環形超長無縫混凝土結構施工技術

尹衛華

上海建工集團股份有限公司 上海 200080

1 項目概況

加蓬奧耶姆體育場項目坐落于西非國家加蓬的奧耶姆市郊，是為加蓬共和國舉辦2017年非洲杯足球賽而設計建造的20 000座體育場，總建筑面積24 000 m2，高度34 m，外形為橢圓形。工程采用條形基礎，上部3層鋼筋混凝土框架結構，鋼結構屋蓋。南北向長軸約210 m，東西向短軸約195 m。樓板厚度120 mm，梁板柱混凝土強度為C35，工程環向最大長度為638 m。

2 工程施工特點、難點

1）工程量大，工期緊。項目從場地平整到竣工的施工周期為18個月，非洲地區每年有約5個月的雨季時間嚴重影響施工效率，因此要在這么短的時間內完成整個項目施工難度非常大。

2）為確保體育場鋼筋混凝土現澆結構整體受力性能良好，減少不均勻沉降，方便施工，保證外形美觀，控制工程造價，結構設計采用無永久縫的整體結構形式。無永久縫結構的施工需選擇合適的施工方式以實現結構整體性。

3）當地建筑市場較為落后，建筑材料和建筑資源的供應嚴重不足，原材料質量不穩定等因素需要采取技術措施加以克服。

3 永久無縫結構施工方案的確定

1）超長無縫現澆鋼筋混凝土結構施工可采用設置后澆帶或者分塊跳倉的方法進行施工。

2）在境外施工此類型的結構，尤其在受資源、勞動力、環境等限制較多的地區，主要考慮在滿足結構安全的條件下盡量方便施工、加快施工速度。

3）由于本工程施工周期短，包括結構施工周轉材料在內的資源供應有一定困難，因此選擇設置后澆帶的方法較為合理。總體上將環形結構分為長30～40 m的若干段，留設800～1 000 mm的后澆帶，鋼筋連續；后澆帶位置樓板、梁均設置有附加鋼筋，可以有效抵抗溫度變形和收縮徐變產生的裂縫。

4 施工措施

在施工中，從合理設置后澆帶、優化混凝土的配合比和采取有效施工措施入手，減少鋼筋混凝土結構收縮產生的影響和環境溫度對結構的影響，確保結構的穩定安全。

4.1 后澆帶設置及施工

4.1.1 后澆帶設置

加蓬奧耶姆體育場處在加蓬北部的奧耶姆省，屬于熱帶雨林氣候，常年平均溫度為22～24 ℃，最高溫度30 ℃，最低17 ℃。考慮到工期原因和現場實際施工條件，依據后澆帶的設置規范，后澆帶實際按以下設置（圖1）：

圖1 基礎、主體1、2層后澆帶布置示意

1）基礎、主體1層、2層各設14道后澆帶。其中，第3、7、10、14道設置在分隔東、西、南、北區之間的入場通道處；第4、6、11、13道設置在東、西區3層結構與2層結構交界處；東、西區主體3層各設1道后澆帶，設置在東、西區3層跨中位置。通過后澆帶把東、西、南、北區分別分開，同時把3層結構和2層結構區域分開。

2）后澆帶留設間距（結構外環長度）為34～43 m，其中東、西區3層后澆帶留設距離為43 m，其他區域為34～38 m。后澆帶寬度按1 000 mm設置。

4.1.2 主體結構后澆帶樓板支撐

后澆帶的模板支撐設計如下：后澆帶采用φ48 mm×3.5 mm＠300 mm×300 mm的碗扣腳手架，范圍為后澆帶所處的結構梁、板單跨范圍內每層均搭設，支設高度為基礎梁頂至2層或3層頂板。后澆帶混凝土澆筑的順序是從基礎層至結構頂層，依次按設計要求的時間順序澆筑。待后澆帶混凝土澆筑完畢，并達到設計強度的100%后方可拆除低層的支撐架（圖2）。

圖2 支撐架搭設體系

4.1.3 后澆帶施工

后澆帶澆筑時應先進行鑿毛、清理處理，澆筑前灑水濕潤，以確保接縫嚴密，防止漏水。后澆帶混凝土的澆筑時間為同層結構混凝土澆筑60 d后，采用比結構混凝土高一級的C40混凝土進行澆筑。澆筑混凝土時應從結構低層逐層向上層推進，并進行灑水保溫保濕養護，養護時間至少15 d，當強度達到100%時方可拆除模板和支撐體系。

另外，為達到接槎平直、嚴密等要求，后澆帶混凝土模板支撐體系在混凝土澆筑前應進行二次加固，確保達到要求。

4.2 優化混凝土配合比

作為超長結構混凝土，為了控制或減少混凝土的徐變、干縮和施工期間的水泥水化熱應力，即控制結構裂縫的產生和發展，需要根據當地原材料的性能設計和優化混凝土配比。

1）水泥：選擇水化熱小、強度高的水泥，在當地優先選用P.O 42.5N水泥（當地實際就只有這一種水泥可用）。

2）骨料：由于當地生產的骨料不太理想，特別是砂含泥量較大。先對當地砂子進行清洗，再采用從鄰國赤道幾內亞采購的砂子和當地砂按比例混合的方式，既可改善骨料性能又可確保供應。

3）減水劑：摻加減水劑有利于控制混凝土早期水化熱，避免因澆筑速度、天氣等原因形成的施工冷縫，而且可緩和溫度升高引起的混凝土強度變化。

4）優化配合比：通過現場多次實際配比試驗，最終確定混凝土的配合比。

4.3 混凝土施工要點

本項目位于加蓬奧耶姆省，建筑施工行業落后，沒有預拌混凝土市場，也無汽車泵等可靠的混凝土輸送工具，自拌混凝土、固定泵輸送為本項目混凝土施工的最佳方案。現場共采用4臺JS750強制式混凝土攪拌機，同時配備2套PL1200計量設備，分南、北2個攪拌站，分別對體育場南、北2段的混凝土進行攪拌；另采用1臺HBT80混凝土固定泵進行混凝土的水平和垂直輸送。

4.3.1 混凝土的攪拌

1）攪拌前根據混凝土配合比對JS750計量系統進行計量校準，保證混凝土各種用料計量準確。

2）上料順序依次按石子、水泥、外加劑、砂子倒入上料斗中，然后再由攪拌機提升裝置將料送入機內攪拌，最后推動計秒水泵進水。攪拌機一般攪拌2 min左右，待混凝土拌和物攪拌均勻，即可出料。

3）混凝土攪拌過程中嚴格控制混凝土的水灰比和坍落度，未經試驗人員同意嚴禁隨意加減用水量。

4.3.2 混凝土的輸送

1）混凝土通過固定泵輸送到達使用現場，混凝土輸送泵管水平最長距離230 m，最高18 m，為防止出現堵泵現象，第1盤料采用砂漿，先將泵管濕潤、潤滑。

2）泵送混凝土時勻速泵送，為避免出現泵送中斷，我們采用了2臺攪拌機2個溜槽同時伸入1臺固定泵中。為保證在停泵后不出現堵泵現象，現場在等待混凝土時每隔10～15 min開泵1次，同時開動固定泵中的攪拌器不停地攪動以防止混凝土產生離析現象。

3）每盤混凝土攪拌完成后，均需在60 min內完成澆筑。

4.3.3 混凝土澆筑

1）以后澆帶作為混凝土水平方向的施工縫，盡量做到不留設其他施工縫，如必須單獨留設施工縫時，應將其設置在受力較小部位。

2）澆筑前將混凝土泵管接至最遠處，泵管所過之處做好泵管支架，不能直接擺放在鋼筋上，防止鋼筋被破壞，同時加強模板支撐體系的加固工作。根據泵管方向混凝土由遠到近，邊澆邊退進行澆筑，混凝土間隔時間不能超過混凝土初凝時間。

3）澆筑混凝土前先對模板進行灑水濕潤，柱底先鋪厚2 cm的接頭砂漿，柱、梁、板均采用插入式振動器振搗混凝土。

4）混凝土澆筑采用二次振搗、二次抹面技術，以排除泌水、混凝土內部的水分和氣泡。

5）避免在雨中或大風中澆筑混凝土。

4.3.4 混凝土養護

為防止底板混凝土升降溫速度過快形成溫度收縮裂縫和早期脫水造成表面干縮裂縫，本工程采取保溫保濕養護。在混凝土澆筑完成達到終凝后，在表面鋪設塑料薄膜，并澆水養護。養護時間不少于7 d，每天澆水2次。

5 實施的效果

1）在南、北區2層看臺每個疏散通道處邊緣的結構次梁各有1～2道0.10～0.15 mm的裂縫，其他區域均沒有發現裂縫現象，通過多次觀測比較，裂縫沒有擴大或增加，能夠滿足結構安全要求，達到質量標準。

2）留設后澆帶，可以根據工程實際情況，合理劃分施工段，減少人員、機械、周轉材料的重復配置，加快施工速度，控制了工程成本。

3）環形超長結構采用后澆帶施工方法代替結構留設永久沉降縫和伸縮縫，外形美觀，同時也避免了因為伸縮縫年久失修造成漏水等常見問題，使建筑物的耐久性更好。

6 結語

在超長混凝土結構中，通過合理設置后澆帶，優化配合比，制訂合理的施工順序和施工時間，做好混凝土的養護，能有效約束超長結構的變形，提高了混凝土結構抵抗溫度變化的能力，從而能夠有效地減少結構因溫度和收縮引起的變形并抑制結構的開裂。本施工技術在加蓬奧耶姆體育場項目結構中的成功應用，可為今后類似項目的設計施工提供參考。