随着施工技术的飞速发展和人们对建筑大空间的不断追求, 大跨度结构越来越多地在设计建造中得到应用。这其中预应力结构的应用最为广泛, 其特点是跨度大、体积大, 施工环境复杂多变, 同时浇筑质量作为预应力混凝土的关键控制工序, 受到建设各方的广泛关注。因此, 如何在施工中结合施工经验, 更科学地部署;如何合理划分施工流水段, 留置后浇带及设置膨胀加强带;如何采取相应措施更有效控制裂缝, 保证混凝土的低温浇筑质量等, 这些都是大截面预应力混凝土浇筑需考虑的关键问题。

针对上述问题, 本文以沈阳新世界中心工程为依托, 根据现场实际情况, 经过精心策划、科学部署, 采取相应的裂缝监控及控制措施, 有效控制混凝土裂缝, 更好地保证混凝土的浇筑质量。

本工程位于沈阳金廊最南端, 占地面积19.6万m², 总建筑面积132万m²。裙楼 (地下4层、地上6层) 主要为博览馆、K11文化艺术体验中心, 并配有超市、美食街、停车场、室内溜冰场、落货区等配套运营设施 (见图1) 。

本工程裙楼东区6层大跨度预应力梁, 以图2为例, 预应力大梁截面为2m×4m (加腋Y4.8m×1m) (24跨) , 预应力梁1.5m×3m (6跨) , 共30跨, 每跨36m。其余非预应力梁截面为1.2m×2m, 0.5m×1.8m, 1m×1.8m, 0.5m×2m。非预应力梁网格间距为4.5m×4.5m。

预应力混凝土的质量标准高, 尤其需控制大体积混凝土裂缝, 为此, 需对混凝土的配合比进行科学合理的试验设计, 并与商品混凝土站协调, 保证混凝土及时连续供应, 使混凝土连续浇筑, 并在浇筑和养护中监测与控制温度, 保证最终预应力混凝土的浇筑质量满足要求。

根据后浇带及膨胀加强带的设置, 划分为A, B, C, D, E, F 6个区段。AB区段、CD区段、EF区段分别由3家劳务队负责施工。浇筑AB区段时, 先浇筑A段预应力梁及附近区段梁板, 后浇筑B段预应力梁和附近区段梁板及AB段之间的膨胀加强带, 最后浇筑AB段后浇带矩形内的混凝土。其余CD, EF区段浇筑顺序同AB区段。根据浇筑顺序, 各浇筑区域的钢筋和模板将进行分段安装、分段验收、分段浇筑, 减少施工时间 (见图3) 。

根据区段划分, 各区段的预应力梁可在后浇带封闭前分段进行张拉。后浇带的封闭时间以后浇带矩形内混凝土浇筑完毕时间开始计算。

现场准备→混凝土运输→混凝土检测→混凝土浇筑→施工缝处理→混凝土养护。

根据设计, 此工程预应力选用C40P6细石微膨胀混凝土, 项目部与商品混凝土站经过多次试配, 最终计算出合理的配合比设计, 并通过试验。具体配合比数据如表1所示。

保证有确实可行的施工方案, 并提前做好方案的三级交底;确保现场的供电满足施工需求;专人负责统计天气情况, 大体积混凝土严禁在气候条件极差情况下浇筑;提前对所需器具进行调试及检查;做好现场钢筋、波纹管等相关隐蔽验收工作, 必须复核浇筑前程序。

混凝土面标高控制线已放好, 并经过校验;根据泵的数量决定劳动力数量组织搅拌站提前熟悉路线, 掌握不同时间段的路况信息, 选择最佳行驶路线。

根据分区情况, 每个区段需浇筑的混凝土最大总量约3 300m³, 其中预应力梁混凝土1 150m³, 其他梁板2 150m³。考虑1台地泵1h浇筑30m³, 在36h内浇筑完成, 采用HBT60型泵车运输混凝土。

根据GB50496—2009《大体积混凝土施工规范》, 计算出每台混凝土泵的实际平均输出量为28.8m³/h。

根据混凝土浇筑量和混凝土泵单机的实际平均输出量与施工作业时间, 按下式计算:

${\rm N}=Q/Q{}_1{\rm T}{}_0(1)$

式中:N为混凝土泵数量 (台) ;Q为混凝土浇筑量 (m³) ;Q₁为每台混凝土泵的实际平均输出量 (m³/h) , 取28m³/h;T₀为混凝土泵送施工作业时间 (h) 。

则Q=3 300/ (28×36) =3.3。

因此, 每个区段混凝土输送泵需地泵4台, 2台地泵用于预应力梁浇筑, 另2台配合同步进行其他梁板浇筑 (见图4) , 同时每个区段配套需配置布料机4台、ϕ50和ϕ30插入式振动棒共10台。确保整个浇筑过程连续, 不出现冷缝。

3) 混凝土搅拌运输车辆数计算

根据《大体积混凝土施工规范》, 计算出每台混凝土泵所需配备的混凝土搅拌运输车为6辆。

在6:30—8:00与16:30—18:00的上下班期间, 混凝土运输车禁行。现场混凝土浇筑应该在6:30与16:30之前每台地泵备用好6辆混凝土运输车, 每隔0.5h在已浇筑好的混凝土表面上浇筑较薄一层混凝土, 并配合振捣, 以防止混凝土表面产生初凝从而产生冷缝。

混凝土现场浇筑前需组织业主、监理等相关方进行检查, 确定是否按照设计方案实施。专人到混凝土搅拌站进行蹲点, 确保混凝土质量及混凝土罐车满足要求。

安排调度人员专门负责与混凝土搅拌站联络, 确保搅拌站安排的混凝土罐车及时供应。按照方案要求保证混凝土浇筑不间断、连续施工, 要确保不因混凝土供应不及时导致不合理施工缝产生。安排试验人员对每辆车进行混凝土坍落度检测。

每个区段开始浇筑时, 先浇筑预应力大梁的混凝土, 待浇筑至与邻边梁底部同高时, 2台泵管只负责预应力大梁的继续浇筑, 另外2台泵管负责邻边梁的同步浇筑, 待浇筑面离设计板面还有30cm时, 梁板一起浇筑。

如混凝土运输车不能满足浇筑要求, 或者出现突发情况, 致使混凝土浇筑中断, 混凝土产生初凝, 便在混凝土表面按@500×500插入10cm长ϕ10 S形短钢筋 (见图5) , 在下次浇筑混凝土时将混凝土表面凿毛, 以保证混凝土面良好结合, 保证施工质量。

分层浇筑:每层混凝土浇筑厚度≤400mm。每层混凝土应振捣密实, 下一层混凝土必须在上一层混凝土初凝前浇筑, 振动棒应插入下层混凝土50mm, 避免产生施工冷缝。当混凝土表面泛浆, 混凝土不再下沉并且不再冒气泡时, 停止振捣;不能过振或者漏振。当混凝土浇筑完成后, 使用平板振动器振捣密实。

将混凝土接缝表面的灰尘、松动砂石、水泥浆等清除干净;对旧混凝土进行凿毛处理;洒水湿润, 使新旧混凝土更好结合;新混凝土浇筑前, 在新旧混凝土交界面上抹1层水泥砂浆, 厚度为10～15mm;确保施工缝周边的混凝土振捣密实。

清除混凝土浇筑表面的水泥浮浆、松动砂石、油污等, 使旧混凝土粗骨料均匀露出;对旧混凝土面进行凿毛处理并洒水湿润, 确保新旧混凝土面有效结合;新混凝土浇筑前, 在新旧混凝土交界面上抹1层水泥砂浆, 厚度为20～30mm。

按GB50204—2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》相关要求执行。

因冬期温度较低, 混凝土浇筑后需加强早期养护, 保持混凝土表面湿润 (塑料膜内应有凝结水) , 养护用水的水温与混凝土表面温差宜≤10℃。

为使混凝土避免受冻, 混凝土浇筑完毕后需及时覆盖防火岩棉被, 覆盖厚度需经过合理计算。

在预应力梁布置测温点, 沿梁长方向每8m 1组, 垂直梁方向设置2个, 测温孔距离梁边600mm。对每个测点沿梁高度方向布置上、中、下传感器, 上传感器距离表面500mm, 下传感器距离梁底500mm, 中间按600mm间距布置中传感器。大体积混凝土浇筑体里表温差、降温速率及环境温度与温度应变的测试, 在混凝土入模至浇筑完成4d内, 每2h测温1次, 以后每隔4h测温1次。入模温度的测量每台班≥2次 (见图6) 。

测温最少进行14d, 养护开始阶段, 混凝土温度升高较快, 前4d, 每2h测温1次, 以后每4h测温1次。混凝土内外温差梯度及环境温度监测每昼夜≥2 次, 实行昼夜不间断测试。做好测温计算, 如发现温差过大, 应及时覆盖保温, 使混凝土内外温差下降, 减缓收缩, 有效降低约束应力, 提高混凝土结构抗拉能力, 防止产生裂缝。

混凝土测温过程中应注意给测温点编号, 最后做好数据整理, 整理出书面文字记录, 并按规范要求做好温度监测。

1) 施工前做好具有可操作性的施工方案, 并按要求完成专家论证及审批流程。方案审批通过后做好三级交底, 确保参与人员对浇筑方案及相关控制标准理解掌握。

2) 对配合比设计要经过试配及现场试验, 确保满足设计及现场施工要求。

3) 细化相关混凝土浇筑的应急预案, 确保混凝土浇筑时不因意外因素导致质量问题出现。

4) 每辆罐车必须进行混凝土坍落度检测工作, 确保混凝土质量满足要求。

5) 严格落实三检制工作, 确保严格按照要求实施。

1) 疏通堵塞管道时, 应疏散周围人员。拆卸管道清洗前应采取反抽方法, 清除输送管道的压力。拆卸时严禁管口对人。

2) 作业时不得取下料斗格栅网和其他安全装置。不得攀登和骑压输送管道, 不得把手伸进阀体内工作, 严禁在泵送时拆卸管道。

3) 清洗管道时, 操作人员应离开管道出口和弯管接头处。如用压缩空气清洗管道, 管道出口10m内不得有人和设备。

4) 泵车下料套管、料斗要设牵绳, 料斗串筒节间必须连接牢固, 以防喷料伤人。

5) 采用塔式起重机浇筑时, 下面不得站人, 信号员必须与塔式起重机驾驶员紧密配合。

1) 混凝土养护所需的棉被、草帘等易燃物品用完后随时清理, 运送并堆放到指定物料点, 并在周边配置消防设施。

2) 混凝土浇筑过程中所采用的辅助材料在浇筑完成后应尽快归堆, 保持施工现场卫生与整洁。

3) 在混凝土浇筑过程中, 振捣混凝土时, 少触动钢筋或模板, 最大限度减少噪声, 不可影响周边居民。

通过上述对超大截面预应力梁大体积混凝土低温浇筑质量的控制措施, 屋面预应力结构完工通过结构验收后屋面已完成覆土、园林和古建等施工作业, 结构历经5年效果良好, 预应力梁并未出现裂缝, 获得业主和监理方一致好评。