地下室超長混凝土結構中“跳倉法”應用的一些思考

徐雙全，吳承華，蔣超強

（中建三局集團有限公司，浙江 杭州 310000）

地下室超長混凝土結構中“跳倉法”應用的一些思考

徐雙全，吳承華，蔣超強

（中建三局集團有限公司，浙江 杭州 310000）

跳倉法是一種工程裂縫控制的方法，筆者從施工角度認為，混凝土材料控制是裂縫控制的前提、現場施工控制是關鍵、后期合理的養護是保障，并分別論述了混凝土材料控制、跳倉工藝、現場施工控制以及合理的養護等方面的控制要點。

裂縫控制；混凝土；約束；施工順序；養護

0 引言

簡單地說，“跳倉法”是一種有條件的可以將“溫度后澆帶”簡化為“施工縫”的技術，是一種主動控制工程裂縫的方法[1]。從施工角度講，它需要結合混凝土材料控制、跳倉工藝、現場施工控制以及合理的養護。裂縫的產生是各影響因素疊加、累加的過程，每控制一項，裂縫產生的幾率就會降低一分。

1 技術控制要點

合格的混凝土材料是裂縫控制的前提，正確的現場施工控制是關鍵，合理的后期養護是保障。它的成功應用需要商品混凝土供需雙方的友好合作、糾正一些施工誤區并改進一些施工方法。工程實踐中，需要考慮以下問題：

（1）如何降低混凝土自身溫濕度變化對混凝土體積穩定性的影響，并減少混凝土的內部缺陷；

（2）如何合理地劃分施工區塊和施工順序，以減少外約束對混凝土裂縫的影響，同時滿足工期需求；

（3）施工工藝有沒有改進的空間，以確保混凝土的勻質性和密實度；

（4）如何合理地養護，有效降低環境溫濕度變化對混凝土收縮的影響。

2 材料控制

混凝土是一種非均質的復雜多相混合材料[2]，且內部存在較多的裂隙、孔道、空洞等缺陷，也就是常說的混凝土是帶裂縫工作的。混凝土發生開裂的條件是：在內約束與外約束的疊加作用下，混凝土內部的裂隙、孔道等相互連接、貫通直到表面，形成顯性裂縫。針對材料控制方面，筆者認為需要從兩方面入手：降低內約束作用和減少內部缺陷。

2.1 降低內約束作用

混凝土在固化過程中會發生溫度變形和濕度變形，而這種變形基本都是在水泥石中發生的，使得骨料受到圍箍壓力，骨料之間的水泥石則會受到骨料的約束，產生初始的應力和變形，形成潛在的破壞趨勢[3]，如圖 1 所示。

為降低混凝土的內約束作用，一方面，需提升混凝土的勻質性，可規范混凝土的攪拌時間和運輸過程中罐車的轉動，使得各組分均勻地分布在混凝土結構中。另外，可適當降低粗骨料粒徑、堆積孔隙率，相當于在同質量條件下增加石子數量，同時，控制合適的漿骨比，使得骨料起到良好分散應力的作用；另一方面，在合理選用原材料的基礎上，在一定范圍內，應盡可能降低單方混凝土拌合物的用水量，因為控制好用水量，同強度條件下的膠凝材料用量也會相應減少，其濕度變形和溫度變形均將減小。

圖 1 混凝土內部應力狀態[3]

2.2 減少內部缺陷

混凝土是多種材料的混合物，其內部多處于不連續狀態，內部缺陷越多，它們相互貫通的難度越小，裂縫則更容易產生，所以，盡可能地減少混凝土的內部缺陷是控制混凝土裂縫的一個重要方向。

混凝土澆筑完成后，若存在泌水現象，混凝土中的骨料下沉，游離水和輕物質上浮以及氣泡溢出，向表層積聚，混凝土內部則會形成較多的缺陷。首先，表層骨料少，易在表層產生塑性收縮裂縫；其次，當泌水量較大時，筆者在實踐中發現，混凝土中的游離水并非均勻地向上泌出，而是某一區域的水匯集后形成細小的水柱向上泌出，尤其是在豎向剪力墻中，泌水的孔道將是后期裂縫發展的薄弱環節；再次，鋼筋上表面和兩側混凝土的沉降不均勻，使得表面易形成順筋裂縫；最后，泌水容易在較大石子、針片狀石子以及鋼筋下方窩水，這些窩水會逐漸干燥，以致在混凝土中形成裂隙、空洞。

很多工程項目允許混凝土存在一定量泌水，但筆者認為，通過適當泌水以減少塑性收縮的益處遠不能抵消泌水給混凝土造成的內部缺陷所產生的危害。

綜上所述，混凝土的材料控制應首先重視勻質性和保水性，將勻質性和良好保水性作為混凝土裂縫控制的一個重要原則，再輔以其他措施，將能大幅度地減少混凝土結構的裂縫問題。

3 跳倉工藝

跳倉工藝是跳倉法施工中的一個核心舉措，它先將超長結構按 40m 左右劃分為若干塊，通過合理組織澆筑順序，使得相鄰區塊澆筑間隔時間大于 7 天，以釋放混凝土前期大部分的溫度變形和干燥收縮，同時滿足施工工期需求。不同的澆筑順序使得后澆塊的約束條件不同，不同的約束條件對裂縫的影響也不盡相同。

3.1 約束對變形的影響

先澆塊對后澆塊的約束是由于通常鋼筋限制了混凝土的早期變形[4]。設定先澆塊體為約束體，其位置固定，后澆相鄰塊體為被約束體。由于在“跳倉法”中，約束體與被約束體的距離為零，考慮地下混凝土結構構件的邊界約束時，可以不考慮彎曲變形和剪切變形，只考慮軸向變形，即只考慮被約束體相對約束體的平動，不考慮轉動。根據外約束的程度大小，外約束又可以分為無約束、能部分變形的約束和完全不能變形的全約束三種。

如圖 2 所示，假設混凝土區塊的總收縮量為 △L，理想條件下，在水平向無約束的條件下，混凝土自由收縮，左右兩邊的收縮均為假設先澆塊為固定端，當受到一邊約束時，約束端的變形受到限制，另一端可自由收縮，并受到約束端的收縮影響，其收縮量應為當混凝土兩端都受到約束時，混凝土兩端的變形均受到限制，但混凝土內部的收縮依然存在。

圖 2 后澆塊的約束狀態

外約束作用于混凝土局部，具有確定的作用方向，強烈限制了混凝土在此方向的變形。在外約束的作用下，混凝土的顯性變形不能發生，出現如下結果：

（1）使具有初始拉應力、拉應變的混凝土垂直于外約束方向迅速達到極限狀態，并開裂；

（2）使由內約束引起的內部細微裂縫擴展、延伸，形成粗大的顯性裂縫。

3.2 混凝土澆筑順序的優化

跳倉法施工中，根據混凝土后澆塊與先澆塊的相鄰條件，后澆塊在水平向的約束分 0～4 個約束，共 6 種情況（其中有兩個約束的情況分為在同一方向和不同方向兩種），約束越多，混凝土能夠釋放的收縮變形越小，越容易出現裂縫，所以，我們在策劃澆筑順序時，應遵循以下原則：

（1）盡量選擇“遞推”的澆筑方式，避免出現“品”字型的澆筑方式；

（2）由于施工進度的需要，有時不可避免地出現連續“折線對角”澆筑的情況，這樣合攏塊將難以避免，此時應盡量減少合攏塊的數量。

4 現場施工控制

4.1 混凝土入泵

混凝土中的粗骨料除了骨架作用外，更重要的是分散應力的作用，混凝土入泵前，應要求罐車快速轉動 60s 以上，以消除混凝土運輸過程中產生的骨料分布和坍落度損失的不均勻性；嚴禁現場后加水現象，隨意加水會造成混凝土的泌水、起砂、砂線、水紋，以及會對其硬化之后的實體強度、抗裂性等造成風險；承臺、集水坑、電梯井、模板低洼處等部位的積水應及時排出，很多項目認為這些積水在澆筑過程中會被混凝土擠走，其實不然，它們很多一部分會被混凝土吸收，然后順著混凝土由下向上泌出，易在混凝土中形成較多的內部缺陷，危害較大。施工現場應注重以上三項工作的進行。

4.2 澆筑與振搗

澆筑和振搗是混凝土施工的一個關鍵環節，決定了混凝土的均勻性和密實性。澆筑的過程中，要合理布泵、確定合理的澆筑順序以避免冷縫的產生；振搗過程中，要注意不要漏振、過振。施工現場應根據混凝土的供應條件，每條泵配備足夠的振搗棒，一般要求每條泵振搗棒人數不低于 3 人，隨著混凝土澆筑工作的向前推進，振搗棒相應跟上，要保證整個澆筑范圍內混凝土的密實。

4.3 收面與抹壓

振搗完成后的收面與抹壓。筆者建議，地下室底板與樓、頂板應區別對待。底板二次收面后直接覆蓋薄膜開始養護。樓、頂板則采用二次收面、二次抹壓工藝，其難點在于時間節點的控制。收面主要是為了控制板面平整度，時間在初凝以前。很多工程為控制平整度使用了各種各樣的工具，但效果并不理想，筆者認為，控制混凝土具有良好的保水性能，認真做好刮杠和木板兩次收面即可達到較好的平整度需求。抹壓的時間節點控制對樓、頂板結構的裂縫控制非常關鍵，目前很多項目選用抹光機來施工，建議以短邊向長邊 S形推進，時間早了，漿體易被鐵板甩出，效果不佳，時間晚了，易對已成型的混凝土造成擾動，加大裂縫產生的可能，以漿體剛好不至于被鐵板甩出為宜，如圖 3 所示。

圖 3 抹壓時間示意

5 養護

混凝土早期的裂縫控制，就是混凝土中的收縮應力與混凝土極限拉伸的博弈過程，養護的目的就是讓混凝土的收縮應力降低，為抗拉強度的增長贏得時間。混凝土澆筑后，收縮分為快速發展階段（一般在澆筑后 12h 內）和平穩發展階段（終凝后）[5]，我們需要根據混凝土收縮的不同發展階段，進行合理的養護。養護的原則是宜早不宜遲、宜長不宜短，同時注重養護時間節點的控制。

5.1 水平結構的養護

混凝土硬化前產生的收縮主要為塑性收縮，當表面的失水速率超過內部水向表面遷移的速率時，即混凝土表層的自由水不足以滿足蒸發量的需求，表層的濕度開始降低，毛細孔水（＜100nm）散失而引起收縮，進而產生塑性裂縫[6]。這種裂縫的深度局限于混凝土表面，也可能貫穿整個結構。

混凝土表面開始硬化后，表面的濕度降低，混凝土的干燥面逐漸下移，此時產生的收縮為干燥收縮。延長濕養護時間可以推遲干縮的發生和發展，這對于控制混凝土的早期裂縫非常重要。較厚的底板結構可在初凝以前、收面完成后立即覆蓋薄膜養護，待混凝土終凝后澆水或蓄水養護，保濕養護與保溫養護同樣重要，樓、頂板則在抹壓后進行覆膜或澆水養護。

5.2 豎向結構的養護

地下室剪力墻的養護，以帶模養護、噴淋養護、噴霧養護等方法較為多見。

目前，很多項目選擇帶模養護 3 天或延長至 7 天以上的方式，筆者認為，木模板具有一定的吸水性和蓄熱作用，經過 3 天的時間，混凝土內部濕度降低會產生一定的收縮應力，散熱慢以致溫峰高。拆模前，混凝土表面受到模板的約束裂縫未被顯現，拆模后，混凝土表面水分散失快、溫度降低速度快，會產生較大的溫、濕度收縮應力，而此時，混凝土的極限拉伸強度將不足以抵抗收縮應力，非常容易產生裂縫，這也許是有些剪力墻拆模當時沒有發現裂縫而短時間過后就能看到裂縫的原因吧。延長混凝土拆模時間，雖可減緩混凝土內部水分的散失速度和溫度的降低速度，但在實踐中發現，即使延長拆模時間至 7 天，混凝土的裂縫也并未得到較好的改善。借鑒杭州某地下室結構全鋁模施工和某工程清水施工的經驗，筆者認為，在外界環境溫濕度較為適宜的條件下，拆模時間宜早不宜遲，但要避免拆模過早引起的螺桿洞滲漏水的問題，并將此想法在杭州、金華地區的 5 個工程中進行了實踐，秋冬季施工，控制拆模時間不超過兩天，基本達到控制地下室剪力墻每 100m 裂縫數量不超過 3 條。筆者建議以強度達到 15MPa 作為拆模時間節點進行控制（此為實踐經驗估值，尚需試驗驗證，僅供參考），同時，拆模后，可考慮立即采用新型混凝土節水保濕養護膜進行覆膜養護。

另外，筆者不建議采用噴淋養護的方法，因為很多項目難以做到通過噴淋養護使得混凝土表面持續處于較高的濕度條件下，頻繁的干濕交替易產生“失水疲勞”，會進一步增加裂縫的數量。噴霧養護的方法，筆者尚未實踐，這里不做討論。

6 結語

跳倉法是一種主動控制工程裂縫的方法，它是材料控制、跳倉工藝、現場施工控制和合理養護的結合，只有做好每一個階段，才能獲得應用的成功。它的核心價值（或者說核心目的）是為了控制混凝土裂縫和提升混凝土施工質量，至于它應用產生的經濟效益只是它帶來的附屬效益，在應用的過程中，希望大家不要舍本逐末，加強過程控制，這樣才能把產生的附屬效益擴大，觀念的轉變比技術本身更加重要。

前面的論述是筆者在近三年多的施工實踐中的一些思考，在這里進行一次論述，限于筆者經驗有限，其片面性和在所難免，如有不正確的地方，還望各位同仁、前輩批評指正。

[1] 徐榮年．工程結構裂縫控制——步入“王鐵夢法”及詮補（第一版）[M]．中國建筑工業出版社，2012,8．

[2] 廉慧珍．求索與感悟——我的論文選評（第一版）[M]．中國建材工業出版社，2015,6．

[3] 徐有鄰，顧祥林．混凝土結構工程裂縫的判斷與處理（第一版）[M]．中國建筑工業出版社，2010．

[4] 姜偉，袁勇，柳獻．地下結構中混凝土結構邊界約束效應分析[J]．結構工程師，2011, 27(1)∶ 61-65．

[5] 周永祥．以新觀點和新措施對待高性能混凝土——高性能混凝土技術的幾個問題[J]．工程建設標準化．2015(3)∶ 58-62.

[6] 姚燕．高性能混凝土的體積變形及裂縫控制（第一版）[M]．北京：中國建筑工業出版社，2011．

徐雙全（1988—），男，主要從事工程裂縫控制和混凝土質量提升等方面的研究。

［通訊地址］浙江省杭州市錢江新城瑞晶國際大廈 903 中建三局集團有限公司（310000）E-mail: 1636853392@qq.com