淺述“跳倉法”控制結(jié)構(gòu)裂縫

■章 丹，殷文楓 ■江蘇省無錫市江南大學(xué)，江蘇 無錫 214122

近年來，各種超長、超大的大型公共建筑如體育館，工業(yè)廠房、商貿(mào)中心等不斷涌現(xiàn)，超長大體積混凝土結(jié)構(gòu)的建筑越來越多。但防止超長、大體積混凝土有害裂縫的產(chǎn)生一直是業(yè)內(nèi)的一個(gè)難題，在往常的設(shè)計(jì)中，一般采取按照規(guī)范設(shè)計(jì)和規(guī)范要求設(shè)置伸縮縫和后澆帶，進(jìn)行分段施工的方法。但通過設(shè)置伸縮縫和后澆帶來進(jìn)行大體積混凝土裂縫控制會(huì)導(dǎo)致一系列問題:由于后澆帶留置的時(shí)間較長，許多的建筑垃圾落入帶中，難以清理，從而影響工程質(zhì)量;后澆帶的留置需采取防水措施，施工工序復(fù)雜，影響工期，增加了造價(jià)成本;后澆帶的設(shè)置影響了結(jié)構(gòu)整體性、抗震性、耐久性、抗?jié)B性等。為克服這些問題，中國著名裂縫控制專家王鐵夢(mèng)教授提出了大體積混凝土“跳倉法”施工，不少的工程實(shí)例證明該法對(duì)于減少超長大體積混凝土的裂縫效果顯著。

1 跳倉法的含義

跳倉法(Alternate Bay Construction)是基于“抗放兼施，以抗為主，先放后抗”的設(shè)計(jì)原則，把超長(或超寬)的混凝土塊體劃成若干個(gè)分塊，進(jìn)行隔塊跳倉澆筑，分塊封倉，從而取消后澆帶，達(dá)到控制裂縫的混凝土澆筑施工方法。所謂“抗放兼施，以抗為主，先放后抗”是指由于混凝土早期階段，溫差收縮變形較大，把大體積混凝土劃分成若干分塊(30～40m)，每塊即是一倉，施工期間實(shí)現(xiàn)分塊跳倉澆筑(臨倉澆筑需有7～10d的間隔)，在較短范圍內(nèi)就能釋放應(yīng)力，等到混凝土早期較大的應(yīng)力、溫差和收縮變形釋放后，再把分塊邊澆筑成整體。

2 跳倉法的原理

超長、大體積混凝土結(jié)構(gòu)由于溫度收縮引起的裂縫，實(shí)質(zhì)是跟“抗”和“放”密不可分的。所謂“放”是指為了減少混凝土內(nèi)殘余應(yīng)變，減少裂縫，在混凝土澆筑完以后采取有效措施讓其充分收縮，所謂“抗”是指通過采取各種方法，提高混凝土抗拉強(qiáng)度，以減少裂縫的產(chǎn)生。而混凝土澆筑完成后，早期的溫差、收縮大，后期的溫差、收縮小，所以跳倉法采用先“放”后“抗”的方法，把大變形大收縮釋放，即在早期隔塊跳倉澆混凝土，(此時(shí)的混凝土抗拉強(qiáng)度較低)通過分塊(短距離)釋放溫度應(yīng)力及大部分變形，后期就把分塊封倉，靠混凝土的抗拉能力承擔(dān)溫度應(yīng)力，達(dá)到控制裂縫的目的。因?yàn)楫?dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度大于混凝土溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力時(shí)，混凝土就足以抵抗，而不因內(nèi)外溫差或混凝土收縮而產(chǎn)生裂縫。且封倉后及時(shí)做防水、回填土等措施，可以避免大體積混凝土長時(shí)間暴露在空氣中，使結(jié)構(gòu)承受的收縮和溫差作用減到最低，也能達(dá)到裂縫控制的作用。

3 跳倉法的特點(diǎn)

(1)采用跳倉法施工，把整體結(jié)構(gòu)劃分為各個(gè)分塊，能極大地容許結(jié)構(gòu)變形，釋放或減少結(jié)構(gòu)的收縮應(yīng)力，從而避免產(chǎn)生裂縫。

(2)施工工藝簡單，不需購置專門設(shè)備、機(jī)械，倉間垃圾清理方便，保障混凝土有效結(jié)合，簡化混凝土剔鑿、后澆帶模板制作等等工藝，簡化了施工步驟，且能實(shí)現(xiàn)流水施工，從而有效縮短工期，加快施工的進(jìn)度。

(3)取消后澆帶，提高了結(jié)構(gòu)整體性、抗?jié)B性等，不影響后續(xù)施工，保證了工程質(zhì)量。

(4)無需在混凝土中摻入膨脹劑，降低了工程造價(jià)，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，可用施工縫代替后澆帶，跳倉法由于澆筑的連續(xù)性，不需要特意處理施工縫，同時(shí)施工縫數(shù)目比后澆帶法減少一半，保障了低滲透性，即使偶爾滲水也可以簡單處理。

4 跳倉法施工注意要點(diǎn)

(1)利用"抗放兼施、先放后抗、以抗為主"的原理，經(jīng)分析科學(xué)劃分"跳倉塊"，采取材料、結(jié)構(gòu)、施工管理綜合措施，嚴(yán)格實(shí)施有效控制混凝土早期裂縫。劃分的每個(gè)分塊不宜過大，一半在40m以內(nèi)。混凝土裂縫的產(chǎn)生主要是由于大體積混凝土截面尺寸過大，硬化的過程中，釋放的水化熱產(chǎn)生溫度變化、混凝土收縮而過大的截面尺寸又約束其釋放能量，導(dǎo)致產(chǎn)生溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力，從而產(chǎn)生裂縫。所以混凝土分塊不宜過大，否則約束還是大，易產(chǎn)生裂縫。

(2)倉間的混凝土澆筑時(shí)間間隔不宜太短。間隔時(shí)間太短，容易導(dǎo)致開裂。

(3)水泥用量不宜多，混凝土應(yīng)及時(shí)養(yǎng)護(hù)，這是防止裂縫產(chǎn)生的重要措施。

(4)為提高混凝土結(jié)構(gòu)極限抗拉強(qiáng)度，施工中在保護(hù)層過厚或梁窩處加設(shè)抗裂構(gòu)造鋼筋。提高各樓層混凝土梁板配筋率，采用合理的混凝土強(qiáng)度等級(jí)，保證混凝土的極限拉伸值。長墻配小直徑、高密度水平鋼筋置于主筋外側(cè)，底板加鋪鋼筋網(wǎng)，以增加混凝土抗裂能力。

(5)選擇低收縮性水泥，優(yōu)化混凝土配合比，嚴(yán)格控制水泥用量，從而有效控制混凝土溫度應(yīng)力和減少混凝土收縮變形。

(6)嚴(yán)格控制混凝土原材料中粗細(xì)骨料含泥量和混凝土坍落度，進(jìn)一步提高混凝土抗拉強(qiáng)度及抗拉伸變形能力。

(7)加強(qiáng)信息化施工，采用測(cè)溫法實(shí)現(xiàn)溫控。采用塑料薄膜保濕加草袋保溫的綜合養(yǎng)生措施盡快回填覆土，以達(dá)緩慢降溫，充分發(fā)揮混凝土的應(yīng)力松弛效應(yīng)，降低約束應(yīng)力。混凝土的溫度應(yīng)力與結(jié)構(gòu)長度并非線性關(guān)系，超長結(jié)構(gòu)的混凝土裂縫是可控的。超長、超寬、超厚的大體積混凝土結(jié)構(gòu)不設(shè)變形縫和后澆帶，利用不加任何膨脹劑的常規(guī)混凝土采取"分塊跳倉法澆筑綜合技術(shù)措施"，可有效控制混凝土有害裂縫，確保了工程抗裂安全度，較目前國內(nèi)外常用的施工方法具有創(chuàng)新性，突破了國內(nèi)規(guī)范中地下長墻變形縫許可間距的規(guī)定。

5 結(jié)束語

跳倉法施工，改變了通常的后澆帶做法，能有效降低工程造價(jià)，簡化施工工藝，加快施工進(jìn)度，加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的整體性、抗?jié)B性等，提高工程整體的質(zhì)量。跳倉法施工技術(shù)不止可以應(yīng)用于地下工程，也同樣適用于超長大體積混凝土地上工程，在很多工程實(shí)例中，跳倉法都得到成功應(yīng)用，比如首都國際機(jī)場(chǎng)新航站樓等，可見該法具有廣泛的應(yīng)用前景。但跳倉法理論研究滯后于工程實(shí)踐，仍需廣大學(xué)者不斷深入研究與探索。

［1］徐榮年、徐欣磊.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制——“王鐵夢(mèng)法”應(yīng)用實(shí)例集(第二集).中國建筑工業(yè)出版社.2010.

［2］王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制.中國建筑工業(yè)出版社.1997.

［3］張玉明.超長混凝土框架結(jié)構(gòu)裂縫控制研究.2006