地下室混凝土結構膨脹加強帶代替后澆帶施工技術研究

陳正磊，賈春明，關鎖柱

（中國建筑第二工程局有限公司，北京100000）

1 引言

過去的社會發展中，隨著社會生產力的高速發展，以及建筑行業發展規模的擴大，人們對于建筑有著多功能、安全性以及可持續性等方面的要求， 如今的建筑結構形式和工藝技術日益復雜化，建筑規模不斷擴大，超大結構與大體積混凝土被廣泛用于地下室施工建設中。 在地下室混凝土結構中使用后澆帶與加強帶時， 兩側混凝土的設計強度需要低于帶內施工的一個等級，與此同時，后澆帶施工工序比較復雜繁多，封閉時間較長，期間會造成較高的施工成本，無法保障地下室混凝土結構的整體質量， 同時后澆帶與原混凝土相接位置易產生裂縫或滲漏，因此，可將膨脹加強帶代替后澆帶，解決施工質量與成本等問題。

2 工程概況與技術原理

項目建筑總面積248 281 m2，其中，地上主樓共33/34 層，屬于框架結構，裙樓為3 層框架結構。 地下室1 層為人防與車庫，長寬分別為139.05，112.35 m，面積12426 m2。 地下室結構基礎采用混凝土管樁，一級防水與兩道設防，分別為結構自防水與卷材防水，地下室底板、外墻以及頂板處混凝土的強度等級為C35， 剪力墻與柱的混凝土強度等級為C40。底板筏板厚度為300 mm， 外墻與頂板厚度分別為250 mm和200 mm， 在底板筏板和頂板的加強帶位置進行分隔設置， 東西與南北方向分別設3 條和2 條寬度均為2 m 的加強帶。

原設計中，地下室的頂板、底板及墻壁均為后澆帶，但由于施工煩瑣，封閉時間過長，以及施工成本較高，導致混凝土結構施工質量無法得到保障， 后澆帶處混凝土相接位置易發生裂縫與滲漏等問題。 因此，本項目以預加應力加強帶代替后澆帶完成地下室結構的混凝土施工。 溫度后澆帶應用旨在斷開超長結構的混凝土， 減少因內部溫度或收縮變化引起的混凝土結構開裂。 本項目中，在后澆帶處設寬2 m 的加強帶，內部使用強度等級與膨脹系數高一級的混凝土， 使其與周圍結構的混凝土共同澆筑施工，以提高混凝土預加應力，抵消溫度應力，讓筏板從2 次澆筑轉為1 次澆筑施工，實現真正意義上的無縫施工[1]。

3 施工方案

3.1 加強帶位置與HEA膨脹劑摻量

3.1.1 加強帶布置

關于加強帶的設置，需沿橫向與縱向在相隔60 m 的位置設置1 條膨脹加強帶，寬度均為2 m。 當結構中溫度收縮應力偏大時，如鋼筋變化等位置，可以參照圖1 設置加強帶。 加強帶兩側設1 層4 mm×4 mm 鋼絲網， 上下為216 mm 水平筋，豎向為16 mm 鋼筋， 二者保持300 mm 的間距， 隨后焊接成片，上下留保護層，鋼筋和鋼絲網、水平筋、豎向加固筋必須牢固綁扎，防止后續澆筑時松動，避免混凝土混合[2]。

圖1 加強帶的布置示意圖（單位：mm）

根據圖紙設計要求， 地下室結構的底板各個施工倉區需按照后澆帶合理劃分， 為強化防水效果， 應在留置于底板上500 mm 位置的地下室外墻施工縫增加3 mm 厚的止水鋼板，底板澆筑不能中斷。 平面結構板中包含地下室底板、頂板與樓板，要求膨脹加強帶處采取一定的增強措施，垂直于施工縫的位置設構造鋼筋，將12 mm 直徑的鋼筋綁扎在上下層位置鋼筋處，間隔達200 mm 即可。 快易收口網與膨脹加強帶兩側隔開，具體如圖2 和圖3 所示。

圖2 連續式膨脹加強帶構造示意圖（單位：mm）

圖3 間歇式膨脹加強帶構造示意圖（單位：mm）

3.1.2 HEA 膨脹劑摻量

于原設計處的后澆帶設加強帶， 使預應力加強帶代替后澆帶， 帶內混凝土的強度等級需較兩側高。 HEA 膨脹劑是具有抗裂防水效果的添加劑，摻入量需根據膨脹率控制。 在膨脹加強帶中使用大膨脹混凝土，帶外使用小膨脹混凝土，要求膨脹率分別達到4×10-4和3×10-4。 分別在地下室結構中的筏板、墻板及頂板位置摻入HEA 膨脹劑， 要求摻量達水泥用量的8%，加強帶中HEA 膨脹劑的摻入量為水泥的12%，此時混凝土結構的強度可提升至少5 MPa。 除HEA 膨脹劑，材料內還要摻入聚丙烯抗裂纖維，摻入量為0.6 kg/m3，以及Point-400型混凝減水劑，摻入量為1.9%。經分析得知，HEA 膨脹劑的摻入量達6%時，混凝土的減水率為12%；HEA 膨脹劑的摻入量達到8%時，混凝土的減水率為25%，此時混凝土的保水性與保塑性均較強，材料流動性良好，同時緩凝與坍落度的損失更小，適合用于商品混凝土與施工現場泵送混凝土中。 與基準要求相比， 混凝土的抗壓強度：7 d 抗壓強度≥115%設計強度，28 d 抗壓強度≥105%設計強度。 在抗滲指標方面，摻入HEA膨脹劑的混凝土抗滲提高300%，此時混凝土的預應力能有效抵消材料硬化中溫度與干縮造成的拉應力， 從而解決結構收縮裂縫的問題[3]。

3.2 混凝土運輸和澆筑

3.2.1 材料選擇與運輸

以保障混凝土結構受力要求為前提， 提升結構抗拉與抗折強度，同時降低水泥與水在混合料中的成分比例，減少混凝土的收縮。 根據攪拌站的實際情況， 選用P·O42.5 硅酸鹽水泥，摻入粉煤灰，防止混凝土早期熱量集中釋放，加強對材料后期強度的有效利用。 采用優質碎石與復合防腐劑，加強對材料的質量控制。 加強對混凝土配合比的優化設計，要求水泥、粉煤灰、粗細骨料、膨脹劑等材料的使用必須符合標準，控制水膠比＜0.5，灰砂比為1∶2.5，摻入減水劑，此時混凝土的含水量需要達到5%。 應用膠凝材料時，加強對收縮混凝土用量的補償，一般需要達到300 kg/m3以上。

選擇預拌商品混凝土材料，由罐車統一運輸到施工現場，1 臺混凝土拖式泵與1 臺汽車混凝土相互配合，在混凝土結構膨脹加強帶位置使用塔吊，同時應用輸送管泵。 加強帶中使用等級高一級且摻入膨脹劑的混凝土澆筑施工， 完成加強帶的澆筑，再進行另一側混凝土的澆筑。 施工期間相互協調，縮短施工時間，從而達到連續澆筑的效果，避免施工冷縫，保持混凝土材料可以做到連續供應，同時加強帶內外同時澆筑施工，并滿足無縫澆筑施工的要求。

3.2.2 混凝土澆筑

使用預拌商品混凝土，混凝土進場時檢查材料坍落度，一旦發現坍落度超標或離析等問題，材料不能使用。 澆筑前，在施工縫的位置按同等比例配合去掉1/2 石子的混凝土漿料。施工時按斜面分層澆筑，從一側澆筑，分層梯式前進，每澆筑1層均需振搗密實。 其中，加強帶外的混凝土使用小膨脹混凝土進行澆筑施工， 澆筑至加強帶位置時使用同等配合比的混凝土，澆筑至另一側時使用小膨脹混凝土繼續施工，不斷循環，根據施工要求振搗密實，連續澆筑直至完成最后合龍。 混凝土澆筑至膨脹加強帶周圍時， 要求振搗棒的插導點和快易收口網之間的距離保持≥30 cm，振搗期間不能漏振，也不能過振。遵循“分層澆筑與循序漸進”原則完成混凝土澆筑，隨后振搗棒插入下層100 mm 位置開始振搗，時間達30 s 即可，將振搗棒水平移動距離保持在500 mm 內， 做到快插慢拔與布點均勻。 適當提高混凝土的密實度，可有效避免混凝土結構開裂，施工期間安排專人負責。

3.2.3 混凝土溫度控制與養護

對混凝土進行測溫。 聯合承臺厚度為1.8 m，對承臺內外兩部分進行溫差監測， 使用測溫儀進行24 h 間歇式監測與記錄。 施工期間，需對地下室混凝土結構的不同位置測溫，確保混凝土內外溫差不超過25 ℃，同時溫度陡降≤10 ℃/d，根據溫度變化詳細記錄， 溫度變化曲線圖真實反映混凝土的實際溫度變化情況。 合理控制混凝土材料的入模溫度，縮短運輸時間，避免混凝土溫度過熱，現場設專用車道，保障混凝土澆筑時長。 要求混凝土澆筑前測入模溫度，再根據攪拌樁的實際情況調整混凝土拌和溫度， 確保混凝土入模溫度與環境溫度的差值≤5 ℃。

做好混凝土養護工作，控制收縮變形問題。 一般情況下，混凝土收縮變形集中于早期施工階段， 混凝土材料的膨脹在水內7 d 為80%，所以，有必要安排專人做好前期的混凝土養護工作。 澆筑15 h 后需對混凝土結構表面進行保溫與保濕養護，使其相對濕度達80%，避免混凝土干縮裂縫，在施工現場安排專職人員負責養護， 完善混凝土養護制度。 待混凝土收平，在表面灑水使其濕潤，隨后使用塑料膜覆蓋，再用麻袋濕水覆蓋，整體養護時間不低于14 d，以此避免外界灑水或溫度變化給混凝土溫度帶來的影響。

3.3 施工縫處理

地下室底板施工時沒有提前留置施工縫， 四周墻體在底板上500 mm 和底板下200 mm 位置設施工縫，使用遇水膨脹止水條，將其設置在迎水面的位置，保障止水條搭接嚴密。 混凝土澆筑時提前預留相應的凹槽，再用射釘進行固定，具體位置如圖4 所示。

圖4 地下室外墻水平施工縫留設位置示意圖（單位：mm）

4 結語

本工程為地下室大體積混凝土結構澆筑施工， 原設計中地下室的頂板、底板及墻壁為后澆帶，但由于施工煩瑣，封閉時間過長，出于施工進度與成本考慮，經過工藝對比分析，工程決定使預加應力加強帶代替后澆帶進行地下室施工。 無縫混凝土結構主要以HEA 補償收縮混凝土為材料，使加強帶取代后澆帶，實現對混凝土的連續澆筑，完成對地下室頂板、底板與外墻等部分的使用，從而更好地滿足施工質量要求。 施工期間應保障混凝土分層澆筑，加強對內外溫差的有效控制，簡化施工工序，縮短施工工期，在保障工程質量的基礎上降低施工成本。