天津市第一中心医院新址扩建项目底板混凝土施工技术
1 工程概况
1.1 工程介绍
天津市第一中心医院新址扩建项目场地位于天津市西青区(见图1),地下3层,地上裙楼5层,主楼16层,最大建筑高度78m,结构类型为框架-剪力墙,基础形式为桩筏基础。项目总建筑面积380 000m
1.2 结构设计
本工程地下共3层,设备用房较多,对地下室层高要求较高,地下室总深度达到19m,工程所在地区地下水位距室外地坪<1m,抗浮水深很大,水浮力大。综合考虑抗浮配重、底板抗浮承载力及底板人防荷载,基础底板设计厚度较大。
GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》(2015年版)规定钢筋混凝土框架剪力墙结构的伸缩缝最大间距为45~55m(室内或土中)。本工程地下室建筑功能复杂,单层建筑面积近6万m
设计之初,除考虑防止主楼、裙楼之间沉降差引起次生应力而设置的沉降后浇带,最重要的一个环节就是收缩后浇带的设置,为满足规范对伸缩间距的规定,防止混凝土结构施工期间产生收缩裂缝,按约40m的间距设置多道伸缩后浇带,对于无法设置伸缩后浇带的人防区和放射治疗区则采用膨胀加强带。地上各层结构超长处也根据此原则设置收缩后浇带,如图2所示。
1.3 方案优化
采用后浇带在削减温度收缩应力、减少混凝土裂缝的同时,也带来传统后浇带施工的一些弊端,如杂物难清理造成的底板渗水、两侧支撑措施所增加的高成本、阻碍各工序的穿插进而影响施工进度、新旧混凝土结合处产生裂缝造成渗漏、雨水及施工用水易通过后浇带处流入地下室、影响地下室外墙防水及回填施工等劣势。
考虑到上述因素,同时结合和总结近年来典型的取消后浇带改用跳仓法施工获得成功经验,经研究论证,提出优化建议。考虑到像天津、上海等沿海地区及本工程为高低错落明显、自重沉降度不同的建筑物,决定本工程除保留主楼区域的沉降后浇带外,取消收缩后浇带,合理布设膨胀加强带,改用跳仓法施工。
2 跳仓法施工技术
跳仓法现场施工时,考虑到工期需求及跳仓部署,一般将超长、超大面积混凝土结构分成若干区域,按“品”字状跳仓浇筑混凝土,间隔最少7d后,再进行倒“品”字状填仓浇筑混凝土。本工程有分仓存在局部短边重合的情况,根据现场实际施工情况,酌情考虑跳仓间隔时间,此情况间隔最少为5d,且须监测混凝土温度,加强养护,确保此部分混凝土收缩基本完成,裂缝产生可控。
2.1 结构分仓
经专家指导,考虑到承台、人防工程、基坑水平支撑结构支承柱、集水坑等部位,以及现场施工条件,确定分区面积在1 200~1 600m
2.2 跳仓法与后浇带施工对比
跳仓法采用快易收口网,方便施工缝形成毛刺,利于后续施工。与传统后浇带施工相比,通过“两缝变一缝”将后浇带改为施工缝或加强带的做法,相邻混凝土浇筑接缝紧密,使两侧结构融为一体,取消了二次浇筑,成功解决了工期紧这一难题,同时减少了周转材料的积压、避免了后浇带的处理,创造了一定的经济效益。
2.3 纳米防水水泥
与传统跳仓法施工缝处理方式不同,在本工程地下室的施工缝及其他防水构造处理中采用纳米防水水泥,纳米防水水泥是一种以硅酸盐水泥为基材,加入无机纳米材料和活性化学物质制得的高性能渗透结晶型的刚性防水材料。利用纳米材料和纳米技术对普通硅酸盐水泥进行改进,改进后的水泥中的硅酸氢钙胶含量比普通硅酸盐水泥含量高,水泥最终形成结晶的数量>90%,使得纳米防水水泥具有可灌性好、渗透结晶指标高、水化反应前的高活性与水化反应后的无机惰性(防腐性能好)、高强度等新特性。采用配套的专利设备和工艺技术,通过对混凝土内部缺陷的注浆修复,以及表层的1道喷刷防水,达到一级防水标准。
纳米防水水泥应用在竖向结构与水平结构施工面及其交界处、施工缝、桩头处理和后浇带等部位。地下室底板及顶板的纳米防水水泥施工随混凝土收光进行喷涂,对工期无影响;在地下室封顶3个月待结构应力稳定后,在地下室外墙内侧喷涂纳米水泥作为施工缝抗渗。喷涂纳米防水水泥的界面,用量均为1.0~1.2kg/m
针对后浇带的防水处理做如下要求。
1)后浇带槽内的防水,应在后浇带槽的模板拆除后进行,将槽内的侧面及底面喷刷纳米防水水泥,厚度1.0~1.2mm,纳米防水水泥用量1.0~1.2kg/m
2)为防止止水带受损,影响止水效果,宜在止水带迎水面预埋灌浆管,管径宜为10~20mm,预埋间距5m 1根,预埋管部分每隔200mm割缝,并固定。
3)底板和顶板后浇带表层的防水宜与后浇带混凝土浇筑同时进行;当不具备施工条件时,也可待浇筑层固化后进行。
4)外墙后浇带表层防水应在浇筑层固化、拆模后进行。
5)后浇带表层的防水,除应将表层喷涂纳米防水水泥外,还应向两侧的混凝土各喷刷搭接500mm。
6)钢板止水带采用铆钉搭接,搭接长度要>100mm,且被搭接的两块钢板间要夹有1.5mm厚的丁基橡胶腻子。
7)喷涂纳米防水水泥的施工要求:施工前,混凝土墙面须保持湿润。施工温度应在4℃以上;防水层在已固化的基层施工完成后,48h内应注意成品保护,以免遭到破坏。
8)桩头处防水施工要求:破桩后如发现渗漏水,应先采取措施将渗漏水止住;桩须先进行凿毛清洗处理,使其具有坚实的基面。
9)后浇夹层板与侧墙、永久柱间的施工缝界面喷涂纳米防水水泥。
纳米防水水泥构造如图4所示。
2.4 混凝土配合比设计
2.4.1 混凝土配合比
底板大体积混凝土的等级为C40P10,混凝土配合比如表1所示。
2.4.2 热工计算
1)温度计算
最高绝热温升:
式中:T绝为混凝土绝热温升;W为1m
经计算得到最高绝热温升为43.1℃。
混凝土内部实际最高温度:
式中:TJ为混凝土浇筑温度(假定为30℃);ξ为混凝土浇筑温度降温系数,根据2.2m的浇筑厚度、不同龄期值如表2所示。
从以上数据可得出各龄期混凝土内部最高温度,如表3所示。
2)混凝土表面温度预测(见表4)。
3)混凝土所需保温材料厚度计算
式中:δi为模板及保温材料的厚度(m);H为混凝土的计算厚度(m);λ为混凝土的导热系数,取2.33(W/m·K);λi为保温材料的导热系数,塑料薄膜加防火草帘取0.025;Kb为传热系数修正值,取1.3~2.0;Tmax为混凝土内部最高温度;Tb为混凝土表面温度;Tq为混凝土浇筑后3~5d平均气温。
经计算得出防火草帘的厚度选择5cm,但应根据具体测温情况随时增减草帘厚度。
3 采用跳仓法与大体积混凝土底板加强带优势及特点
1)采用跳仓法施工和底板加强带的设置,缩短了混凝土浇筑的间歇时间,加强带与结构混凝土同时施工,大大缩短了施工周期。
2)采用跳仓法施工,有效控制大面积混凝土结构有害裂缝产生;而底板加强带的设置,有利于避免大体积混凝土因温度引起的收缩性非结构性裂缝。
3)加强带的设置消除了底板后浇带所易造成的混凝土接缝不严密、错台、接搓明显的质量通病,利于保证地下室工程质量。
4)减少了后浇带混凝土剔凿、垃圾清理、后浇带支撑等大量工作,同时可以减少混凝土中抗裂外加剂的使用,降低了施工成本。
5)加强带克服了后浇带易积水、堆集建筑垃圾增加施工难度的弊病,减轻工人劳动强度,利于降低工程成本。
6)采用跳仓法施工,取消后浇带,可提前进行下一道工序的穿插施工,为后续工程提前插入提供了有利条件,进而节约工期。
7)采用跳仓法施工,取消后浇带,减少了楼面渗漏的发生概率,提高了工程实体质量,避免采用后浇带施工所带来渗漏的隐患。
4 结语
跳仓法施工技术在工业建筑、民用建筑及各类超长、超大面积混凝土结构中应用比传统后浇带优势明显,不仅可减少渗漏水等影响工程寿命的不稳定因素,最终保证建筑工程质量,而且减少了周转材料的积压、避免了后浇带的处理,同时为后续工序穿插创造了操作条件,缩短工期并创造了一定的经济效益。在实际工程应用中要把握好跳仓法施工工艺,须掌握跳仓法的“抗、放”理论核心,不能简单地认为跳仓法只是将超长的底板分割成≤40m段的区块,间隔浇筑而已,要从混凝土的性能、塔式起重机及劳动力工效等方面综合考虑,才能发挥跳仓法的真正优势。
[2]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,2017.
[3]姜道军,刘金柱.超长地下室顶板的无缝设计施工措施探讨[J].黑龙江科技信息,2010(8):236.
[4]章丹,殷文枫.浅述跳仓法控制结构裂缝[J].江西建材,2014(15):91.
[5]林沛华,许少杰,葛毓东.某工程地下室底板大体积混凝土跳仓法施工技术[J].施工技术,2009,38(4):85-87.