(等量替换水泥) ,带内混凝土设计强度为C40 , CSA 掺量为12 %(等量替换水泥) 。带内的比带外的强度提高5Mpa 是为提高膨胀加强带的抗拉强度,防止混凝土在最易开裂的部位开裂,带内掺CSA 量比带外混凝土CSA 提高 2 %,从而提高最易开裂部位的混凝土的膨胀率,消除该部位混凝土内的拉应力,避免开裂。

4.施工技术

膨胀加强带的施工工艺流程如下：清理——将钢筋认真整理、调直，检查模板是否漏浆，预埋管件及模板——微膨胀混凝土的配置——加强带侧面均匀刷素水泥浆——遍—混凝土浇筑——养护。

5.原材料计量及注意事项

计量是保证防水混凝土质量非常重要的环节,尤其是膨胀剂及水的计量。膨胀剂的掺量影响到防水效果,水加量过大不仅影响混凝土的抗渗性能,而且会造成混凝土的水化热及收缩加大、强度下降。所以原材料都必须经过准确计量后才能投入搅拌机。加强养护把CSA 加入普通混凝土中,生成大量的钙矾石,出于钙矾石具有填充、切断混凝土毛细管孔隙的作用,使大孔减少,总孔隙率降低,因而具有增加混凝土的密实度、提高混凝土强度、增强抗渗性和抗冻性等作用。为确保膨胀剂效能的充分发挥,混凝土浇注后必须采取切实可靠的保温、保湿养护措施进行充分的养护。

6.结束语

混凝土中掺加了膨胀剂，通过合理的配合比和施工方法，有效地提高了混凝土的抗裂、抗渗能力。特别是当膨胀加强带设置在有人防的地下工程中，由于人防工程密闭性要求高，确保了混凝土浇筑的连续性及板的整体性，使得密闭性较其它方式效果显著。

参考文献

《地下工程防水技术规范》 GB 50108-2008

《混凝土外加剂应用技术规范》 GB 50119-2003

《混凝土结构工程施工质量验收规范》 GB50204-2002(2010年版)