“跳仓法”在超长混凝土结构施工中的应用.pdf

“ 跳仓法’ ’在超长混凝土 结构施工中的应用 Ap p l i c a t i o n o f” J u mp Bi n M e t h o d t o S u p e r L o n g Co n c r e t e S t r u c tur e Co ns t r u c t i o n 张庆昱 刘相涛 赵亚军 中国建筑第八工程局有限公司西南分公司 成都6 1 0 0 4 1 摘 要 以中国农业银行北方数据中心第 2 标段超长混凝土结构工程为例 ，利用 ” 跳仓法 ” 的施工原理 ，取消了混凝土 结构的永久伸缩缝与施工后浇带 ，减少了因留设后浇带带来的质量隐患 ，还可加快工期。在原材料筛选到后期混凝土 养护的各个阶段 ，采取了各种措施保证混凝土质量，取得了良好的效益。 关键词 跳仓法施工 超长构件 混凝土结构 后浇带 永久伸缩缝 施工要点 中图分类号 T U 7 5 5 ／ 文献标识码 B 【 文章编号】1 0 0 4 1 0 0 1 2 0 1 2 1 0 0 9 8 9 0 4 1 工程概况 中国农业银行北方数据中心第 2标段工程分为 A 、 B两 个 区， A区为数据机房区 ， B区为研发办公区 ，总建筑 面积 1 5 7 0 6 7 ． 4 m 2 ， 地上面积 9 0 8 1 7 ． 2 m z ， 地下面积 6 6 2 5 0 ． 2 m 2 。 A区建筑物长 1 9 0 m ， 宽 1 1 3 m ， 地下 2 层 ， 地上 3 层 ， 地 下 2 层层高 6 ． 3 m ， 地下 1 层层高 7 ． 3 m 。地上建筑 中， A - I 楼 数据中心 1 、 2层层高 5 ． 7 0 0 m， 3层层高 4 ． 8 0 0 m ， A 一 2 、 A 一 3 楼 动力楼 1 、 2 层层高 5 ． 7 0 0 m ， 3 层层高 5 ． 6 0 0 m 。 B区建筑 物长 1 1 6 ． 5 m， 宽 1 5 0 ． 9 m， 地 下 2层 ， 地上 4 层 ，总高度 l 8 m，地 下 2层层高 3 ． 8 m 、地 下 l层 层高 5 ． 6 m 。地 上建筑 中 ， 1层 ～3层层 高 4 ． 2 0 0 m ， 4层 层高 3 ． 1 5 0 m， 无标准层。 A区设计 4 条竖向与 2条横 向伸缩后浇带 ，把基础底 板和上部框架墙板分为 1 4 块 B区设计 2 条竖 向伸缩后浇 带与 4 条横向沉降后浇带 ，把基础底板和上部框架墙板分 为 1 3 块。本工程地下室墙板为超长无缝混凝土结构 ， 混凝 土浇筑采用“ 跳仓法” 施工。 2跳仓 法施工简介 2 ． 1 跳仓法施工的原理 “ 跳仓法” 的原理是基于 目前在工民建混凝土结构 中 ， 胶凝材料 水泥 水化放热速率较快 ， ] d ～3 d达到峰值之 后迅速下降， 经过 7 d ～1 4 d 接近环境温度 的特点 ， 先将超 作者简介 张庆昱 1 9 6 9 一 ， 男 ， 大专， 高级工程师， 总工程师。 通讯地址 北京市海淀区板井路 7 7 号 1 0 0 0 9 7 o 收稿 日期 2 0 1 2 0 7 2 6 长结构划分为若干仓 ， 分仓间隔施工 ， 相邻仓混凝土需要间 隔 7 d 后才能施 工相连 ， 运用“ 放 ” 的原则释放结构早期大 量的温度及收缩应力； 另一方面 ， 通过严格的材料质量控制 措施与完善的混凝土浇筑与养护措施 ，确保混凝土的浇筑 质量 ， 提高混凝土 的抗拉强度 ， 利用徐变减 小收缩应力 ， 结 构整体封仓后，以混凝土本身的抗拉强度抵抗后期的收缩 应力。整个过程“ 先放后抗” ， 最后“ 以抗为主” 。 “ 跳仓法 ” 施工要求设计 、 施工、 监理、 混凝土供货商做 好综合技术措施 ，特别是加强原材料质量控 制与结构的保 温、 保湿措施 ， 充分利用混凝土的后期强度等措施 ， 籍以避 免产生有害开裂。 2 _ 2 本工程跳仓施工顺序 A 区在原设计后浇带位置设计 4条竖 向与 2 条横向跳 仓施 工缝 ， 6 条跳仓施工缝把基础底板和上部框架墙板 分 为 1 4块 ， 如图 1 所示。根据相邻仓 7 d后才可连成整体的 原则与 目前现场清槽进度 ， 基础底板共分 4 次浇筑 。 B区在原设计后浇带位置与设计 2 条竖向与 4条横 向 跳仓施工缝 ， l 2 条跳仓施工缝和 1 条变形缝 ，把基础底板 和上部框架墙板分为 1 3 块 ， 变形缝左侧不在跳仓法施工范 围内， 如图 1 所示。 根据相邻仓 7 d 后才可连成整体的原则 与 目前现场清槽进度 ， 基础底板共分 4 次浇筑。 当楼板 与墙板 由于施 工条件 限制没 法满足 跳仓要求 时 ， 可先留置后浇带 ， 但把后浇带看为 1 个 小仓 ， 仍遵循相 邻仓 间隔 7 d 施 工的原则进行跳仓施工。 3 跳仓施工混凝土原材料控制与配合比设计 混凝土的设计原则是在保证抗压强度满足要求的条件 下 ， 尽量提高抗拉强度 ， 同时从减小水泥 用量与用水 量两 建筑施工 第 3 4卷 第 1 0 期 { 第l 仓 吐 凹 aA Ⅸ 图 1 A、 B区浇筑的区域与时间 逢 ． - 个方面减小混凝土的温度收缩与干燥收缩。 3 ． 1 混凝 土原 材料 控 制 a 水泥的品种与用量是影响混凝土力学性能与混凝 土温度变形、 自收缩变形、 干燥收缩变形大小的重要因素。 在选择水泥时， 应从水泥的标号、 水泥熟料的矿物组成 、 水 化热大小、 水泥的细度等方面进行综合考虑。 水泥铝酸三钙 宜小于 8名， 使用时水泥的温度不宜超过 6 0 c c， 其他 质量 指标应符合现行国家标准 通用硅酸盐水泥} G B 1 7 5 2 D 0 7 的规定。 b 选择粗骨料 时应从粗 骨料的品种 、力学性 能、 级 配、 颗粒形状大小、 含 杂质量、 含泥量、 吸水率等方面考虑。 理想粗骨料为 5 m m～4 0 m m连续级配花 岗岩碎石， 粗骨料 的含泥小于 O ． 5 ％， 泥块含量小于 0 ． 2 ％， 其他质量指标应符 合 普通混凝土用砂 、石质量及检验方法标准} J G J 5 2 2 0 0 6的要求。 c 选择细骨料 时应主要从 细骨料的平均粒径、 细度 模数、 颗粒级配与砂率等角度考虑。理想砂为石英含量高、 颗粒形状浑 圆、 洁净、 具有平滑筛分线 、 细度模数在 2 ． 8 ～ 3 ． 6 之间、平均粒径为 3 ． 8 m m 、含泥量 或石粉量 小于 1 ． 5 ％ 、 泥块含量小于 0 ． 5 名的中粗砂 ， 其他质量指标应符合 普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准 L ] G J 5 2 2 0 0 6 的要求。 d 粉煤灰掺到混凝土中后 ， 能降低 水化热 ， 减少干 缩， 改善新拌混凝土的和易性， 但早期强度较低。宜选用性 能良好、 各项指标符合国家标准的二级粉煤硝灰 ， 氧化钙含 量不超过 1 0 ％ ， 其他质量指标应符合 用于水泥和混凝土中 的粉煤灰 G B ／ T 1 5 9 6 2 0 O 5 要求。根据工程的需要确定粉 煤灰掺量， 楼板混凝土粉煤灰参量不宜大于 2 0 ％。 e 减水剂宜采用符合国家标准 聚羧酸系高性 能减 水剂} J G ／ T 2 2 3 2 0 0 7 的聚羧酸减水剂。C 3 0 ～C 3 5用量为 0 ． 8 ％， C 4 0 则控制在 1 ％ ～1 ． 2 ％。使用聚羧酸时必须注意聚 羧酸的敏感性，装载聚羧酸的罐车不能与装载萘系减水剂 的罐车混用， 并要注意聚羧酸与水泥、 掺合料的相容性。 3 - 2 配合比设计与混凝土性能控制 根据现场施工条件 、 当地原材料性能、 施工时外界环境 条件 ， 确定施工所需的混凝土工作性能， 主要是混凝土的坍 落度与扩展度。 根据材料控制与配合比设计原则 ， 当工期允 许时可建议使用 6 0 d强度。 混凝土原材料与配合比要经试 配合格 ， 满足所需的强度、 施工性能后方可最终确定。主要 工作包括 收集当地混凝土地材资料、 混凝土地材质量现场 检验、 混凝土工作性能指标确定、 混凝土试配检验。 配合 比中材料用量可参考以下经验数据 对于 C 4 0 混 凝土水泥用量宜小于 2 9 0 k g ，对于 C 3 0混凝土水泥 用量宜 小于 2 6 0 k g 单掺粉煤灰宜为 1 5 ％ ～2 0 ％， 或复合掺 2 0名粉 煤 灰 与 1 0％矿 渣 粉 C 4 0混 凝 土胶 凝 材 料 总 量 宜小 于 3 9 0 k g ， C 3 0混凝土胶凝材料总量宜小于 3 3 0 k g C 4 0混凝 土用水量宜小于 1 6 5 k g ， C 3 0混凝土用水量宜小于 1 7 0 k g 聚羧酸 减水 剂 ， C 3 0～C 3 5用量宜为 0 ． 8％， C 4 0宜 为 1 ％～ 1 ． 2 ％；粗 骨料 用量宜大于 1 1 1 0 k g ，细 骨料 用量宜大于 7 5 0 k g ； 楼板混凝土的现场坍落度宜控制在 1 2 m m2 m m， 初凝时间控制在 5 h ～6 h ， 终凝时间控制在 7 h ～ 8 h 。 经过试验和计算 ， 混凝土配合比见表 1 。要求混凝土入 泵 坍 落 度 为 1 4 0 m m～1 6 0 m m ，到浇筑 仓 面坍 落 度 为 1 2 0 m m～1 4 0 m m， 同时具有 良好的和易性与保水性。 表 1 混凝土配合 比 混 凝土 水 泥 粉 煤灰 矿 渣粉 砂 子 石 子 水 外 加剂 等 级 k g ／ m k g ／ m k g ／ m k g ／ m k g ／ m k g ／ m k g ／ m C 3 5 P l 2 3 0 o 1 0 0 7 6 4 l 0 5 6 l 7 0 4 ． 1 9 C 5 5 Pl 2 3 6 0 7 0 l 2 5 6 2 l l l 0 4 l 5 5 l 4 8 5 C 5 5 P 8 3 6 0 7 0 l 2 5 6 2 】 1 1 0 4 1 5 5 1 4 8 5 4 跳仓施工浇筑 仓施工缝处使用钢丝网收口。焊接 西1 4 m m 2 0 0 m m 钢筋成钢筋网片 ， 钢筋网片上再绑扎钢丝网。 跳仓施工缝采用钢丝网，施工缝表面粗糙，不需要凿 毛 ， 清洗后即可进行第 2 次混凝土浇筑 ， 接缝处两次浇筑混 凝土粘接 紧密。 混凝土的浇筑和振捣均按常规浇筑和振捣方法施工。 5 施工要点控制 为了控制混凝土裂缝的产生 ， 应从入模温度、 收面 、 养 护、钢筋抗裂措施等方面和现场浇筑人员管理各方面统筹 安排。 5 ． 1 尽量降低入模温度 a 规划交通路线 ， 尽量缩短混凝土从搅拌站到现场 的运输时间， 减 小混凝土发热 ， 混凝土浇筑时间多在夏季 ， 降低环境温度对混凝土运输过程中的影响。 蓊 ～ b 为降低入模温度 ， 浇筑时间尽量定于夜间与清晨 ， 夏季入模温度应低 于 2 8 c C 。 C 在进行混凝土浇筑前 ， 要对现场的场地进行清理 ， 统一布置泵车及罐车行驶路线 ， 增加汽车泵、 车载泵 ， 实现 多点同时浇筑 ， 缩短现场混凝土泵车的等待时间 ， 以减小坍 落度损失。 d 固定式泵在夏季应有隔热覆盖 ， 采用隔音 防护棚 兼做遮阳棚。 e 要求搅拌站对粗、 细骨料进行遮阳覆盖 ， 避免阳光 直射 ； 水泥使用前需在库房内存放超过 2 d以上。 f 水泥掺合料选用粉煤灰 ， 尽量少掺矿粉。 g 拌合用水不得采 用在常温下晒过的 ， 应采用低于 常温的深井水。 h 混凝土进场浇筑时及 时测量入模温度 ， 根据所测 温度通知搅拌站实时调整拌合温度。 根据施工现场的实际情况 ， 每一施工区布置 4 台混凝 土地泵 、 2 台车载泵 、 2 台混凝土汽车泵 机动 ，如 图 2 所 不 } i l 图 2现场 平面布置 5 ． 2混凝土浇筑要点 混凝土振捣必须密实 ， 不漏振、 欠振、 不过振。 振点布置 均匀 ， 振动器要快插慢拔。在施工缝、 预埋件处 ， 加强振捣。 a 基础底板 沿每段浇筑混凝土的方向， 在前、 中、 后 布置 4道振动棒 ，前 2 道振动棒布置在底排钢筋处和混凝 土的坡脚处， 确保混凝土下部的密实 ； 后 1 道振动棒布置在 混凝土的卸料点 ， 解决上部混凝土的捣实； 中部 1 道振动棒 使 中部混凝土振捣密实， 并促进混凝土流动。 b 框架梁 梁 的振捣点可采用“ 行列式” ， 每次移动的 距离为 4 0 0 m m～6 0 0 m m 。 C 楼板 板的振捣采用平板式振捣器振捣。 d墙体和高度超 1 m梁 采 用分层 浇筑 ， 分层厚 度 不超过 5 0 0 m m ， 混凝土接槎时间不宜超过 1 5 0 m i n 严格控 制在初凝时间内 ， 振捣棒应插入下层混凝土 5 0 m m左右 ， 对下层混凝土进行二次振捣 ， 以消除 2层之间的接缝。 e 严格控制振捣时间及插入深度 ， 并重点控制混凝 土流淌 的最近点和最远点 ， 尽可能采用 2次振捣工艺， 提高 混凝土的密实度。 f 混凝土 下落 的自由倾落高度不得超过 2 m， 若超 过 ， 应采 用串筒、 导管、 溜槽或者将布料杆软管深入墙柱 内， 保证混凝土下落高度不超过 2 m ， 杜绝离析现象。 g 竖向构件混凝土下料点应分散布置循环推进 ， 连 续进行。 振动棒不得触动钢筋和预埋件。 除上面振捣外 ， 下 面要有人随时敲打模板。 h 在混凝土浇筑前 ， 应先将基层和模板浇水湿透 ， 如 果没有浇水或浇水不够 ， 则模板吸水量大 ， 干燥模板将过 多 吸收混凝土 中拌合物 中的水分 ， 将引起混凝土的塑性收缩 ， 产生裂缝。 整体 浇筑方 向为沿浇筑块的长边从一头 向另一头推 进 ， 从而方便喷雾养护、 二次收光覆盖的流水衔接。每跨浇 筑 时从梁柱节点处或预应 力张拉加腋处开始下料 ，斜面 向 两头推进 ，推进至梁跨中间部位后再把下料 口移到梁柱节 点处或预应力张拉加腋处下料， 如图 3 所示。 此种浇筑方式 汽车泵可实现 ，固定泵较难实现。跳仓缝处振捣要小心细 致， 不要趾撞坏收 口网， 振捣细致可保证混凝土与收 口网的 粘接质量。 图 3 浇筑流程示意 1 严格进行二次压 光 ， 多次压光 ， 随裂随压 ， 现场严 格控制混凝土的坍落度 ， 不应现场加水 ， 不得在雨中浇灌混 凝土， 注意现场防风及太阳直射。 J 混凝土泵和搅拌运输车的台数可根据混凝土工程 量的大小以及预计的浇筑时间来确定 。多台混凝土泵同时 浇筑 时， 选定的位置要使其各 自承担 的浇筑量接近， 最好能 在同时浇筑时 ， 选定的位置要使其各自承担的浇筑 量接近 ， 最好能同时浇筑完毕 。混凝土泵布置的地点要有足够的场 地， 以保证混凝土搅拌运输车的供料、 调车的方便。 5 ． 3混凝土收面、 养护要点 a 板构件 要求在混凝土入模用刮杆 刮平后开始喷 雾养护 ， 在混凝土初凝前后进行 2次人工压抹、 收光工作 ， 边压抹、收光边覆盖薄膜 ；在混凝土终凝前后进行人工压 抹、 提浆机收光工作 ， 做到掀 l 块收 1 块 ， 收光完毕后立刻 重新覆盖薄膜与覆盖岩棉被。 养护结束后， 底层薄膜 断续保 留， 防止后期干燥收缩 ， 喷雾养护 1 4 d ， 养护过程若遇较大 暴雨需在板面铺设麻袋 ，避免形成较大的水流冲刷楼面造 成过快降温。 b 墙体尽量延长拆模时间， 浇筑 2 d后， 松动模板螺 栓 ，从螺栓孔洒水进入模板孔和混凝土之间的缝 隙进行养 t i r 第3 4 卷第1 o 期 I 9 9 1 护 ， 强度达到 5 0 ％ 后拆模 ， 再开始喷雾养护 ， 然后在墙体两 侧悬挂岩棉被 ，用钢管和支模 用的螺栓将岩棉被固定在墙 上 ， 喷雾养护时间 7 d ， 保持岩棉被湿润 ， 降低混凝 土的降 温速率。 C 混凝土浇筑体的降温速 率不大于 2 C C ／ d ， 接近此 降温速率时及进行洒水并调节保温层厚度 ；混凝土浇筑体 表面和大气温差不大于 2 0 C C 。 5 ． 4 钢筋工程中抗裂要点 钢筋在混凝土板中起抵抗外荷载所产生的效应 ，以及 防止和控 制混凝土收缩裂缝发生与裂缝宽度的双重作用 ， 而这一双重作用均需存在合理厚度的保护层，才能确保有 效 。因此须把钢筋保护层厚度控制作为钢筋工程中抗裂要 点， 其余方面按规范要求进行。 本工程楼板钢筋网有效高度保护问题的解决措施有 a楼面必须设置钢筋 马凳 ， 其纵横 向间距不应大于 1 0 0 0 m m 即不得少于 1 只 ／ m ； 对于细小钢筋 ， 马凳 的间 距应控制在 6 0 0 ll l m以内 即不得少于 1只 ／ 0 ． 3 6 m 。 b尽可 能合理和科学地安排好各工种交叉作业 时 间 ， 在基础底板或楼板下排钢筋绑扎后 ， 线管预埋和模板封 镶收头应及时穿插并争取全面完成 ， 做到不留或少留尾 巴， 以有效减少板面钢筋绑扎后的作业人员数量。 C 在楼梯、 通道等频繁和必须的通行处应搭设 或铺 设 临时的简易通道 ， 以供必要的施工人员通行。 d 采取有效 的措施保证各部位钢筋位置正确 ， 保护 层厚度符合要求 ， 并且架设专门施工马道 ， 严禁踩踏钢筋 ， 避免因钢筋位置不正确导致混凝土出现裂缝。 e加强教育和管理 ， 使全体操作人 员充分重视保护 板面上层负筋的正确位置。 必须行走时， 应自觉沿钢筋小马 撑支撑点或踩在梁上通行，不得随意踩踏中间架空部位钢 筋。 f 在严格控制板面负筋 的保护层厚度方面 ， 现浇板 负筋一般放置在支座梁钢筋上面 ， 与梁筋应绑扎在一起。 另 外 ， 采用马凳或混凝土垫块等措施来固定负筋的位置 ， 保证 在施工过程中板面钢筋不再下沉 ， 从而有效控制保护层 ， 避 免支座处因负筋下沉 ， 保护层厚度变大而产生裂缝 ， 板的保 护层厚度应控制在 1 5 m m， 防止过大或过小。 q安排足够数量的钢筋 工 一般应不少于 3 ～ 4人 在混凝土浇筑前及浇筑中及时进行整修 ，特别是支座端部 受力最大处以及楼面裂缝最容易发生处 四周阳角处、 预埋 线管处以及大跨度房间处 应重点整修 。 h混凝土在浇筑时对裂缝的易发生部位和负弯矩筋 受力最大区域 ， 应铺设临时性活动挑板 ， 扩大接触面 ， 分散 应力， 尽力避免上层钢筋受到重新踩踏变形。 在钢筋容易锈 蚀的环境 中， 更要严格控制钢筋保护层厚度 ， 当设计与规范 不符时应与设计协商解决。 9 9 2 l 2 。 l 2 1 0 B l l丑 d in g c 。 n 墨 缸 n c 啦 ∞ _ 鍪 l誓 j 1 对于较粗的管线或多根线管 的集散处 ， 应增设垂 直于线管的短钢筋 网加强。 j 线管在敷设时应尽量避免立体交叉穿越 ， 预埋管 线应采 用放射形分布 ， 避免紧密平行排列 ， 控制水电管线间 距在 2 0 m m以上 ， 以避免 因管线过多造成的钢筋与混凝土 粘结力下降，以确保预埋管线底部和管线间的混凝土浇筑 顺利 ， 振捣密实。 k 多根预埋管线 的集散处 ， 应控制预埋管线 之间间 距大于 2 0 m m，同时确保线管底部的混凝土灌注顺利和振 捣密实。 并且 ， 当线管数量众多使得集散处的混凝土截面大 量削弱时，宜按预留孔洞构造要求在四周增设井字形抗裂 构造钢筋。 1 预埋于现 浇板 内的线管必须位于 底板钢筋 的 』 二 部、 现浇板的中部。 预埋的管径不宜超过板厚的 V 4 ， 当超过 时 ， 应沿预埋管线方向增设钢筋网片。 m 预埋 管线在敷设 时应尽量避免立体 交叉穿越 ， 3 根预埋管线不得交于一点 ， 当 3 根 或多根 预埋管线组成 三角形 或多边形 时 ， 边长不应小于 1 5 0 0 m m 。 n 预应力钢绞线固定牢靠 ， 矢高控制准确 ， 不得沉底 接触模板。 o 所有预应力筋的张拉端设在柱后、 板面或者梁侧 、 墙内侧的位置 ， 对预应力筋需分段来完成张拉端的设置。 分 段时各段长在 3 6 m左右 ， 3 6 m以下一段张拉 ， 3 6 m以 r二 段张拉 ， 分段点位于相邻板跨中， 张拉端设在施工缝旁的梁 侧。 6 结语 采用跳仓法施工 ，减少了因后浇带留设时间较长造成 的后浇带浇筑清理工作的难度 减少 了后浇带支模用工及 保护工作量 ， 加快了施工进度 ； 减少了因后浇带留设增加的 混凝土施工缝带来的漏水隐患。 底板和外墙、 项板预应力可 提前张拉 ， 顶板模板比原设计提早拆除， 减少了模板用量。 从一定程度上说 ， 混凝土的裂缝是不可避免 的， 但是可以控 制的。 通过本工程运用跳仓法施工和各项抗裂措施 ， 有效控 制了有害裂缝的出现。说明只要采取可行的有针对性的技 术措施 ， 控制混凝土裂缝的出现或减少裂缝的程度及危害 ， 合理加快施工进度是完全可行的。 参考文献 [ 1 】 王铁梦．建筑物的裂缝控制【 M J ． 上海 上海科技出版衬 ， 1 9 8 7 ． [ 2 】 王铁梦 工程结构裂缝控制[ M】 北京 中国建筑TI 业出版社， 1 9 9 7 ． [ 3 ] 王立波． 超 长结构混凝土无缝浇筑施 lI _ 与质量控制l J ll 西部探矿 I 程， 2 0 O 3 f l 0 1 1 2 2 一l 2 3 ． 1 4 l 陈波． 采用跳仓法解决大面积地下室混凝土结构施 工难题f J I． 科技创新 导报， 2 0 1 0 2 7 4 3 ， 4 5 ． [ 5 ] 王铁梦 [ 程结构裂缝控制“ 抗 与放” 的设计原则及其在“ 跳仓法” 施 l ‘ 中 的应 用f M 1 ．北 京 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