浅谈地下室混凝土施工技术在工程中的应用分析

摘要:本文作者是结合工程实例, 主要针对案例中地下室砼浇筑施工技术作出了相关的论证

关键词: 地下室膨胀剂 混凝土后浇带

1 前言

地下室砼底板防水设计通常采用抗渗砼和柔性外防水法, 后浇带设置间距在50 m以内。由于现代建筑物的施工工期通常较紧, 地下室底板外防水采用柔性防水施工期较长, 尤其是碰到雨季, 防水施工很困难; 同时, 地下室底板后浇带的留置时间设计要求不能少于40 d, 除降水时间长外, 后浇带的清理和凿毛给施工带来一定的麻烦, 延长了工期。因此, 如何解决地下室防水和后浇带留置时间给施工带来的影响, 是值得每位工程技术人员共同探讨的课题。

2 工程概况

某工程建筑总面积36 925 m2 , 地上七层, 地下一层,框架结构, 钻冲孔灌注桩基础。地下室建筑面积4 922 m2 ,东西长78 m, 南北宽60 m。底板厚350 mm, 砼设计强度C35, 抗渗等级P6。地下室外墙高3.7 m, 厚350 mm, 砼设计强度C35, 抗渗等级P6。地下室顶板厚度: 人防顶板300 mm, 非人防200 mm, 砼强度等级C40, 抗渗等级P8。地下室底板面标高- 4.5 m, 电梯井面板标高- 6.0 m。地下室底板外防水采用聚胺脂柔性防水, 在地下室底板、外墙侧板、人防顶板外设十字形后浇带。由于建筑物靠近河边, 地下室南面和东面均为中风化和强风化花岗岩, 施工中没有做止水帷幕。在北面和西面采用深层搅拌桩止水。由于东南面没有做止水帷幕, 风化花岗岩的缝隙有渗水,基坑降水采用降水井和基坑四周设排水沟。地下室地板施工时正值雨季, 若按设计外防水采用柔性防水施工, 工期将受到影响。为确保工期和防水质量, 我们向业主、设计院、监理公司提出修改地下室底板柔性防水做法: 改柔性防水为砼结构自防水, 改后浇带为加强带, 浇筑超长无缝砼和间歇式施工, 将地下室底板厚度350 mm改为450 mm。这一施工方案得到业主、设计院、监理公司的同意。

3 超长无缝砼间歇式施工及结构自防水的依据

所谓无缝施工是相对概念, 根据结构情况可无缝和少缝, 有UEA高效膨胀剂补偿砼收缩, 在砼硬化过程中产生膨胀作用, 受钢筋和邻位约束, 在结构中建立少量预压应力σc。考虑结构安全, 膨胀不能太大, 且应14 d基本结束。HEA替代水泥量10%～12% , 不影响强度, 膨胀率ε2= 2 ×10 - 4 ～3 ×10 - 4 , 在配筋率μ = 0.2% ～0.8%下, 可在结构中建立0.2MPa～0.7MPa预压应力, 该预压应力大致可补偿砼硬化过程中产生的温差和干缩应力, 防止收缩裂缝, 或把裂缝控制在无害范围内(小于0.1 mm) 。基于这一原理, 掺UEA的结构自身可满足防水要求并延长后浇缝的长度。

UEA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 (1)

设: μ =As/Ac,

则σc =μ•Es•ε2

式中: σc―――混凝土预压应力(MPa) ;

As―――钢筋截面积;

μ―――配筋率(% ) ;

Ac―――混凝土截面积;

Es―――钢筋弹性模量(MPa) ;

ε2 ―――混凝土的限制膨胀率(% ) 。

由(1) 式可见, σc与ε2成正比例关系, 而限制膨胀率ε2随UEA的掺量增加而增加, 所以, 通过调整UEA的掺量, 可使混凝土获得0.2MPa～0.7 MPa预压应力, 根据水平法向力σx分布曲线, 设想在应力大的地方施加较大的膨胀应力σc, 而在两侧施加较小的膨胀应力, 全面地补偿结构的收缩应力, 控制有序裂缝的出现(见图1) 。

4 膨胀加强带的设置和做法

4.1UEA膨胀混凝土的试配

膨胀混凝土的试配, 重点解决超长无缝砼间歇式施工中UEA掺量控制和降低混凝土水化热。经多次试验, UEA替代水泥量在10% ～12%范围内, 对混凝土强度不影响,同时利用收缩膨胀测定仪测定, 其膨胀率ε2 = 2～3 ×10 - 4 ,在钢筋率μ = 0.2% ～0.8%时, 可在结构中建立0.2MPa～0.7MPa的预压应力, 这一预压应力可补偿混凝土在硬化过程中产生温差和干缩的拉应力。由(1) 式可见, σc 与ε2成正比例关系, 而限制膨胀率ε2随UEA的掺量增加而增加, 所以, 我们通过调整UEA的掺量, 可以使混凝土获得不同的预压应力。

根据以上条件和设计要求, 我们确定普通部位膨胀混凝土掺10% ～12%UEA; 膨胀加强带部位混凝土掺量14%UEA～15%UEA。混凝土配合比必须满足实际施工要求。

4.2地下室底板加强带的设置及做法

地下室底板的后浇带改为膨胀加强带, 膨胀加强带在地下室底板钢筋绑扎施工时留置。在地下室中部设置十字形的膨胀加强带, 南北长60 m的加强带砼浇筑时不间歇连续一次浇筑; 东西长80 m的加强带待两侧的砼浇筑完毕一周后浇筑。膨胀加强带宽为2 m, 两侧架快易收口网, 为防止混凝土压破快易收口网, 在上下层主筋之间点焊的双向钢筋加强网, 防止两侧砼流入加强带内(见图2) 。

施工时, 先浇筑加强带两侧砼, 加强带外用小膨胀率砼(掺UEA12% , 限砼限制膨胀率约0.02% ～0.03% ) ,砼浇到加强带时, 改用大膨胀率砼(掺UEA12% , 限砼限制膨胀率约0.04% ～0.06% ) 。加强带内砼强度等级比加强带外提高一个等级(为C40) 。砼浇筑时, 4台混凝土泵分组对向进行, 浇筑整个过程中, 每组中应保证1台泵退泵连续浇筑超长无缝筏板混凝土, 另外1台则机动配合塔吊吊斗进行膨胀加强带和墙体混凝土浇筑。

图2地下室底板加强带布置(单位: mm)

4.3混凝土墙加强带施工方法

地下室混凝土外墙膨胀加强带设置位置与地下室底板砼加强带相对应, 加强带宽为2m, 两侧设400 mm ×3 mm钢板止水板, 沿加强带两侧通长设置。两侧设4 ×4密孔钢板网, 防上两侧砼流入加强带内(见图3) 。

施工时, 先浇筑加强带两侧砼, 加强带外用小膨胀率砼(掺UEA12% , 限砼限制膨胀率约0.02% ～0.03% ) ,砼浇筑到加强带位置时, 间歇14d后才浇筑带内混凝土,带内混凝用大膨胀率砼(掺UEA12% , 限砼限制膨胀率约0.04%～0.06% ) 。加强带内砼强度等级比加强带外提高一个等级(为C40) 。

图3外墙加强带示意图

5施工缝的留置与处理

5.1施工缝的留置

5.2后浇加强带和砼墙体水平施工缝的处理

(1) 砼墙体水平施工缝在浇筑前需清理干净砼表面的浮浆, 并凿毛后用水冲洗干净。浇筑砼前, 先浇一层(50mm厚) 同标号的水泥砂浆后再浇筑砼。

(2) 后浇加强带在浇筑砼前, 施工缝位置也需凿毛,清洗干净, 再用大膨胀率砼浇筑。

6混凝土泵送及浇筑

(1) 混凝土浇筑时, 注意严防其它部位混凝土进入膨胀后浇带内, 以免影响设计效果。浇筑混凝土前的润管砂浆必须弃置, 拆管排除故障或其它原因造成的废弃混凝土严禁进入工作面。严禁混凝土散落在尚未浇筑的部位, 以免形成潜在的冷缝或薄弱点。对作业面散落的混凝土, 拆管倒出的混凝土, 润管浆等应吊出作业面外。

(2) 在混凝土浇筑至膨胀加强带附近时, 应注意使振动棒插捣点与密目快易收口网保持距离不小于30 cm, 并不得过振。

(3) 膨胀加强带处混凝土采取塔吊吊斗吊运和混凝土输送管泵并用。底板混凝土浇筑在一侧混凝土浇筑后完毕后进行, 墙体混凝土待该部位超长无缝混凝土初凝后在终凝前浇筑。

(4) 底板面上的粗钢筋处, 容易在振捣后、初凝前出现早期塑性裂缝和沉降裂缝, 必须通过控制下料和二次振捣予以消除, 以免成为混凝土的缺陷, 导致应力集中, 影响温度收缩裂缝的防治效果。底板浇筑至标高后, 在终凝前用磨光机反复抹压多次, 防止混凝土表面的沉缩裂缝出现。

(5) 膨胀混凝土只有充分湿润养护才能发挥UEA混凝土的膨胀效能, 必须提高养护意识, 设立专职养护人员,建立严格的混凝土养护制度。混凝土浇筑完毕后立即保湿养护14 d。混凝土收平后, 即洒水润湿, 再用塑料膜严密覆盖, 盖麻袋一层。在养护期喷洒雾状水, 保持环境相对湿度80%以上, 以减少混凝土干缩。

7 结论及建议

7.1工程质量

按施工前编制的详细可行性施工方案、技术交底、严格执行, 温度控制的结果表明, 混凝土内外温差未超过25℃, 实现了筏板混凝土浇筑的连续施工, 取得了超长无缝结构筏板混凝土浇筑的成功。目前地下室超长无缝结构底板经试水未发现渗漏现象, 地下室结构已被鉴定为优良。

7.2经济效益分析

本工程地下室至九层共计二十道膨胀加强带, 与楼层板同时浇筑, 省去保护后浇带而砌筑的砖墙及上面预制混凝土盖板, 同时省去后浇带的清理工作, 后浇带处钢筋加强部分亦省略, 每道膨胀加强带与板同时浇筑, 省略脚手架的后期搭设, 降低了工程造价。

7.3工期对比

按常规设计要求, 每30 m～40 m设一道后浇带, 等主体结构封顶一个月, 且月沉降量小于0.05 mm后, 再回填膨胀混凝土, 将延长工期10 d左右。本工程采用超长无缝混凝土结构后, 每楼层混凝土实现连续浇筑施工, 缩短了工期, 仅用了20 d时间就完成了建筑面积4 922 m2的结构施工。

超长无缝混凝土结构是以UEA补偿收缩混凝土为结构材料, 以加强带取代后浇带连续浇筑超长钢筋混凝土结构的一种新工艺。在本工程中, 对底板和墙面采用加强带取代后浇带, 证明采用超长无缝砼结构间歇式施工技术是一种有效的新型施工工艺, 有利于满足工程质量要求和建筑造型的要求, 简化了施工工序、缩短了工期, 降低了工程成本。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看