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1、1超长地下结构“无缝”冬施技术胡文波（江苏华建建设股份有限公司北京公司，北京 100078）提 要：本文就超长地下结构需进行“无缝”施工时，针对结构在抗裂补偿与冬施控制方面所采取的非一般性技术措施和施工方法加以论述。探索超长结构无缝冬施的控制点，积累在应用新工艺时所获得的施工经验。1 1概述概述地下混凝土结构和大体积砼结构在施工前，一般应进行裂缝控制的施工计算，采取相应的技术措施，布置测温点，记录水化热温升变化。而超长地下结构在冬季进行“无缝”施工时，更应对其抗裂和畜热保温进行计算，以便采取更为严密的补偿措施，保证结构施工质量。2工程概况工程概况北京朗琴园地下车库工程，建筑面积 37994m2
2、，地下二层，层高：-2F3.9m、-1F3.3m，结构尺寸：东西向187.5 m、南北向117.32 m，地库顶板厚 200，地库上覆土1.5m2.5m，上有园林、绿化。地库两端的的地上，各有一幢 16 层板楼。原设计要求在地库平面上设置纵向一道、横向七道后浇带（见平面图） ，外墙、-1F 顶板采用 C40P8 抗渗混凝土，底板采用 C35P8 混凝土。后因业主要求结构施工工期不大于 65 天，以便在初春时进行园林和绿化施工，因此，必须取消中央部分的后浇带（三道） ，仅分流水段，采用“无缝”施工技术。取消后浇带后，结构“无缝”施工尺寸为：东西向为 130m，南北向为 76m。在取得中国建筑科学
3、研究院的技术支持和原设计的同意后（提供收缩补偿外加剂 GT-1 的技术支持）,我们制定了相应的技术方案。23施工控制重点施工控制重点本工程结构超长，进行无缝施工，首先，应进行抗裂的理论分析。虽然有建科院提供的 GT-1 外加剂的部分技术参数，但这毕竟不是成熟的施工技术，仅是根据其试验数据和在其它一些工程中的应用经验而对本工程进行的一次探索性施工，在理论上通过抗裂分析后，尚应考虑本工程特定的情况，因此，需重点考虑抗裂补偿的程度及因地库整体刚度的分配不均匀而导致不均匀收缩的可能性，同时，还要考虑在实际施工中诸如对施工缝的处理以及不同部位进行不同补偿等因素。其次，本结构施工期在 12 月 1 日至次
4、年 2 月 5 日前，正好处在北京最冷的两个月中，因而，对混凝土进行抗裂分析时，除考虑外加剂的补偿作用外，还应考虑混凝土在冬施中因强度增长缓慢或因冬季养护等问题而可能对超长结构施工带来的不利影响等，因此，还需对冬季施工的养护进行理论上的验算，并考虑采取相应的冬施辅助措施。4结构抗裂补偿分析结构抗裂补偿分析4 41 1 使用普通混凝土施工的伸缩缝间距使用普通混凝土施工的伸缩缝间距最大伸缩缝间距计算：（因顶板的厚度与墙板接近，且为梁板式结构，板跨8000mm，配筋率大于墙板，其收缩应小于墙板，故在此仅计算底板和墙板。 ） Lmax（1.5H*E/ ）* * archarch|T|T| / / (|
5、T|(|T| -p)-p)地库平面图5楼6楼被取消的后浇带3式中：H 为底板厚度或外墙每次施工高度（为底板厚度或外墙每次施工高度（mm）底板厚度：350 mm ，外墙施工高度：取 3600mmE：混凝土弹性模量。取：混凝土弹性模量。取：35 砼3.15104 40 砼3.25104 ( Mpa) :水平阻力系数。取：0.5 N/mm3 （底板在沙土上）1.5 N/mm3 （墙板在35 砼基础上） ：混凝土线性膨胀系数：混凝土线性膨胀系数。取 1.0105 p:p:混凝土的极限变形值混凝土的极限变形值。根据本工程相关部位的配筋率,经计算得砼底板取值为1.51104，砼墙板取值为 1.64104。
6、考虑混凝土的徐变影响，并从偏于安全的角度考虑，对底板取 1.5 倍得：p（底板）= 2.265104，p（墙板）= 1.64104。T T : :综合温差综合温差。T TT T1 1T T2 2T T3 3T1 ：水化热温差T2 ：气温差T3 ：收缩当量温差综合考虑混凝土的配比及现场情况，计算混凝土 28 天的收缩变形值，根据：y y（t t）3.24103.24104 4（1 1e e0.15t0.15t）MM1 1MM2 2MM3 3MM1010 （M 为不同条件下的修正系数，可查计算手册取值。 ）得：y（28）（底板）1.05104，y（28）（墙板）1.12104。由此，根据 T Ty
7、(t)y(t)y y（t t）/得：底板和墙板砼 28 天的收缩当量温差分别为 10.510.5 0 0C C 和 11.2.11.2.考虑水泥水化热引起的温差（底板取 100C，墙板取 40C） ，而气温差按 100 0C C 考虑，故综合取为 30.530.5 0 0C C（底板）（底板）和 25.225.20 0C C（墙板）（墙板） 。将上述取值代入伸缩缝间距公式得：Lmax1.53503.15104/0.05 arch1.0105 30.5/ (1.0105 30.5 -2.265104)44492.4mm44.5m76m44.5m76m （底板）Lmax1.536003.15104
8、/1.5 arch1.0105 25.2/ (1.0105 25.2 -1.64104)22302.2mm22.3m130m22.3m130m （墙板）由此可知，若采用普通混凝土，底板及外墙的单次施工长度均不能满足无缝施工要求，应按原设计要求，留设后浇带。4 42 2 掺用掺用 GT-1GT-1 后的膨胀混凝土的伸缩缝间距后的膨胀混凝土的伸缩缝间距若采用膨胀混凝土（掺入 GT-1） ，根据建科院提供的数据，设混凝土的限制膨胀率达到 2/万（按建科院提供的数据，此外加剂可使混凝土的限制膨胀率达 2/万8/万，计算时4取最小值） ，则膨胀当量温差应为 0.0002（1.0105）200C，那么以上
9、综合温差的取值为：T（底板）204.3204.3 0CT（墙板）1411.4205.40C注：上式中 4.3 和 11.4 分别为底板砼和墙板砼的膨胀收缩当量温差，根据StStt/t/（132.34+2.31t132.34+2.31t）RR1 12 2n n 计算所得 (由建科院提供)。同样，将膨胀混凝土的综合温差代入间距公式： Lmax1.53503.15104/0.05 arch1.0105 30.5/ (1.0105 4.3 -2.265104) （底板）由于：(1.0105 4.3 -2.265104) 0 ， 则 arch 为，在数学上无解，在物理意义为膨胀抵消了混凝土的收缩，可不设
10、后浇带；同理，在代入墙板的间距公式时也是如此。4 43 3 抗裂补偿分析抗裂补偿分析从计算中可知：使用具有收缩补偿作用的 GT-1 型外加剂，可抵消混凝土的收缩应力，消除混凝土因超长施工而因引起的收缩裂缝，因此，能达到“无缝”施工的效果。但还应考虑如下问题：（1）底板和墙板对伸缩缝的留置要求是不同的，因结构形式、尺寸、配筋率不同，混凝土的收缩率也不同，因而，对不同部位，GT-1 的掺量也有所区别。此外，底板坐落在砂土之上，其外部约束较小，在抗裂计算时考虑了混凝土的徐变影响，而墙、顶板易受环境温湿度的变化而产生较大的收缩应力，在计算时不考虑徐变影响，并且，墙、板混凝土受到基础混凝土的约束，内拉应
11、力不易释放，因此，墙与板的外加剂掺量应相对大于底板混凝土的掺量。（2）其次，结构纵向尺寸达 130m，混凝土在普遍采用 GT-1 后，在结构刚度变化处是否应该设立加强带？（2）冬施的养护能否保证混凝土强度的正常增长？经过与相关单位的讨论和协商，除一些常规措施外，我们还增加了以下措施。4 44 4 施工措施施工措施（1）墙、板混凝土中，GT-1 的掺量适当提高，由建科院提供数据；（2）施工时，基本上按原设计中留设后浇带的位置划分施工段，在进行施工接缝时，设加强带，带宽 2m，加强带内的混凝土，GT-1 的掺量比周围混凝土的掺量提高 2；（3）与原设计洽商，将外墙水平钢筋的间距进行加密，控制墙体竖
12、向裂缝的产生；5（4）对施工缝处的混凝土施工前再进行界面处理涂刷 EE 界面剂（具有与混凝土的粘接力高、耐腐蚀性好等特性；（5）对外墙、1F 顶板混凝土，在施工缝接缝时，还加入 BW 止水条。对冬施所产生的影响，则进行以下分析。5混凝土冬施控制混凝土冬施控制根据冬施要求，混凝土浇筑后在受冻之前必须达到受冻临界强度。因此，在低温状态下，必须通过计算，掌握砼温度及强度的变化以及砼达到受冻临界强度的时间，采取相应的畜热保温养护措施。那么，对与本结构，适合采用那种养护方法呢？根据气象资料，北京属轻寒地区，冬施的室外平均气温不低于150C，对混凝土表面系数不大于 5 或地面以下结构地面以下结构都适宜采用
13、畜热法施工。因此，考虑到本车库工程系地下框架结构，施工时可分段维护，进行人工采暖养护。此外，综合考虑经济效益，我们采取综合畜热法并结合负温养护法进行施工养护。5 51 1 混凝土冷却时间计算混凝土冷却时间计算由于本工程混凝土表面系数不大（见以下计算） ，故可沿用较传统的斯氏畜热法计算。混凝土在浇筑养护开始由初温降至 00C 时的延续时间 t0t0=(CCT0mceQce)M(TmTm,a)（R）CC : 混凝土的热容量。取 2510kJ/m3KT0 ：混凝土浇筑完毕后的初温。T0（CCT10.3 C0 Tm,a）/（CC0.7 C0）C0为保温材料的热容量。T1为混凝土的入模温度。 （根据与商
14、混站的合同要求入模时施工缝膨胀应曲力线收缩应力曲线6达 180C，计算时取 150C） 。T0（2510150.322010）/（25100.7220）140Cmce ：每立方米混凝土的水泥用量。根据配合比报告，取 330kg。Qce ：每 kg 水泥在冷却期间的水化热。查表得 250 kJ/kg 折减 60取为 150kJ/kg。M ：混凝土结构表面系数。根据计算手册中的公式和混凝土构件尺寸，分别求出：底板为 5.7 , 墙板为 8, 柱为5.4，顶板为 10，梁为 8.4Tm ：混凝土由浇筑到冷却的平均温度。Tm=T0/(1.03+0.181Mb+0.006 T0)根据结构表面系数得不同分
15、别求得相应 Tm值为：底板为 6.5，墙板为 5.5，柱为 6.7，顶板为 4.8，梁为 5.3。Tm,a ：混凝土冷却期间的室外大气平均气温。根据气象报告，偏于保守地取100C。R ：保温材料的热阻系数。根据每种材料包括模板，保温被等，对照其厚度和导热系数，查表计算得：R0.012+d/0.012+0.06/0.42=0.1550.012+0.06/0.42=0.155 ：保温材料的透风系数。查表得 2。将数据代入上述公式，分别求得：t0（底板）=(251014330150)5.7(6.5+10)（0.1551.6）=87.7h 3.6d3.6d t0（墙板）=(251014330150)8(5.5+10) （0.1552.0）=53.3h 2.2d2.2d t0（ 柱 ）=(251014330150)5.4(6.7+10)（0.1552.0）=73.2h3.0d3.0d t0（顶板）= (251014330150)10(4.8+10)（
