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分块跳仓浇筑理论在大体积混凝土无缝施工中的应用

浏览227次时间：2013年12月11日 13:13

周斌吴红军

（金旺矿业发展有限责任公司新疆乌恰 845450）

【摘要】本文探讨超长大体积混凝土箱型基础无缝施工理论的可行性，并乌鲁木齐不锈钢热轧工程超长大体积混凝土箱型基础的无缝施工实践，提出了超长大体积混凝土箱型基础无缝施工的“分块跳仓浇筑综合技术措施”。从设计、材料、施工和现场监测等方面对超长大体积混凝土箱型基础进行裂缝控制措施分析。

【关键词】大体积混凝土；分块跳仓浇筑；裂缝；温度

0. 引言

在大体积钢筋混凝土箱型基础施工中，混凝土裂缝的控制是一个非常重要的环节。由于水泥在水化反应中释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用，会产生较大的温度应力和收缩应力，乃至使混凝土出现裂缝，引起地下室的渗漏，对结构的使用功能产生不良影响。地下室大体积钢筋混凝土通常采用设置后浇带的施工方法来释放温度应力和收缩应力，控制裂缝的产生。但是在通常情况下后浇带间歇时间较长，影响工期，后浇带中清理垃圾困难，对混凝土工程质量产生一定的影响" 在实际工程中，很多大体积基础结构的施工中都取消了留设后浇带的做法，采用分块跳仓的无缝施工方法。分块跳仓无缝施工是在施工期间采用短距离释放应力的办法应付较大温差，解决超长超宽结构混凝土的有害裂缝，提高施工质量，确保基础结构没有渗漏水现象。

1. 分块跳仓浇筑的无缝施工理论

超长超大体积混凝土箱型基础无缝施工，关键是对混凝土结构裂缝的控制" 短距离释放应力的无缝施工是在混凝土箱型基础的底板基础的墙体以及基础的顶板分别设置施工缝，用施工缝把超长超宽大体积混凝土基础的底板墙体以及顶板按一定尺寸分为若干块，相邻块间隔浇筑（跳仓浇筑），待先浇筑混凝土经过较大变形后，再连接浇筑成整体。根据温度收缩应力与结构长度呈非线性关系，利用混凝土早期（7~10 天）温差及收缩变形较大，采用短距离释放应力的办法应对早期较大的收缩，待混凝土经过早期较大的温差和收缩后，各块浇注连接成整体，应对以后较小的收缩。这就要求分块后的混凝土在块内不得出现裂缝，也就是要求一次性浇筑块的裂缝最小间距不得小于跳仓间距。

2. 工程概况

乌鲁木齐不锈钢分公司热轧工程主要由主轧区和加热炉区两部分组成，采用C30 混凝土，抗渗等级为S8.0。设备基础为超长，超宽带大型地下整体自防水BOX（箱型）基础，基础总长428.4m，宽81.75m~100m，其中主轧区374.4m×81.75m，加热炉区54m×100m。基础深-9.6m~-12.6m（局部-14.5m），底板厚1200~1500mm，侧墙厚500~800nun，顶板厚400mm（顶板上最大荷重15t/m2）。整个箱型基础的混凝土量达到13.2 万立方米，单次浇筑的工程量就有3 万多立方米。

3. 工程施工特点

本工程的总体特点为工期短、工程量大、要求精度高、施工接口多、协调难度大、施工场地紧张、施工难点多、交叉作业多。（1）BOX 基础属超长、超宽、超厚大体积结构，整个BOX 基础混凝土工程量大，达到13.2 万立方米。（2）按照现行规范中的规定，地下室外墙伸缩缝许可间距为30m，而本工程总长428.4m，宽度近l00m，如果按照规范中的要求设置永久性伸缩缝，必然造成大量纵横立体交叉的橡胶止水带，给工程的渗漏遗留下大量隐患，对结构的抗震也极为不利。（3）混凝土结构防渗难度大。（4）如何合理地安排施工，有效地控制超大体积混凝土温度裂缝的产生和渗漏成了施工过程中的重点和难点。（5）单次混凝土浇筑量大，属于典型的大体积混凝土。施工难度大，养护要求高。（6）侧墙、柱基与设备基础、中间层及顶层结构相连，节点关系复杂，洞口多、埋件多、插筋多。（7）梁、柱、顶板及设备基础间的节点关系复杂，且板上多孔洞，板定、板底预埋件、螺栓、吊环等数量大。

4. 分块跳仓浇筑方案

宝钢1780mm 热轧工程的基础属于整体自防水箱型基础，中间不设伸缩缝或后浇带，为保证工程质量和施工进度，使结构的整体性更好，对BOX 基础的底板、墙体、顶板采取分块施工，分块浇筑。先将超长BOX 基础分为许多长度为40m 左右的小块，经过短时期（大于10 天）的应力释放，再将分块连成整体，依靠抗拉强度抵抗以后下一阶段的温度收缩应力。分块的原则是按同一设备基础尽量不分开、避免暗梁、工程桩和地脚螺栓（孔），分块长度为40m 左右，侧墙、顶板在考虑到孔洞和主次梁的情况下做到尽量与底板分块一致的原则进行BOX 基础底板、侧墙和顶板的分块。BOX 基础底板分成了21 块（主轧线17 块，加热炉4 块），侧墙分成27 段（主轧线22 段，加热炉5 段），顶板分成20 块（仅主轧线区域有顶板，加热炉区的基础没有顶板。底板与墙体之间的水平伸缩缝设在底板上部500mm 处，墙体与顶板之间的水平施工缝设在顶板梁底标高处。考虑到钢板不存在老化问题，并且钢板与混凝土的结合好，施工缝均采用钢止水板，侧墙采取企口和钢止水板相结合的办法。底板及外墙的垂直施工缝和外墙的水平施工缝均采用厚度为3mm、宽度为300mm 的钢板止水板，施工缝采用快易收口钢板网。在浇筑下一块混凝土时，除去接缝处前一块混凝土钢板网表面浮浆，并洒水湿润以保证新旧混凝土结合良好。BOX 基础混凝土的浇筑采用水平输送管及47m 长臂混凝土泵车为主，局部辅以溜槽的方法，每台泵车配备6 台混凝土运输车，上、下班高峰期配备8 台混凝土运输车，混凝土浇筑每处（每一台）配3 ～ 4 台插入式振捣器。底板采取斜面分层拆管退后浇筑方式，每层的浇筑厚度为400 ～ 500mm，浇筑从一端浇起，边拆卸水平输送管，边向后推进浇筑，每根水平输送管控制宽度为4m，两根悬臂布料杆控制轴线内侧10m宽。当端部混凝土浇筑到预定的标高后，开始拆管向后推进，同时边浇筑变振捣，保证混凝土的和易性。当混凝土浇筑到距尾部12m 左右时，将一半的混凝土输送管调转方向，从尾部向中间浇筑，其余继续向后推进，这样可以保证基础混凝土的强度及密实性一致，不因从一头浇筑到底，造成尾部的水泥浆过多，混凝土密实度不够，而影响基础的整体质量。本工程BOX 基础底板混凝土浇筑时气温较低，用塑料薄膜加草袋或麻袋进行保温、保湿养护，并根据混凝土测温结果，根据内外温差及时调整草袋的覆盖层数。

5. 分块跳仓浇筑综合技术措施

为了确保工程质量，减少由于水化热和混凝土收缩引起的混凝土结构裂缝，在开工前组织有关人员编制详细的作业设计、调查了国内外同类工程的裂缝开展情况，并进行了分析，还请了二十冶内部专家对施工方案进行了专题讨论，制定各种预控措施。主要从以下几个方面采取了预防裂缝的综合技术措施。

5.1 材料的选用和质量控制

按水泥用量为338kg，入模温度取15 度计算，采取矿渣水泥和采用普通硅酸盐水泥估算的混凝土基础中心的最高温度分别为48.8 度和51.24 度，综合考虑采用425# 普通硅酸盐水泥。对商品混凝土除要求连续供应外，对骨料含泥量也提出了严格的要求，黄砂和碎石的含泥量都要求小于1%，砂子选用中砂，细度模数2.3，级配区域Ⅱ区，石子选用碎石，最大粒径25.0mm，针片状含量小于2.6%。5.2 合理配置构造钢筋施工单位和设计院的相关设计人员联系和沟通，建议设计院总配筋不变的情况下，将BOX 基础侧墙的构造钢筋直径减小，加密钢筋间距，通长设置在受力筋外侧。同时还在基础底板的主筋上铺设了一层直径为4mm、间距200mm 的双向钢筋网片。这些措施都有效地限制了大体积混凝土温度裂缝和收缩裂缝的产生。__

5.3 严格控制混凝上的塌落度

为了保证BOX 基础防渗抗裂，在施工中保证良好的施工性能，混凝土配合比设计时的施工塌落度确定为12±20，水灰比（W/C）为0.55。

5.4 加强混凝土的振捣

对大体积混凝土浇筑，应遵循“同时浇捣，分层堆累，一次到顶，循序渐进”的成熟工艺。

5.5 加强保温保湿养护

认真测试及记录混凝土浇灌的入模温度，方法为测量刚浇灌并经过振捣的混凝土上表面以下50 ～ 100mm 深处的温度，每工作班测试不少于2 次。为了准确掌握混凝土中心部位的水化热情况，在BOX 基础底板混凝土中设置测温孔，设专人定时、定仪器进行测试，掌握BOX 基础底板及加热炉基础底板混凝上中心温度与混凝土结构表面温度之差、降温速度及环境温度测试，用测试的温度来指导养护保温，控制混凝土表面温度，防止混凝土表面温度散失过快而引起内外温差裂缝。混凝土浇筑完毕12 小时候后，对BOX 箱型基础的混凝土采用塑料薄膜加草袋或麻袋养护措施进行养护。

5.6 控制拆模以及回填土的时间

BOX 基础侧墙的保温和保湿比较困难，所以施工中在拆模时间上给予了控制，混凝土浇筑完毕后，侧墙的混凝土养护至少5 天后才允许拆模；同时在拆模后侧墙外边尽早回填覆土，有效控制墙体内外温差，以减少混凝土结构暴露在空气中的时间，以便有效控制混凝土后期温度裂缝和收缩裂缝的发生。

6. 分块跳仓浇筑综合技术措施的实施效果

施工完成后，经过8 个月的跟踪检查，总长达912 延长米的主轧区的长墙上共发现表面细微竖向裂缝17 条，裂缝宽度在0.2mm以下，长度在1~4m 之间，并且标高均在一4.0m 以下，局部有湿渍现象，但是部分已经自愈，其余未见有害裂缝及渗漏现象；总面积达2400m2，的底板未发现裂缝，仅施工缝位置出现4 条湿渍，无渗漏现象；顶板和大梁未发现任何裂缝。该工程箱型基础在国内外同类工程中，不但施工工期到目前为止最短，而且是成功控制大体积混凝土结构裂缝的典范。