大體積混凝土結構設計與跳倉法施工關鍵措施

【摘要】隨著城市的快速發展，建筑結構的形式日趨大型化、復雜化，大體積混凝土在工程中的應用日趨平凡。本文以上海嘉定地區一商務辦公樓為例，介紹了跳倉法在大體積混凝土施工中的應用。

【關鍵詞】大體積混凝土；跳倉法；分倉設計

0.引言

在歷史的不斷發展過程當中，建筑學扮演了一個重要的角色，不同的建筑風格，施工方法都隨著時代的變遷在不斷的發展。在建筑技術方面，以跳倉法為主要技術的施工方法在近年來被更多的使用。本文主要闡述了結構設計的技術保證下，跳倉法的設計條件運作原理、分倉結構設計、對于材料的選擇以及施工中需注意的關鍵技術措施。

1.項目概況

本工程為一位于上海嘉定地區的商務辦公樓，本工程共有二幢二層商業樓，一幢一層垃圾房和一幢一層配電站，高層辦公樓1棟，地塊地下一層（局部二層），各單體建筑地下部分相互連通，功能主要為停車庫和管理用房，地下建筑面積10625.74m²，地上部分：地上建筑面積28071.26m²。基礎底板板面標高為-5.300，基坑開挖深度為-5.950m（辦公樓下局部開挖深度為6.450m）。基礎底板大面積混凝土，考慮施工周期及后期使用方便等問題，不設置施工后澆帶，采用跳倉法施工。

2.跳倉法技術原理

跳倉法是充分利用了混凝土在5到10天期間性能尚未穩定和沒有徹底凝固前容易將內應力釋放出來的“抗與放”特性原理，它是將建筑物地基或大面積砼平面機構劃分成若干個區域，按照“分塊規劃、隔塊施工、分層澆筑、整體成型”的原則施工，其模式和跳棋一樣，即隔一段澆一段。相鄰兩段間隔時間不少于7天，以避免混凝土施工初期部分激烈溫差及干燥作用，這樣就不用留后澆帶了。

3.后澆帶與跳倉法的優缺點比較

3.1后澆帶施工的問題

溫度后澆帶應在其兩側混凝土齡期達到60天后方可封閉后澆帶，在這樣長的時間里，后澆帶中將無法避免的存在各種雜質，例如掉落進去的各種雜物垃圾等等，由于現場中的施工條件會使得清理工作十分艱難，但是在整體工程中如果不進行清理，那會影響下一個環節的施工。在實施工程之前，需要將兩側的混凝土鑿毛，施工過程復雜困難，就場地實際情況研究而言，新老混凝土的粘粘性難度難以保持，由于在實施過程中會有時間上的差異，這就會使底板混凝土的干縮大部分已與后澆帶貫充前完成。就此原因在后澆帶混凝土的干縮情況下，就會使新老混凝土之間的粘連產生問題，使連接處產生裂縫隱患，這就說明澆代內混凝土外摻的膨脹劑沒有起到補償收縮作用。這些施工過程中出現的底板裂縫問題，會導致整體工程實施中存在安全隱患，出現貫穿性裂縫、引起漏水情況，這樣的工程實例不勝枚舉。

在軟土地基中，尤其是本工程所在的上海地區，地下水位較高，一般在-0.5～-1.5m，后澆帶填充前，地下室處于漏水狀態，嚴重影響施工。

3.2跳倉法施工的優點

因為各個倉段之間互不干擾，分開施工，可以減少材料收縮變形所產生的張收縮，避免因施工過程中張力遠大于材料的抗拉能力而產生的裂縫。且有效縮短了工期并提高了施工質量，同時降低了施工難度。

為后續施工提供更好的作業面，確保基坑施工安全。減少因后澆帶而增加的工序產生的影響，能按正常施工要求進行施工，進度得到保證。

4.分倉結構設計

4.1倉格分割方案

本工程根據具體工程規模情況沿縱向和橫向兩個方向進行分倉，縱橫兩方向倉格間距均小于40m，共分為9個倉格，詳見圖一。

4.2設計要點

為避免高強度混凝土水化熱及收縮偏大，徐變偏小，應力松弛效應偏小，控制裂縫在圖一調倉平面布置示意圖

0.200mm以內，基礎底板及地下室外墻板的混凝土強度等級為C35，抗滲等級為P6.

本工程的基礎形式采用的是樁筏基礎，各主樓與純地下車庫在地下部分結構均連成一整體，應對地基變形驗算采取較高要求，主樓與純地下車庫相鄰兩柱之間不均勻沉降量小于2L/1000，L為相鄰柱基的中心距離。考慮到辦公樓、商業樓及純地下室之間的荷載效應差異較大，為減小不均勻沉降的影響，本工程采用兩種不同樁型。辦公樓下采用預應力高強混凝土管樁PHC 500AB 100-44，樁端持力層為⑧2-1層，單樁豎向承載力設計值為2000KN；商業樓及地下車庫采用先張法預應力混凝土空心方樁KFZ-AB300（130）-13+12c，樁端持力層為⑤4層，單樁豎向承載力設計值為600KN。在正常使用極限狀態作用的準永久組合下，最大計算理論沉降量為50mm。相鄰柱之間的沉降最大差值為10mm，小于0.0021（16mm），可以不設置沉降后澆帶，采用跳倉辦法進行施工。

5.對混凝土材料和配比的確定

跳倉法施工混凝土除應滿足設計要求的強度等級、耐久性、抗滲性、體積穩定性以外，還應符合合理使用材料、減少水泥用量、降低混凝土絕熱溫的要求。

因此，本工程的混凝土材料除了應符合《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》（JGJ52-2006）的規定，還要滿足以下幾點：

①粗骨料方面，采用質地堅硬，連續級配，不含雜質，粒徑為5～25mm的碎石，吸水率不應大于1.5%。同時，粗骨料的清潔程度對抗拉強度影響顯著，與抗壓不同，含泥量對抗拉強度極為敏感，必須嚴格控制含泥量和粉料含量。

②細骨料方面，采用中砂，級配良好，其細度模數在2.3-3.0，其含泥量不應大于3%，泥塊含量不應大于1%。

③水泥方面，選用中熱或地熱的水泥品種，配制混凝土配合比時盡量減少水泥的用量，宜控制在220kg/m3-300kg/m3，選用保水性好、泌水小、干縮小的水泥。不得使用過期或受潮結塊的水泥，不得將不同品種或強度等級的水泥混合使用。

④坍落度方面，應控制在120±20mm。防水混凝土拌和物在運輸到達現場后，必須進行二次攪拌，當坍落度損失不能滿足施工要求時，直接退回。

⑤外加劑方面，地下室底板、頂板、墻板摻加改SY-T復合纖維增韌劑，摻量為混凝土膠凝材料的10%。抗壓強度：7d≥20.0MPa、28d≥40.0MPa，纖維性能：抗拉強度≥270MPa，彈性模量≥3000MPa。

6.跳倉法施工關鍵技術措施

地下工程采取跳倉法施工，施工縫（分倉縫）的構造對地下工程的防水是十分重要的。混凝土澆灌前的施工縫止水鋼板設置必須穩定可靠，不得隨意變形和移位。

墻體水平施工縫和分倉面垂直分倉縫處均設置止水鋼板。墻體水平施工縫應留在高出底板不小于300mm的墻體上，在施工縫處繼續澆筑混凝土時，已澆筑的混凝土抗壓強度不應小于1.2N/mm2。同時，必須對施工縫進行如下的處理。

6.1在已硬化的混凝土表面上繼續澆筑混凝土前，應清除垃圾、水泥薄膜、表面上松動砂石和軟弱混凝土層，同時還應加以鑿毛，用水沖洗干凈并充分濕潤，一般不宜少于24h，殘留在混凝土表面的積水應予清除。

6.2注意施工縫位置附近回彎鋼筋時，要做到鋼筋周圍的混凝土不受松動和損壞。鋼筋上的油污、水泥砂漿及浮銹等雜物也應清除。

6.3從施工縫處開始繼續澆筑時，要避免直接靠近縫邊下料。機械振搗前，宜向縫邊逐漸推進，距80～100cm處停止振搗，但應加強對施工縫接縫的搗實工作，使其緊密結合。

7.結語

在設計大規模的地下建筑時，在對結構進行設計時，就需考慮混凝土的等級，以及嚴格控制結構的整體及相鄰柱基的沉降差，使得跳倉法可以大體積混凝土施工過程使用，從而起到節約時間、有效減少和避免裂縫的發生，為工程的按時甚至提前完成夯實了基礎，并獲得了相應的經濟及社會效益。