軟土地基上高標準廠房超大面積地坪關鍵施工技術*

上海建工七建集團有限公司 上海 200050

1 工程概況

上海高端醫療影像設備生產及示范基地一期工程主要包括3 個單體：配套綜合樓、生產綜合大樓及綜合動力站，總建筑面積120 850.23 m2。其中，生產綜合大樓主體建筑分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共3 段，呈凹形，其基礎結構為樁基承臺，地上為5層框架結構，主體結構高度為23.7 m，首層建筑面積共29 395 m2。

生產綜合大樓首層近3 萬m2室內地坪，具有無裂縫、高平整度、高耐磨度、高美觀度等高標準地坪質量要求。按照工藝荷載及標高要求地坪構造分為A、B、C共3 類，自上而下構造見表1。

地坪分類平面位置如圖1所示。

2 主要技術難點

本工程廠房建造在軟土地基上，其超大面積廠房地坪具有荷載與無裂縫、高平整度、高耐磨度、高美觀度等高標準質量要求，一方面，地坪地基處理方法與構造設計的合理性關系到地坪承載力與最終質量的保證，包括樁基承臺、設備基礎周側軟硬交接部位的處理，均需采取針對性的措施，同時也關系到工程進度的保證[1]。另一方面，針對大面積混凝土地坪如何合理分縫并采取分塊跳倉澆筑方法，以避免不均勻沉降及有效控制混凝土整澆墊層與面層的裂縫，包括面層應用激光抄平機械新技術，以確保其平整度都是該工程地坪施工的技術難點。

表1 生產綜合大樓地坪構造分類表

圖1 地坪分類平面示意

3 關鍵施工技術

3.1 地基處理技術

目前，針對軟土地基地坪基礎的處理方法有素土強夯、加設地坪樁、設置架空樓板、換填夯實等多種形式，在施工速度、工程造價、處理效果上各有利弊，以下是針對各種地基處理方法的對比分析，如表2所示。

表2 地基處理方法綜合對比表[2-5]

結合本工程施工進度緊張、工程造價控制嚴格的特點，通過綜合比選，確定采用換填夯實的方法進行地基處理。

對于基礎換填的材料選擇，則結合施工現場條件和設備機具等資源情況綜合確定。常用的回填材料主要有：素土、三七灰土、級配砂石回填。各種回填材料對比見表3。

表3 回填材料綜合對比表

根據上述對比，結合施工質量控制難易程度、地坪具有不同的荷載要求，初步確定采用三七灰土及級配砂石料作換填材料，具體選用還要根據施工的安排、氣候條件等具體情況予以確定。

地基土換填質量將影響到換填層上混凝土整澆層的施工質量。具體施工方案的確定如下[6]：

（a）根據換填面積大的特點，將整個場地劃分為7 個回填區域，每個區域回填主要分為2 次進行，第1次回填為承臺、地梁放坡部位至自然地面標高回填，大部分回填高度約為1.2 m；第2次換填為大面積回填，換填高度為自然地面標高至設計回填土面標高，為0.5～0.7 m。其中第1次回填為放坡三角形區域回填，回填高度大，回填面積小，采用蛙式打夯機配合回填。第2次回填為大面積回填，回填高度小，大面積采用壓路機壓實，局部柱腳、墻邊采用蛙式打夯機配合。

（b）根據天氣預報的情況，預見性地選擇針對每個分區的回填材料。若遇連續降雨時期，選擇不受雨水氣候影響的級配砂石，遇連續晴好天氣，則選擇壓實度容易控制、價格相對較低的三七灰土。針對不同的換填材料、不同的換填部位，采取不同的換填施工措施。

（c）利用上部結構施工時間，創造較長時間的換填層沉降穩定期。本工程基礎換填完成時間約為2012年12月1日，換填層上鋼筋混凝土地坪施工時間為2013年6月，通過在換填層上設的厚100 mm的C20素混凝土基層，并按照不大于6 m×6 m地面留縫，利用近半年的時間使換填層自然沉降，達到減小后期換填層沉降的目的。

3.2 地坪分縫與分區跳倉澆筑技術

《建筑地面設計規范》（GB 50037—1996）中對混凝土地面結構伸縮縫作出了規定：“室內地面的水泥混凝土墊層，應設置縱向縮縫和橫向縮縫，縱向縮縫間距不得大于6 m，橫向縮縫不得大于12 m?！睂τ诒竟こ陶w混凝土地坪，如何進行合理分塊施工，最大限度發揮激光整平機械的作用，通過實施跳倉澆筑技術、澆筑方向和澆筑寬度是保證混凝土質量的有效措施[7]；合理地進行假縫切割，可以有效減小混凝土地坪受到的應力影響等，都是大面積鋼筋混凝土整體地坪施工研究的重中之重。

根據本工程實際情況確定每不大于12 m設置一條縮縫（平頭縫），橫向縮縫、縱向縮縫不大于6 m，以廠房Ⅰ段區域地坪為例，如圖2所示，深色線條為縱向縮縫（平頭縫），淺色線條為切割假縫。根據本工程超大面積混凝土整體地面的特點以及混凝土澆筑時恰逢夏季高溫，通過試驗確定在混凝土澆筑完成24 h后，即采用切割機在混凝土地面上切縫，切縫尺寸不大于6 m×6 m，切割寬度為5 mm，深度為50 mm?？梢允够炷恋仄簯^早得到釋放，避免規則有害裂縫的產生。

圖2 生產綜合大樓Ⅰ段地坪分縫、分塊、跳倉澆筑施工平面示意

對于整體混凝土地面來說，澆筑方向和澆筑寬度是保證混凝土質量的有效措施，為此，結合設計中柱距特點，在澆筑地面混凝土時，按照柱距尺寸分別為11.5 m、10.5 m、8.4 m，做到分倉寬度不大于12 m，沿長度方向一次澆筑完成，便于分段施工和局部平整度的控制。

為更好地釋放混凝土的溫度應力和收縮應力，如此大規模的混凝土地坪，連續澆筑混凝土非常容易出現由混凝土應力產生的裂縫。為此，在澆筑混凝土地坪時，按照跳倉技術進行澆筑，倉寬不大于12 m，通過跳倉澆筑混凝土，能有效釋放已澆筑混凝土的應力，保證整體混凝土地面質量。

設置假縫主要是便于混凝土整體澆筑，施工方便，易于控制平整度，地面整體性好。假縫采用切割方法，縫的寬度為5 mm，假縫采用本色油膏填塞，切割深度為50 mm。由于本工程地坪澆筑時間處于夏季，切縫時間控制在混凝土整澆層澆筑完24 h左右進行。

3.3 設置防潮層兼滑移能量釋放層

由于地坪混凝土整澆面層與其基層混凝土墊層（厚100 mm素混凝土）均為混凝土，考慮到混凝土的各種應力需要釋放，減小混凝土的外部約束，有效緩解上下層混凝土能量釋放過程中引起的應力變化導致的混凝土裂縫出現，故在混凝土面層澆筑之前，在基層混凝土上表面滿鋪塑料薄膜（圖3），作為上層地坪防潮層的同時，最大限度地減小上下層間的相互滑動阻力，將外約束最小化。同時，為解決地面混凝土與已有混凝土柱和砌體墻間的應力釋放問題，防止柱角、墻邊處面層開裂，減小地面混凝土應力在此的外部約束，在距離砌體墻邊、結構柱四周設置一圈隔離層，隔離層采用厚10 mm聚苯板固定設置在墻柱邊。

圖3 基層上方鋪設防潮隔離層及保護層

3.4 激光整平機技術應用

為確保地坪平整度優于國家規范，達到2 mm/2 m質量標準，本工程采用美國SOMERO公司的SPX-D型大型激光整平機，其機身質量為8.073 t，橫臂工作范圍為6.1 m，上部車架可以360°旋轉。針對本工程地坪鋼筋為雙層雙向鋼筋，激光整平機無法直接在鋼筋網片上行走，從而設計專用馬道，以保證設備作業條件與作業穩定。

激光整平機作業前先安裝激光發射器，并預設接收器高度、調整好激光整平機作業高度，符合設計標高；混凝土攤鋪達到預設標高后，及時檢查混凝土攤放標高是否符合要求；然后進行混凝土整平作業。邊角部位及激光整平機不能到達的部位，則結合手工整平刮尺刮平，整平完成后全面復檢完成面標高，如圖4所示。

圖4 SPX-D型大型激光整平機現場作業

4 結語

高端醫療影像設備生產及示范基地（一期）工程自2012年10月進行生產綜合大樓地坪方案設計，經過多次與設計方進行方案論證評估，采用大面積換填工藝獲得設計人員和各方面專家的認可，避免采用架空樓板、大面積地基加固（壓密注漿、水泥土攪拌樁、地坪樁等），在大幅度降低工程造價的同時，縮短了工期，較上述加固措施共節約工程造價約40%，經濟效益明顯。

通過對地基換填處理方案、地坪分區跳倉澆筑、地面分縫、激光整平等方面的比較分析，確定了最佳施工方案與工藝技術要求，包括混凝土整澆層的混凝土配合比設計、耐磨面層施工工藝的優化以及地坪養護與硬化劑處理技術，實現了一次成型的鋼筋混凝土超平耐磨地坪，全面達到了預期的設計生產工藝要求與工程質量標準，同時解決了以往類似廠房建筑大面積鋼筋混凝土地坪易出現裂縫、平整度差、采用涂料面層需要反復涂刷以及美觀不足的問題。