補償收縮混凝土在超長地下結構工程中的應用

張美峰

(上海外經(jīng)工程咨詢監(jiān)理有限公司，上海200040)

1 實例工程概況

上海泰富商業(yè)廣場是集商業(yè)、辦公于一體的綜合性建筑，地下一層為車庫，地上10層，總建筑面積為26 000 m2。其中地下室為5 500 m2。地下室長為116.0 m，寬度為49.0 m，屬超長結構。本工程為預應力混凝土管樁，1 000 mm厚承臺基礎，地下室底板為梁板式鋼筋混凝土底板，底板厚度500 mm，地梁絕大部分為500 mm×1 000 mm，外墻板厚度為300 mm，地下室頂板厚度為180 mm，底板、外墻板及頂板混凝土強度等級為C30，抗?jié)B等級為S6。設計要求地下室(底板、墻板、頂板)縱向設一條后澆帶，橫向設二條后澆帶，并要求后澆帶混凝土須在地下室結構施工二個月后才能澆筑。防水設計要求在底板、外墻板及頂板室外部分均做卷材外防水。

按設計要求:

(1)該地下室的三條后澆帶(縱向一條、橫向二條)將地下室底板、頂板各分為6塊，外墻板分為10塊，見圖1。后澆帶長度共計約450 m。

圖1 地下室后澆帶布置示意(m)

(2)板樁基礎，眾多樁頭的柔性防水難以與底板的防水層做到無縫不滲水。

(3)筏底板，地梁與底板承臺高低縱橫交錯，防水卷材難以做到全封閉。

綜上不但施工麻煩，消縫困難，且延長基坑降水時間，成本高，工期長，還可能留下滲水隱患。

根據(jù)《補償收縮混凝土應用技術導則》(R1SN－TG002－2006)補償收縮混凝土是集結構承重－防水于一體的防水抗裂材料，國外稱其為不透水混凝土，在我國推廣應用已有20多年的歷史，結構自防水，超長結構無縫設計和施工已有許多成功范例。地下室混凝土采用補償收縮混凝土，取消縱向后澆帶，改橫向二條后澆帶為膨脹加強帶。地下室底板混凝土連續(xù)澆筑不留縫，墻、頂板混凝土間歇澆筑，以補償收縮混凝土作為地下室結構自防水材料，取消底板、墻、頂板外的卷材防水層。

2 技術方案

2.1 地下室底板自防水

地下室底板長116.0 m，寬49.0 m，底板厚度500 mm，地梁絕大部分為500 mm×1 000 mm，框架柱下為1 000 mm厚樁承臺。底板橫向設二條膨脹加強帶(圖2)，底板采用HEA膨脹自防水混凝土，抗?jié)B等級為P6。底板混凝土摻8%高性能膨脹劑HEA，強度等級為C30，加強帶內(nèi)摻12%HEA，強度等級為C35，加強帶寬度為2.0 m。垂直于加強帶方向底層、面層鋼筋之間各增設1φ16筋，二端伸入帶外各800 mm。帶二側分別架設單層密孔鋼絲網(wǎng)(孔徑5 mm)并固定牢固，鐵絲網(wǎng)搭接長度不得小于50 mm，鐵絲網(wǎng)與底板鋼筋綁扎牢固，并用豎向鋼筋φ14@200固定，φ14鋼筋與底板上、下層鋼筋點焊牢固。帶兩側的上層鋼筋上要用鐵絲綁扎固定木條，以防止帶兩側混凝土流向帶內(nèi)。加強帶混凝土連續(xù)澆搗，即加強帶一側混凝土澆筑完成后，可接著澆筑帶內(nèi)混凝土，然后再澆筑帶的另一側混凝土。

圖2 地下室加強帶布置示意(m)

2.2 地下室外墻板

地下室外墻板總長為330 m，其膨脹加強帶設置位置和底板相對應。由于地下室外墻板厚度較薄(300 mm厚)，受施工、養(yǎng)護條件限制較大，且受外界溫度影響較大，易出現(xiàn)縱向裂縫，故其膨脹加強帶采用間歇式加強帶，即加強帶應在兩邊混凝土澆筑7 d后再填充施工，帶內(nèi)加設鋼板止水帶，帶二側用雙層密孔絲網(wǎng)分隔，加強帶范圍每二根墻板水平鋼筋之間增加一根φ12筋，二端各伸入600 mm。墻柱交接處，配筋及斷面驟變處的外墻板因應力集中極易產(chǎn)生裂縫，在原墻板每側每二根水平筋之間增設一根2.0 m長φ12筋，作加強處理。另外根據(jù)地下室外墻板縱向裂縫一般均出現(xiàn)在底板與頂板之間的中間部位，將墻板內(nèi)外側中間約1 000 mm范圍內(nèi)的水平筋間距從150 mm調至100 mm，以加強外墻板混凝土的抗裂強度。

2.3 地下室頂板

地下室頂板膨脹加強帶的位置及做法同地下室底板。采用間歇式膨脹加強帶，即加強帶應在兩邊混凝土澆筑7 d后再填充施工。帶內(nèi)垂直于加強帶鋼筋，每二根之間加一根φ14筋，二端各伸入700 mm。

3 施工措施

3.1 原材料要求

水泥要求采用水化熱低的普通硅酸鹽水泥，粗骨料要求5～31.5連續(xù)級配，含泥量、針片含量、壓碎指標符合建筑粗骨料Ⅱ類質量要求，細骨料為中砂，細度模數(shù)2.4～2.8，含泥量少于1%，水灰比不能太小，外摻膨脹劑需吸收大量水分，不得使用高效減水劑來提高混凝土坍落度，粉煤灰摻量及礦粉摻量按規(guī)定控制。

3.2 配合比設計

混凝土配合比見表1。

表1 上海泰富廣場地下室工程混凝土配合比設計

底板、側墻、柱、頂板混凝土為C30/P6，膨脹加強帶混凝土強度比二側高一個等級為C35/P6，采用泵送商品混凝土，入模坍落度為160 mm。

3.3 補償收縮混凝土的澆搗施工措施

(1)澆搗補償收縮混凝土之前，重點檢查膨脹加強帶鋼筋綁扎，止水帶安裝，密目鐵絲隔離網(wǎng)安裝是否符合技術方案要求，模板內(nèi)所有雜物垃圾必須清理干凈。

(2)地下室底板為連續(xù)式加強帶，混凝土必須連續(xù)澆筑，不得留縫，必須保證“帶”內(nèi)外混凝土的“軟接搓”確保結構的整體性。

(3)墻、頂板間歇式后澆加強帶混凝土必須在其兩側混凝土澆筑7 d后方可澆筑，且不得留縫。

(4)補償收縮混凝土為自防水混凝土，必須振搗密實，不得漏振、欠振及過振，振搗時間控制在10～30 s，以混凝土開始泛漿和不冒氣泡為準。振搗器插點應均勻，應快插慢拔。施工縫、預埋件處應加強振搗，振搗棒盡量不要觸及模板、鋼筋、止水帶，以防止其移位、變形造成滲水通道等。

(5)墻板混凝土澆搗必須遵循“分層澆搗，落層覆蓋，循序漸進，一次到頂”的方法。原則上分層混凝土之間不出現(xiàn)“冷縫”，分層厚度控制在40 cm之間。

(6)對底板、頂板混凝土表面做好抹壓工作，即在混凝土初凝和終凝二個不同時間對混凝土面進行多次抹壓，必須控制好抹壓時間，抹壓至少三遍，防止表面龜裂。

(7)混凝土達到足夠強度之前，嚴禁敲打或振動鋼筋，以防止產(chǎn)生滲水通道。

3.4 混凝土養(yǎng)護

補償收縮混凝土澆筑完成后，早期的保濕養(yǎng)護工作非常重要，不僅能使混凝土強度增長得到保證，更重要的是確保能獲得需要的膨脹率，保證形成的混凝土結構具有優(yōu)異的抗裂防滲性能。本工程補償收縮混凝土施工正值上海高溫季節(jié)，針對這一氣溫情況，采取以下養(yǎng)護措施。

(1)混凝土澆搗完成12 h后，開始養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于14 d。

(2)底板采用蓄水養(yǎng)護，蓄水高度70～100 mm，頂板采用覆蓋濕草袋(麻袋)加澆水養(yǎng)護。

(3)墻板混凝土養(yǎng)護:控制模板拆模時間，由于墻體薄，面積大，養(yǎng)護較難，受風速、氣溫影響大，容易產(chǎn)生收縮裂縫。墻體模板不僅有保溫保濕作用而且限制混凝土的膨脹，有利于混凝土內(nèi)預應力的形成，所以延遲拆模時間對防止地下室側墻開裂非常重要。混凝土澆筑7 d后松開墻模板螺栓，使模板離開墻面3～4 mm，再從墻頂澆水養(yǎng)護7 d，然后拆除模板。拆模后，將對拉螺桿周邊混凝土鑿成直徑50 mm，深25 mm的凹槽，割除螺桿后，凹槽澆水洗凈后用防水砂漿嵌實抹平，然后立即進行回填土。

4 效果

(1)該地下室工程采用補償收縮混凝土，改后澆帶為膨脹加強帶，并取消了外防水，從回填土至竣工驗收，沒有發(fā)現(xiàn)明顯裂縫，也沒有出現(xiàn)過滲水現(xiàn)象，最近回訪，已使用三年的地下室工程沒有發(fā)生任何滲漏現(xiàn)象。

(2)本地下室工程成功地采用了補償收縮混凝土，不僅節(jié)約了外墻板外、底板下柔性防水材料及相應的構造層保護層，而且簡化施工，縮短了工期，是一種節(jié)能節(jié)材的優(yōu)質建筑材料。本地下室工程節(jié)約的柔性防水層及相關保護層、構造層費用達98萬元。

5 結束語

(1)超長地下室工程采用補償收縮混凝土，以膨脹加強帶取代后澆帶，保證了地下室結構的整體性，避免了后澆帶因施工質量較難保證成為結構薄弱帶、滲漏薄弱的隱患。

(2)補償收縮混凝土優(yōu)良的防滲抗裂雙重功能，應用于地下室結構工程中，作結構永久自防水，地下室迎水面完全可以取消外防水層，解決了筏板、樁板基礎底板，眾多樁頭、承臺、地梁與底板高低縱橫交錯，很難做到外防水層的全封閉，造成好多工程的地下室底板下做了外防水，滲漏現(xiàn)象仍很普遍這一難題。

(3)地下室外墻板較易開裂，采用補償收縮混凝土的同時，對易開裂的部位(墻、柱斷面變化處，墻高度中間部位)采用加密鋼筋的防裂措施可以有效防止裂縫的產(chǎn)生。

(4)補償收縮混凝土的防裂抗?jié)B性能發(fā)揮，除了原材料質量、配合比控制、澆搗質量外，早期(14 d內(nèi))保溫保濕養(yǎng)護非常重要。底板最好采用蓄水養(yǎng)護7 d，然后覆蓋澆水養(yǎng)護7 d。墻板盡量延長拆模時間(7～14 d)，對防止墻板開裂尤為重要。