高層建筑地下室設(shè)計(jì)中膨脹加強(qiáng)帶的運(yùn)用及施工技術(shù)分析

申曉云

（山西三建集團(tuán)有限公司，山西 長治 046000）

0 引言

為提高高層建筑結(jié)構(gòu)安全性，減少風(fēng)險(xiǎn)隱患，需加強(qiáng)對高層建筑地下室結(jié)構(gòu)的質(zhì)量控制。結(jié)合現(xiàn)階段高層建筑地下室結(jié)構(gòu)實(shí)際情況來看，受到傳統(tǒng)后澆帶結(jié)構(gòu)影響，導(dǎo)致地下室結(jié)構(gòu)存在裂縫、滲漏等常見病害，在高層建筑整個(gè)結(jié)構(gòu)體系中埋下了安全隱患。因此，為避免上述問題的發(fā)生，可運(yùn)用膨脹加強(qiáng)帶施工技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)后澆帶結(jié)構(gòu)，繼而起到提高高層建筑地下室安全質(zhì)量的作用。

1 基于高層建筑地下室設(shè)計(jì)的膨脹加強(qiáng)帶運(yùn)用概述

1.1 膨脹加強(qiáng)帶作用機(jī)制

在以往高層建筑地下室設(shè)計(jì)與施工過程中，通常借助后澆帶的方式預(yù)防裂縫等問題，以30～40m 為間隔增設(shè)后澆帶，后澆帶設(shè)置結(jié)束后進(jìn)行膨脹混凝土的澆筑。該傳統(tǒng)施工技術(shù)不僅難以把控施工周期，工期復(fù)雜，且易產(chǎn)生裂縫問題，并促進(jìn)滲漏問題的發(fā)生。為解決上述問題，可運(yùn)用膨脹加強(qiáng)帶施工技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)后澆帶結(jié)構(gòu)，依托于UEA 工業(yè)級膨脹劑的補(bǔ)償收縮作用而設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶，在實(shí)現(xiàn)高層建筑地下室無縫施工的同時(shí)，提高地下室結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量。從本質(zhì)上來看，膨脹加強(qiáng)帶主要借助膨脹混凝土延長連續(xù)澆筑長度、消除后澆帶結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)手段，引發(fā)地下室結(jié)構(gòu)裂縫的主要原因在于干縮應(yīng)力與溫度應(yīng)力，在混凝土中增設(shè)UEA 膨脹劑后，則可提升混凝土膨脹率，并促進(jìn)混凝土預(yù)壓應(yīng)力的產(chǎn)生，因此，為良好應(yīng)對干縮應(yīng)力與溫度應(yīng)力，可通過調(diào)整膨脹劑用量而使混凝土預(yù)壓應(yīng)力處于干縮應(yīng)力與溫度應(yīng)力大致相等的狀態(tài)，用于抵消干縮應(yīng)力與溫度應(yīng)力對地下室結(jié)構(gòu)的作用，以此實(shí)現(xiàn)高層建筑地下室無縫施工，降低裂縫病害發(fā)生概率的同時(shí)，減少滲漏問題發(fā)生率[1]。除此之外，添加UEA 膨脹劑之后，還可形成水化反應(yīng)，并基于該反應(yīng)于地下室結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生晶體結(jié)構(gòu)，將地下室結(jié)構(gòu)中的混凝土孔隙充分填充，進(jìn)一步提高地下室結(jié)構(gòu)的完整性，保障無縫施工水平，增強(qiáng)高層建筑地下室的抗?jié)B性能。

1.2 膨脹加強(qiáng)帶設(shè)置原則

在現(xiàn)存設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，針對混凝土伸縮縫制定了較為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。依托結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用實(shí)況，通常需要在20~30m，并且與膨脹加強(qiáng)帶作用機(jī)制有機(jī)結(jié)合科學(xué)設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶。

1.3 膨脹加強(qiáng)帶運(yùn)用優(yōu)勢

相較于傳統(tǒng)施工技術(shù)，膨脹后澆帶在高層建筑地下室設(shè)計(jì)與施工過程中具有顯著優(yōu)勢，對膨脹加強(qiáng)帶的運(yùn)用優(yōu)勢進(jìn)行總結(jié)，具體如下：①依托于膨脹后澆帶實(shí)現(xiàn)無縫施工，改善地下室受力結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)高層建筑地下室的抗震性能。②膨脹加強(qiáng)帶運(yùn)用后取消了傳統(tǒng)的后澆帶結(jié)構(gòu)，不僅優(yōu)化了地下室結(jié)構(gòu)性能，還通過控制裂縫與形成晶體增強(qiáng)了地下室抗?jié)B性能。③與傳統(tǒng)后澆帶結(jié)構(gòu)相比，膨脹加強(qiáng)帶施工工序簡單，減少了后澆帶施工中所涉及的臨時(shí)設(shè)備施工，如腳手架，且無須進(jìn)行后澆帶鑿毛處理，不僅可有效控制施工工期，還可縮減成本。由此可見，在高層建筑地下室施工過程中，膨脹加強(qiáng)帶施工技術(shù)具有顯著優(yōu)勢。

2 膨脹加強(qiáng)帶施工技術(shù)在某高層建筑地下室工程實(shí)例中的應(yīng)用

2.1 工程概況

為增強(qiáng)該次高層建筑地下室設(shè)計(jì)中膨脹加強(qiáng)帶運(yùn)用與施工技術(shù)分析的針對性及現(xiàn)實(shí)意義，本次選取某高層建筑地下室工程為實(shí)例，基于工程概況討論膨脹加強(qiáng)帶施工技術(shù)要點(diǎn)。案例高層建筑屬于商住一體樓，層高共計(jì)30 層，其中1~3 層為裙樓，屬于商鋪結(jié)構(gòu)，4 層以上則為住宅，地下一層為停車場及商鋪，在整個(gè)地下室結(jié)構(gòu)中，其長與寬分別為200m、190m。按照原有技術(shù)規(guī)劃，擬采用后澆帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行地下室施工，但經(jīng)地下室設(shè)計(jì)后，發(fā)現(xiàn)若采用后澆帶結(jié)構(gòu)施工，所形成的后澆帶結(jié)構(gòu)較長，不僅施工難度高，且會增大裂縫病害發(fā)生概率，因此，對原有技術(shù)規(guī)劃重新設(shè)計(jì)，引入了膨脹后澆帶施工技術(shù)，將部分區(qū)域的后澆帶結(jié)構(gòu)更換為膨脹后澆帶[2]。

2.2 前期準(zhǔn)備

在案例高層建筑地下室工程項(xiàng)目中，為保障膨脹加強(qiáng)帶施工質(zhì)量，正式施工之前嚴(yán)格落實(shí)前期準(zhǔn)備工作，為后續(xù)施工作業(yè)奠定基礎(chǔ)。

（1）測量放樣。基于施工技術(shù)方案借助墨斗線對膨脹加強(qiáng)帶設(shè)置位置及界限進(jìn)行確認(rèn)，并做好復(fù)核工作，確認(rèn)測量無誤后增設(shè)顯著標(biāo)記，為后續(xù)高精度完成膨脹加強(qiáng)帶施工奠定基礎(chǔ)。

（2）材料設(shè)備準(zhǔn)備。按照施工方案中所標(biāo)注的材料標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)備指標(biāo)實(shí)施前期準(zhǔn)備工作，在材料、設(shè)備進(jìn)場之前進(jìn)行質(zhì)量檢查，各種原材料必須符合有關(guān)規(guī)定，且檢驗(yàn)合格后方可入庫，采用隨機(jī)抽樣的方式檢查各批次材料的規(guī)格、數(shù)量及性能，若發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患則全面檢查相同批次材料，質(zhì)量不達(dá)標(biāo)不予進(jìn)場。設(shè)備采用試運(yùn)行的方式進(jìn)行檢查，通過觀察設(shè)備試運(yùn)行狀態(tài)而完成質(zhì)量檢測。為了保障混凝土符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)也是在考慮混凝土收縮力問題的基礎(chǔ)上合理選擇外加劑。UEA 膨脹劑能夠有效改善混凝土的收縮效果，提高可泵性的使用。

（3）技術(shù)與安全交底。采用交底會議的方式強(qiáng)調(diào)膨脹施工技術(shù)要點(diǎn)，確保各道工序、各專業(yè)施工人員均了解膨脹加強(qiáng)帶施工技術(shù)要點(diǎn)。此外，在安全交底過程中，對高層建筑地下室膨脹加強(qiáng)帶施工期間可能出現(xiàn)的施工危險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行分析，討論應(yīng)對措施及應(yīng)急處理辦法，一旦施工時(shí)出現(xiàn)突發(fā)狀況，確保所有施工人員均可正確處理，繼而有效貫徹落實(shí)“安全生產(chǎn)”基本國策，提高地下室膨脹加強(qiáng)帶施工安全性。

2.3 配合比設(shè)計(jì)

膨脹加強(qiáng)帶施工期間需按照地下室施工要求科學(xué)配置混凝土，基于設(shè)計(jì)規(guī)范、技術(shù)圖紙、以往經(jīng)驗(yàn)而開展混凝土配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)，逐步摸索出符合案例高層建筑地下室膨脹加強(qiáng)帶適用的混凝土配合比[3]。在案例高層建筑地下室膨脹加強(qiáng)帶施工期間，將加強(qiáng)帶內(nèi)混凝土UEA 膨脹劑摻加量控制在10%～12%，并對水、水泥、砂、石子、外加劑（減水劑與膨脹劑）、摻和料（粉煤灰、S95 級礦渣）進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，水膠比指標(biāo)為3。膨脹加強(qiáng)帶內(nèi)混凝土配合比如表1 所示。對于膨脹加強(qiáng)帶外混凝土，膨脹劑摻加量控制在6%～8%即可，結(jié)合膨脹劑摻加量情況科學(xué)設(shè)計(jì)混凝土配合比，水膠比指標(biāo)為5。膨脹加強(qiáng)帶外混凝土配合比如表2 所示。

表1 膨脹加強(qiáng)帶內(nèi)混凝土配合比

表2 膨脹加強(qiáng)帶外混凝土配合比

2.4 鋼筋綁扎

完成膨脹加強(qiáng)帶內(nèi)與外的混凝土配合比試驗(yàn)設(shè)計(jì)后，按照技術(shù)交底內(nèi)容進(jìn)行鋼筋綁扎，由施工技術(shù)人員基于操作要點(diǎn)及綁扎順序綁扎鋼筋，將其運(yùn)用至高層建筑地下室膨脹加強(qiáng)帶施工作業(yè)中。在鋼筋綁扎過程中，應(yīng)做好協(xié)同作業(yè)，與其他工序積極配合，避免出現(xiàn)施工沖突等不良現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對鋼筋綁扎施工的重視，落實(shí)鋼筋成品的維護(hù)與保護(hù)，以免鋼筋成品在施工現(xiàn)場中遭受外部沖擊而出現(xiàn)質(zhì)量問題，并避免鋼筋成品對地下室防水結(jié)構(gòu)、支模結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖擊破壞。結(jié)合案例高層建筑地下室膨脹加強(qiáng)帶鋼筋綁扎施工作業(yè)來看，其于施工現(xiàn)場內(nèi)單獨(dú)劃定區(qū)域用于綁扎鋼筋，以免不同工序之間相互干擾，在于正式綁扎鋼筋之前再次進(jìn)行安全交底與技術(shù)交底，最大限度避免質(zhì)量安全隱患的出現(xiàn)，同時(shí)在鋼筋綁扎過程中做好監(jiān)督監(jiān)管。綁扎施工之前，基于施工方案要求對密目鋼絲網(wǎng)提前布置安裝，采用焊接工藝將豎向加強(qiáng)筋、上下層鋼筋與密目鋼絲網(wǎng)連接固定[4]。為防止在后續(xù)膨脹加強(qiáng)帶混凝土澆筑施工期間產(chǎn)生漏漿不良問題，完成鋼筋綁扎后，進(jìn)一步準(zhǔn)備鋼板止水帶，將其布置于膨脹加強(qiáng)帶底部區(qū)域。在案例高層建筑地下室膨脹加強(qiáng)帶施工期間，所運(yùn)用的鋼板止水帶的寬度與高度均為5cm，采用焊接工藝進(jìn)行固定焊接時(shí)，搭接長度應(yīng)超過2cm，保障焊接固定效果，以免埋下地下室滲漏隱患。

2.5 混凝土施工

2.5.1 混凝土拌制

一方面，混凝土攪拌技術(shù)人員和其他相關(guān)技術(shù)人員要做好計(jì)量設(shè)備的檢驗(yàn)工作，保障設(shè)備的正常使用，嚴(yán)格把控混凝土配置質(zhì)量，要保障其符合有關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)做好相關(guān)的記錄工作。明確混凝土質(zhì)量控制要點(diǎn)，技術(shù)人員要定期校驗(yàn)計(jì)量設(shè)備，以精準(zhǔn)控制混凝土制作原材料的計(jì)量誤差，此外，由于砂石材料的含水率會經(jīng)常發(fā)生變化，所以，當(dāng)攪拌混凝土?xí)r施工技術(shù)人員在技術(shù)交底環(huán)節(jié)嚴(yán)禁更改配比方案中設(shè)計(jì)的含水量。要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙制訂混凝土供應(yīng)計(jì)劃，保障運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性。要控制混凝土的振搗時(shí)間。另一方面，對于高層建筑地下室膨脹加強(qiáng)帶混凝土施工而言，混凝土材料的拌制質(zhì)量直接決定結(jié)構(gòu)成品，因此，在案例項(xiàng)目中，為最大限度提升膨脹加強(qiáng)帶運(yùn)用效果，具體施工過程中嚴(yán)格重視混凝土拌制施工作業(yè)，選用商品混凝土，于攪拌站內(nèi)進(jìn)行拌制施工，在拌制施工期間嚴(yán)格按照配合比試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行混合攪拌，同時(shí)安排技術(shù)人員于混凝土攪拌現(xiàn)場加以監(jiān)督監(jiān)管，對膨脹加強(qiáng)帶內(nèi)側(cè)與外側(cè)的膨脹劑摻加比例進(jìn)行測量與調(diào)節(jié)，用于保障UEA 膨脹劑運(yùn)用效果。考慮到混凝土部分材料在不適宜環(huán)境中易出現(xiàn)性能降低的情況（水泥受潮等），需于混凝土材料投料攪拌之前再次核查材料質(zhì)量，在此基礎(chǔ)上，還需對混凝土拌制時(shí)間精細(xì)化控制，使拌制所得混凝土可高質(zhì)量運(yùn)用至膨脹加強(qiáng)帶施工作業(yè)中[5]。

2.5.2 混凝土澆筑

膨脹加強(qiáng)帶混凝土澆筑之前全面清除表面雜物，將混凝土界面濕潤處理后涂素水泥漿。在混凝土澆筑期間，對澆筑溫度參數(shù)進(jìn)行控制，要求最低澆筑溫度于5～35℃，采用分層澆筑法，為避免形成施工縫結(jié)構(gòu)，首層混凝土澆筑結(jié)束且在初凝之前進(jìn)行二次澆筑，并注意控制澆筑高度，要求分層均勻、澆筑合理，以免不適宜高程造成較大應(yīng)力而對鋼絲網(wǎng)造成較大沖擊。澆筑過程中做好振搗，以快插慢拔為原則進(jìn)行振搗處理，完成澆筑與振搗作業(yè)后，將混凝土結(jié)構(gòu)表面壓實(shí)抹平即可。在混凝土澆筑的過程中，要及時(shí)混凝土表面沁水，要按照相關(guān)規(guī)定和要求留樣并進(jìn)行抗?jié)B試驗(yàn)；在混凝土接近初凝是，要對混凝土進(jìn)行磨面工作，避免混凝土龜裂。

2.5.3 混凝土養(yǎng)護(hù)

高層建筑地下設(shè)計(jì)中膨化加強(qiáng)帶混凝土是在地下室其他位置澆筑完成后設(shè)置的，因此，相關(guān)工作人員要在完成混凝土澆筑作業(yè)后，需及時(shí)進(jìn)入養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)，用于把控混凝土結(jié)構(gòu)狀態(tài)，控制溫度應(yīng)力，降低溫度裂縫發(fā)生概率。在案例高層建筑地下室膨脹加強(qiáng)帶混凝土施工養(yǎng)護(hù)期間，借助專業(yè)測溫儀對混凝土內(nèi)外溫差進(jìn)行測量，要求測量持續(xù)進(jìn)行，并根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)狀態(tài)定點(diǎn)記錄內(nèi)外部溫度數(shù)據(jù)，要求內(nèi)外溫差低于25℃，且養(yǎng)護(hù)期間混凝土溫度降幅低于10℃，若超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，則需及時(shí)處理。在直觀化呈現(xiàn)混凝土內(nèi)外溫差及每日降幅程度，以真實(shí)測量數(shù)據(jù)為依據(jù)繪制曲線圖，以便施工人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)。在整個(gè)養(yǎng)護(hù)過程中，需重點(diǎn)注意養(yǎng)護(hù)初期的收縮變形程度，同時(shí)對混凝土膨脹率進(jìn)行檢測，要求在養(yǎng)護(hù)前7d 之內(nèi)，水中狀態(tài)下的混凝土膨脹率至少為80%。此外，混凝土結(jié)構(gòu)澆筑15h 后，必須采用保濕及保溫措施進(jìn)行全方位的養(yǎng)護(hù)處理，在精細(xì)化控制混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部與外部的溫度差異基礎(chǔ)上，還需將混凝土相對濕度控制在80%以上，用于杜絕干縮裂縫。在此期間，主要采用覆蓋濕水麻袋、塑料薄膜的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理。進(jìn)入養(yǎng)護(hù)第二周后，則改用噴霧養(yǎng)護(hù)方式，對混凝土溫度變化情況加以監(jiān)督控制，以防裂縫等常見病害的發(fā)生。在案例工程項(xiàng)目施工期間，因科學(xué)化養(yǎng)護(hù)作業(yè)的落實(shí)，膨脹加強(qiáng)帶混凝土結(jié)構(gòu)尚未出現(xiàn)裂縫問題。要保留混凝土養(yǎng)護(hù)過程中原始的檢測數(shù)據(jù)，為后續(xù)質(zhì)量評估提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)參考。

3 結(jié)語

綜上所述，相較于傳統(tǒng)施工技術(shù)，膨脹加強(qiáng)帶施工技術(shù)的優(yōu)勢更為顯著，在高層建筑地下室設(shè)計(jì)期間，應(yīng)基于工程概況優(yōu)先選用膨脹加強(qiáng)帶施工技術(shù)。在案例高層建筑地下室工程施工中，為降低滲漏概率、預(yù)防裂縫病害而積極運(yùn)用膨脹加強(qiáng)帶施工技術(shù)，規(guī)范化完成前期準(zhǔn)備工作后，科學(xué)設(shè)計(jì)膨脹加強(qiáng)帶結(jié)構(gòu)的配合比，有序綁扎鋼筋結(jié)構(gòu)，并從混凝土拌制、澆筑、養(yǎng)護(hù)3 個(gè)方面精細(xì)化開展混凝土施工作業(yè)，盡可能提升膨脹加強(qiáng)帶在高層建筑地下室中的運(yùn)用效果。