地下室超长混凝土结构后浇式加强带施工工法.doc

地下室超长混凝土结构后浇式加强带施工工法
（MGJS-GF-01-2010）
马钢集团建设有限责任公司
张 暄
前言
地下室超长混凝土结构的裂缝是经常发生的，其危害程度不同。裂缝控制的主要方法是通过设计、施工等方面综合技术措施将裂缝控制在允许范围内。国内外在解决地下室超长混凝土结构有害裂缝中通常采用的方法是设置后浇带或跳仓法浇筑混凝土，再就是设置加强带，但前两种方法施工周期长，不适应工程全面展开、快速施工的要求，采用加强带施工要求严，气候环境影响大，潮湿环境膨胀可保持，干躁环境会存在问题，另外费用高。马钢集团建设有限责任公司在马钢新区2250热轧带钢工程超长混凝土结构中，采用后浇式加强带裂缝控制施工技术，通过技术攻关和技术创新有效地解决混凝土裂缝问题，达到了工程连续施工，缩短工期，降低投资的目的。马钢2250热轧设备基础超长混凝土结构施工技术攻关获马钢集团公司2005年度技术攻关奖，本工法就是在此工程实践基础上形成的。
1 工法特点
1.1本工法运用 “放”“抗”结合的原理，能有效的防止超长混凝土结构有害裂缝的产生，保证结构工程的质量。
1.2本工法有利于大体量混凝土工程全面展开施工，方便了施工组织，并能够加快施工速度，提前为其他工序提供作业面，减少周转材料的使用。
2 适用范围
本工法适用于工业与民用建筑中地下室和含有地下室的设备基础、地下构筑物超长混凝土结构的工程。
3 工艺原理
按“先放后抗、以抗为主”的原则，结合采用“分块跳仓浇筑综合技术施工工艺”，初期使混凝土温度变形和自身收缩部分完成，过后利用加强带中补偿收缩混凝土在硬化过程中产生的微膨胀作用，在结构中产生一定的预压应力来补偿混凝土在硬化过程中产生的温度变形和收缩变形的拉应力，从而防止收缩裂缝或把裂缝控制在允许裂缝范围内。
4 施工工艺流程及操作要点
4.1施工工艺流程
后浇式加强带工艺流程见图4.1-1。
区段划分及加强带的设置
第一区段、第二区段模板、钢筋施工→…→第N区段模板、钢筋施工
第一区段、第二区段混凝土浇筑→…→第N区段混凝土浇筑 同时留设区段间加强带
第一区段、第二区段混凝土养护7～14天→…→第N区段混凝土养护7～14天
第N-1区段、第N区段间加强带混凝土浇筑
第N-1区段、第N区段间加强带混凝土养护
图4.1-1后浇式加强带工艺流程
4.2操作要点
4.2.1区段的划分及加强带的设置
（1） 地下室超长混凝土结构后浇式加强带设置时应考虑底板的约束条件、施工区段的划分等因素，按设计的要求或参考表4.2.1的要求设置。
表4.2.1 后浇式加强带设置间距
地基约束条件
桩、锚杆
岩体地基
滑动层
后浇式加强带
≤45m
≤50m
≤65m
①后浇式加强带应避开主辅楼交界、电梯井、楼梯间、集水坑、工艺孔洞、设备基础预留螺栓孔及螺栓套筒等位置；
②后浇式加强带应贯穿地下室底板、墙壁及顶板，并尽量在同一截面上。
（2）设计及构造要求主要包括：
①为消除超长混凝土结构的收缩应力，控制混凝土裂缝，在超长混凝土结构施工中设置2～3m宽加强带，加强带混凝土强度等级比加强带两侧混凝土强度提高一个等级，并在混凝土中掺加一定数量的膨胀剂（见本工法5.1），使其产生一定的预加膨胀应力，抵消混凝土自身及温度的收缩应力。
②除加强带外，其他部位的混凝土应按照设计要求掺加或不掺加膨胀剂。
③后浇式加强带的构造见图4.2.1-1，底板后浇式加强带的应采用膨胀止水条，对外墙壁的加强带尚需在1／2板厚部位增设竖向止水钢板，且每侧止水钢板需伸入和伸出加强带250mm以上。

4.2.2 后浇式加强带部位的模板、钢筋施工应符合下列要求：
（1） 加强带两侧各设置一层孔径为5mm×5mm的密目钢丝网，并按200mm的间距设一根竖向ø16的钢筋予以加固。
（2） 顶板加强带部位支撑体系支撑应适当加密，其相邻两侧的支撑体系须与加强带部位支撑体系一同拆除。
（3）加强带部位的钢筋与其两侧的钢筋连续施工，不断开；施工人孔处的钢筋连接采用手工焊接（或螺纹连接）。
4.2.3 混凝土浇筑应符合下列要求：
（1）采用“分块跳仓浇筑综合技术施工工艺”，利用加强带将整个地下室底板、墙壁和顶板分成若干个板块区段，结合工序安排，采用“跳仓浇筑”，间隔一段，浇筑一段，最后再浇筑加强带成整体。
（2） 对于底板和顶板及内侧墙壁，在其加强带两侧的混凝土浇筑7～10d后，待其自身收缩部分完成时再浇筑加强带补偿收缩混凝土。对于外侧墙壁，在其加强带两侧的墙壁混凝土浇筑10～14d后，待其自身收缩大部分完成时再浇筑加强带内补偿收缩混凝土。
①后浇式加强带的混凝土浇筑前，应先清除垃圾，清理钢筋及松动的混凝土；将两侧混凝土界面凿毛，用水冲洗干净并充分湿润，然后在混凝土界面上涂刷界面处理剂或素水泥浆。
②加强混凝土振捣，以混凝土不泛浆、不出气泡为准，不得过振。
③对底板每个板块区段采用“一个坡度、薄层浇筑、循环推进、一次到顶”的连续浇筑工艺，分层厚度400mm，加快混凝土浇筑速度，缩短浇筑时间，以免出现冷缝。混凝土浇筑完成，表面至少搓平 3 次，最后一次搓平压实应在混凝土接近初凝时进行，必要时也可进行二次振捣，以保证混凝土不引起沉缩裂缝。对墙壁混凝土“分层循环推进”的浇筑工艺，分层厚度400mm，墙壁混凝土浇筑前应对木模充分浇水湿润，混凝土入模应采用泵车软管或串筒，保证混凝土自由下落高度在2m以内，严禁用振动泵引赶混凝土。对墙壁高度大于5m以上部位的混凝土采取二次振捣，以减少墙体顶部沉缩裂缝的出现。
④加强带内的膨胀混凝土连续浇筑，不再留缝。
4.2.4 混凝土的养护。养护时间不低于14d。
（1） 在底（顶）板混凝土终凝后及时覆盖一层塑料薄膜和一层草袋，并指派专人负责浇水湿润及监护，对加强带处的膨胀混凝土采用在两侧围砂浆埂（30mm高），蓄水＋塑料薄膜＋草袋的方法保湿、保温。
（2） 在墙体混凝土终凝后，安排将模板的加固螺栓松掉螺母，安排专人负责对墙体（含木模）进行淋水，使其始终处于湿润状态。延长拆模时间，外模10天以后拆模，内模7天以后拆模，拆模后立即挂上塑料薄膜和草袋并浇水养护。
（3） 冬期，采用塑料薄膜加草袋覆盖保温、保湿的养护措施，必须在覆盖的塑料薄膜下始终保持有凝结水，如室外气温过低则应相应增加覆盖草袋的层数。
4.2.5 荷载堆放及拆模。上层施工结构时，严禁在加强带跨内堆放材料，避免因上部荷载过大和震动造成加强带部位的裂缝。加强带混凝土达到设计强度时，即可进行拆除其下部的模板支撑。
5 材料与设备
5．1 原材料要求
5.1.1 水泥。宜用中、低水化热水泥，如：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，不应采用早强型水泥；对防裂抗渗要求较高的混凝土，所用水泥的铝酸三钙含量不宜大于8％，使用水泥的温度不宜超过50oC；水泥的强度等级不应低于42.5MPa。
5.1.2 骨料。防水混凝土所用的砂、石应符合下列规定：
（1） 砂宜采用中砂，其要求要符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006的规定。
（2） 选用级配良好的碎石，粒径在5～31mm，含泥量小于1％，并应符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006的规定。
（3） 为避免碱骨料反应，混凝土应采用非碱活性的骨料。每立方防水混凝土中各类材料的总碱量不得大于3kg。
5.1.3 外加剂。为减少用水量和限制混凝土的膨胀，起到补偿收缩作用，可采用高效减水剂或膨胀剂。所用外加剂应分别符合《混凝土外加剂》GB8076-2008，《混凝土泵送剂》JC473-2001，《混凝土膨胀剂》JC476-2001，《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003等规定。
5.1.4 矿物掺和料。为改善混凝土性能，减少水泥用量，降低水泥水化热，从而减少混凝土的收缩，可在混凝土中掺加Ⅱ或Ⅰ优质粉煤灰及磨细矿渣粉。所用矿物掺和料应分别符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596-2005，《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T18046-2008的规定。
5．2 混凝土配合比的要求
后浇式加强带混凝土的配合比除应按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000的规定，根据设计要求的强度等级、抗渗等级、耐久性及工作性进行配合比设计外，还应结合各部位加强带混凝土浇筑时的环境气温情况，由试验室经过对不同水泥、粗细骨料、外加剂的种类及用量等进行相应的试配，按试配试验确定满足各种补偿混凝土设计值ε2m，减少收缩、满足抗裂的要求。
5.2.1 干缩率。混凝土42d的干缩率应不大于0.03％。
5.2.2 坍落度。在满足施工要求的条件下，尽量采用较小的混凝土坍落度；地下室混凝土的坍落度可控制在110mm～130mm；宜采用混凝土的坍落度70～90 mm。
5.2.3 应尽量采用较小的水灰比。混凝土水灰比不宜大于0.60；在满足工作性要求的前提下，应采用较小的砂率，砂率宜控制在35％～45％。
5.2.4 水泥及矿物掺和料用量。可采用Ⅱ级以上的粉煤灰替代15％～30％基准水泥用量，地下结构混凝土选用高粉煤灰掺量，以减少水泥用量，水泥用量不宜大于350kg/m3。
5.2.5 采用高效减水剂，用水量不宜大于180kg/ m3。
5.2.6 膨胀剂的掺量宜为10％～15％，混凝土水中养护14d的限制膨胀率应≥2.5×10－4。
5．3 设 备
本工法所采用的机具设备同普通的混凝土结构施工的机具设备，无需特别说明的机具设备。
6 质量控制
6.1 本工法采用的主要标准及规范如下：
《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001
《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000
6.2 质量控制措施如下：
6.2.1按照尽量缩短外侧墙壁与底板间的混凝土浇筑间隙时间去组织施工，安排施工顺序。
6.2.2 参与提供混凝土的各搅拌站统一按设计试配确定的配合比拌制混凝土。严格控制原材料的质量，并对含泥量超标的骨料进行清洗，严格计量，加强检测砂石含水率，及时调整用水量，严格控制投料顺序和搅拌时间。
6.2.3 混凝土浇筑前，根据工程实际设置质量预控点，明确质量预控点位、技术质量要求、检验方法、检验频率等。施工中严格按质量预控点的相关要求进行质量控制。
6.2.4浇筑前应根据实际情况，明确各岗位、职责，合理分工，使浇筑有条不紊，紧张有序地进行。
6.2.5 初始施工时每车检查坍落度，质量稳定后，2～4h随机检查1次，检查合格后才允许浇筑，严禁现场加水，坍落度超出范围的不得使用。
6.2.6 根据现场混凝土浇筑的具体情况，加强指挥调度，合理调整混凝土的供应速度，尽量缩短混凝土从搅拌到浇筑入模的时间，浇筑过程要严格按施工方案规定的顺序实施连续浇捣，避免出现施工冷缝。
6.2.7 禁止在刚浇筑完成的面上行走踩踏，堆放材料、设备增加荷载等。
7 安全措施
7.1 严格按设计要求搭设模板支撑，楼板模板应按设计要求控制荷载，不得集中堆放脚手架杆、钢筋、混凝土、混凝土泵送管等材料和机具，防止施工荷载过于集中而导致模板变形、失稳。
7.2 基坑和已完成的结构周围应设置钢管护栏，并制红白相间油漆，以预防高空坠落，保证现场施工人员的安全。
7.3 各种施工机具（塔吊、泵车、钢筋加工机械等）在使用前应由项目部施工技术员对操作员进行安全技术交底，并将使用注意事项制作标牌悬挂于操作现场。
7.4 加强现场临时用电管理，预防电气设备线路损坏伤人。
7.5 加强现场混凝土的泵送管理，泵管出料口和混凝土堵管拆接头时，操作人员头部、脸部不要正对该部位，以免突然喷出混凝土伤人。
8 环保措施
8.1 混凝土中掺加粉煤灰以代替部分水泥，做到废物的综合利用，减轻环境污染。
8.2 扬尘污染控制。采用商品混凝土以减少水泥、砂、石等造成的现场扬尘污染，使扬尘指标控制在规定范围内。
8.3 噪声污染控制。钢筋、模板加工区的布置尽量避开生活及办公区，控制混凝土浇筑、钢筋加工等工序的场界噪声限值为：夜间55分贝、白天75分贝。混凝土振捣棒宜采用环保型低噪音产品或采取相应降噪措施，以避免对工人及周边环境造成噪声危害。
8.4 冲洗出场区的混凝土运输车，防止污染周边的市政道路。冲洗混凝土泵车、输送管等的污水应流入现场的明沟及沉淀池中。
8.5 规范场区管理。按照所在地标准化工地的要求规范场区管理，使进入场区的材料、设备、拆除的周转材料等按照要求有序堆放。
9 效益分析
9.1经济效益
后浇式加强带与后浇带比较，其经济效益主要体现在：
9.1.1 加快施工速度降低了工程成本；
9.1.2 缩短了模板支撑的使用时间；
9.1.3可以流水施工，减少了资源配制，加快了施工速度，降低了各种费用成本。
后浇式加强带与加强带比较，其经济效益主要体现在可降低了工程成本。
9.2社会效益
后浇式加强带较后浇带可以提前工期，使工程早日投入使用、提前收益，同时可尽早结束对周边环境的施工影响。
9.3技术效益
采用后浇式加强带分段施工既可解决因结构过长所造成的混凝土温度变形及收缩裂缝问题，又可避免因后浇带滞留过长，难以处理而造成的裂、渗隐患，其质量效果较为明显。
10 应用实例
10.1马钢新区2250热轧带钢工程加热炉设备基础
10.1.1工程概况
马钢新区2250热轧带钢工程加热炉设备基础2005年10月开工，2006年4月竣工，加热炉基础平面几何尺寸为110×102m，地下室底板厚度为1.5m，地下室墙壁厚度为0.8m，地下部分混凝土为C30P8，顶板混凝土为C30，属于超长混凝土结构。
10.1.2 施工情况
（1） 按每间隔30～40 m结构长度，结合设备基础结构情况，纵横各设置了二条后浇式加强带。加强带宽度2m，并贯穿设备基础底板、墙壁及顶板。加强带内采用C35混凝土，带内混凝土掺膨胀剂HA-P。
（2） 利用后浇式加强带将整个设备基础底板分成9个板块区段，结合工序安排，采用“跳仓打”，间隔一段，浇筑一段，最后再浇筑成整体。底板和顶板及内侧墙壁采用后浇式加强带，即在加强带两侧的混凝土浇筑7d后，待其自身收缩部分完成时再浇筑加强带膨胀混凝土。对于外侧墙壁也采用后浇式加强带，即在加强带两侧的墙壁混凝土浇筑10d后，待其自身收缩大部分完成时再浇筑加强带内膨胀混凝土。
（3）为了避免膨胀剂对混凝土坍落度损失的不利影响，同时综合考虑到工期、造价和加膨胀剂混凝土对保湿要求很高及设置了后浇式加强带等因素，对底板取消了原设计要求的在加强带以外的混凝土中添加的HA-P膨胀剂。
10.1.3 工程监测与结果评价
马钢新区2250热轧带钢工程加热炉设备基础，通过采用地下室超长混凝土结构后浇式加强带施工工法，成功地避免了混凝土超长结构有害裂缝产生，杜绝地下室的渗漏；缩短了工期三个月，既减少了对周边环境的施工影响，又获得了50多万元的直接经济效益，同时提前三个月投产可多产热轧带钢120多万吨；马钢新区2250热轧带钢工程荣获安徽省优质工程“黄山杯”和国家冶金优质工程。
10.2马钢新区2250热轧带钢工程轧机设备基础
10.2.1工程概况
马钢新区2250热轧带钢工程轧机设备基础2005年9月开工，2006年4月竣工，轧机设备基础长362.5m，地下室底板厚度为1.5m，地下室墙壁厚度为0.8m，地下部分混凝土为C30P8，顶板混凝土为C30，属于超长混凝土结构。
10.2.2 施工情况
（1） 按每间隔30～40 m结构长度，结合设备基础结构情况，1＃粗轧机不设加强带，2＃粗轧机设置一道后浇式加强带，精轧机设置二道后浇式加强带。加强带宽度2m，并贯穿设备基础底板、墙壁及顶板。加强带内采用C35混凝土，带内混凝土掺膨胀剂HA-P。
（2） 利用伸缩缝、加强带将整个设备基础底板分成9个板块区段，结合工序安排，采用“跳仓打”，间隔一段，浇筑一段，最后再浇筑成整体。底板和顶板及内侧墙壁采用后浇式加强带，即在加强带两侧的混凝土浇筑7d后，待其自身收缩部分完成时再浇筑加强带膨胀混凝土。对于外侧墙壁也采用后浇式加强带，即在加强带两侧的墙壁混凝土浇筑10d后，待其自身收缩大部分完成时再浇筑加强带内膨胀混凝土。
（3）为了避免膨胀剂对混凝土坍落度损失的不利影响，同时综合考虑到工期、造价和加膨胀剂混凝土对保湿要求很高及设置了后浇式加强带等因素，对底板取消了原设计要求的在加强带以外的混凝土中添加的HA-P膨胀剂。
10.2.3 工程监测与结果评价
马钢新区2250热轧带钢工程轧机设备基础，通过采用地下室超长混凝土结构后浇式加强带施工工法，成功地避免了混凝土超长结构有害裂缝产生，杜绝地下室的渗漏；缩短了工期三个月，既减少了对周边环境的施工影响，又获得了80多万元的直接经济效益，同时提前三个月投产可多产热轧带钢120多万吨；马钢新区2250热轧带钢工程荣获安徽省优质工程“黄山杯”和国家冶金优质工程。
10.3马钢新区2250热轧带钢工程卷曲机设备基础
10.3.1工程概况
马钢新区2250热轧带钢工程卷曲机设备基础2005年9月开工，2006年2月竣工，卷曲机基础设备基础长182m，，地下室底板厚度为1.5m，地下室墙壁厚度为0.8m，地下部分混凝土为C30P8，顶板混凝土为C30，属于超长混凝土结构。
10.3.2 施工情况
（1） 按每间隔30～40 m结构长度，结合设备基础结构情况，卷曲机设置五道后浇式加强带。加强带宽度2m，并贯穿设备基础底板、墙壁及顶板。加强带内采用C35混凝土，带内混凝土掺膨胀剂HA-P。
（2） 利用后浇式加强带将整个设备基础底板分成6个板块区段，结合工序安排，采用“跳仓打”，间隔一段，浇筑一段，最后再浇筑成整体。底板和顶板及内侧墙壁采用后浇式加强带，即在加强带两侧的混凝土浇筑7d后，待其自身收缩部分完成时再浇筑加强带膨胀混凝土。对于外侧墙壁也采用后浇式加强带，即在加强带两侧的墙壁混凝土浇筑10d后，待其自身收缩大部分完成时再浇筑加强带内膨胀混凝土。
（3）为了避免膨胀剂对混凝土坍落度损失的不利影响，同时综合考虑到工期、造价和加膨胀剂混凝土对保湿要求很高及设置了后浇式加强带等因素，对底板取消了原设计要求的在加强带以外的混凝土中添加的HA-P膨胀剂。
10.3.3 工程监测与结果评价
马钢新区2250热轧带钢工程卷曲机设备基础，通过采用地下室超长混凝土结构后浇式加强带施工工法，成功地避免了混凝土超长结构有害裂缝产生，杜绝地下室的渗漏；缩短了工期三个月，既减少了对周边环境的施工影响，又获得了40多万元的直接经济效益，同时提前三个月投产可多产热轧带钢120多万吨；马钢新区2250热轧带钢工程荣获安徽省优质工程“黄山杯”和国家冶金优质工程。
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