摘要:本文结合工程实例,分析介绍了高层建筑地下室超长结构与防水止漏施工的难点,并结合长结构无缝施工作用原理,对地下室结构膨胀加强带取代后浇带后的墙板结构无缝施工技术及防水止漏措施进行了详细阐述,对其二者经济性进行分析对比。
关键词:地下室;超长结构;后浇带;膨胀加强带;伸缩缝;防水止漏
中图分类号:TU93+1
文献标识码:B
文章编号:1008-0422(2009)12-0113-02
1工程概况
湖南长沙某高层商住楼工程地下2层,地上25层,总高度80.3m。基础采用钢筋砼筏板基础,埋深9.65m。基础南北长82.2m,东西宽24.1m,设计在接近1/2处,沿东西方向设置施工后浇带一条。基础底板及地下一层外墙砼抗渗等级为P6,地下二层外墙砼抗渗等级为P8。筏板及外墙的砼强度等级为C35。筏板厚度为900～1500mm。根据砼结构设计规范(GB50010-2002),通长设置温度后浇带的间距为30～40m,浇筑时间为2个月以上。规范规定后浇带处的钢筋相连、砼全部临时断开的做法。
该工程的地下水位约为-5.5m,基础采用砼自防水和两层3mm厚SBS外防水相结合的防水形式,要求达到地下室无渗漏的目的。
2地下室结构与防水施工难点
2.1受施工场地的制约,基础外墙和护坡桩之间仅有50cm的操作空间,外防水施工困难,防水保护墙没有操作面。
2.2工期要求紧,加之冬期施工,外防水施工的环境因素直接影响工期。
2.3后浇带施工难度大,封闭时间长,而且后浇带砼和原砼相接处很难保证不出现裂缝,而裂缝的出现将可能导致砼自防水失败。
2.4施工降水要等后浇带封闭完且完成外防水后才能停止降水,一方面降水费用较高,另一方面长期降水对周围楼房的地基造成很大影响。
鉴于以上施工难点及地下室结构防水的需要,经建设、设计、监理方共同协商,决定将后浇带改为膨胀加强带,以满足施工及结构自防水的需要。
3地下室超长结构无缝施工作用原理
膨胀加强带取代后浇带实现无缝施工的作用原理为,后浇带是为了将超长结构砼人为断开,从而减少或消除砼因内部温度变化及收缩引起拉应力、致使砼开裂的情况发生。
膨胀混凝土在硬化过程中产生膨胀作用,在钢筋和邻位约束下,钢筋受拉,而混凝土受压,当钢筋拉应力与混凝土压应力平衡时,则:
Ac・σc=As・Es・ε2
设:μ=As/Ac
则σc=・Es・ε2
式中:σc――混凝土预压应力(MPa);As――钢筋截面积;μ――配筋率(%);Ac――混凝土截面积;Es――钢筋弹性模量(MPa);ε2――混凝土的限制膨胀率(%)。
由(1)式可见,σc与ε2成正比例关系,而限制膨胀率ε2随UEA的掺量增加而增加,所以,通过调整UEA的掺量,可使混凝土获得0.2～0.7Mpa预压应力,根据水平法向力σx分布曲线,设想在应力大的地方施加较大的膨胀应力σc,而在两侧施加较小的膨胀应力,全面地补偿结构的收缩应力,控制有序裂缝的出现。
本工程是在后浇带部位设置2m宽的加强带,加强带内采用比相邻砼强度高一等级、膨胀系数提高一级的砼和周边砼同时浇筑,从而使该部位的砼产生预加应力以抵消超长结构的温度及收缩内应力。这样使原筏板由两次浇筑改变为一次性整体浇筑,即无缝施工,从而减少地下室防水施工隐患,加快施工进度。
4地下室超长结构无缝施工施工技术要点
本工程采用砼高效膨胀剂,使砼产生微膨胀以补偿其收缩的原理,取消原设计“施工后浇带”,改为长40m左右设置一道“膨胀加强带”,原设计施工后浇带处构造配筋符合防裂要求,为采用超长砼结构无缝施工创造了有利条件,设计与施工过程中的质量保证措施如下:
4.1预应力加强带的设置与膨胀剂掺量
本工程在原设计后浇带处,设置“膨胀加强带”其宽度为2m。加强带内砼强度等级比两侧提高一级,筏板、墙板、顶板砼施工时加强带外用小掺量膨胀剂,掺量为砼中水泥用量的5%,加强带内改用大掺量膨胀剂,掺量为砼中水泥用量的6%。地下室外墙厚度薄,面积大,保温保湿养护困难,且受环境影响较大,易出现收缩裂缝,因此膨胀剂掺量也提高为为砼中水泥用量的6%。
4.2特殊部位配筋
在特殊部位,为补偿砼收缩的抗裂防渗功能,外墙板、楼板、顶板水平配筋间距应≤150mm,使之共同承担抗衡收缩应力的作用,膨胀带内附加钢筋按2m宽参照原设计后浇带中配筋进行配置。
4.3优化砼级配设计
1)砼原材料技术指标是决定砼质量的关键,适当代替一部分水泥以减小水泥用量,降低大体积砼水化热,掺量由试验确定。
2)原材料计量准确,误差控制在规定范围内,搅拌前应进行核查标定。随时抽检级配单中原材料计量。
3)砼运至现场后严禁加水,随时抽检塌落度,不符合要求者退货。
4)除按规定作实验试块外增加60d试块一组。
4.4砼运输与浇筑
采用商品砼,由罐车运至现场后,选用一台砼拖式泵和一台汽车泵配合,为保证“预应力加强带”内砼质量和设计尺寸,在预应力加强带两侧,先用双层钢丝网及钢筋骨架分隔(详见图1)。
砼浇筑由北向南,北侧砼浇至加强带北边后,加强带内改用提高一级大掺量膨胀剂砼浇筑,加强带内砼浇筑完之后,再浇筑另一侧砼。在施工过程中要精心组织,协调一致,尽量缩短施工时间,要求确保砼连续浇筑,避免出现施工冷缝,做到砼连续供应,使带内外砼同时浇筑,达到无缝施工要求。
砼浇筑“按一个坡度、二个方向、分层浇筑、循序推进、一次到顶、不出冷缝”的原则进行。每层浇筑厚度不得超过500mm,用标尺控制。砼上层浇筑完后插入下层50～100mm振捣,振捣时间15～30s,不得漏振和过振。振捣棒的水平移动距离控制在500mm以内,应快插慢拔,布点均匀。为提高砼自防水效能,提高砼密实度,防止裂缝,在施工过程中,要求在砼初凝前适时实行“二次振捣,二次压抹”的施工工艺。筏板与外墙、水池壁上下交接处,在底板面向上返300mm,高吊模(即水平施工缝3mm钢板止水带处)此处砼与底板整体同时浇筑,应重视砼振捣密实度,否则容易造成渗漏隐患。应设专人负责,适时进行二次振捣,二次压抹,从模板下口淌出的砼,待砼终凝后方可清理。
4.5砼测温与养护
本工程筏板厚900～1500mm属大体积砼,在砼浇筑前,应布设测温孔。
4.5.1测温
采用电子测温仪,砼最高温差控制在25℃以内,大体积砼施工过程中,对不同龄期,不同部位的温度进行测控,是控制砼内外温差变化及时掌握温度变化规律的依据,应详细记录,绘制温度变化曲线图,以反映砼温度变化真实情况。
4.5.2砼养护
砼浇筑15h后开始进行保温保湿,养护不少于14d,控制湿度在80%以上,降温速度为12℃/d。养护方法采用砼表面覆盖一层塑料薄膜、二层草袋、一层养护毡,实行蓄热保温保湿养护,其目的是隔离了外界洒水和大气温度变化对砼温度的直接影响。
5地下室墙板结构防水止漏措施
由于地下室采用膨胀加强带取代后浇带实现超长结构无缝施工,因此,取消基础卷材外防水,外墙外防水采用防水砂浆粉刷层。
因地下室防水由砼自防水及卷材外防水组成。而基础砼设计为抗渗砼,只要在施工过程中使砼达到抗渗要求,取消卷材防水是完全可行的,另外,为提高外墙砼的抗渗性能,在外侧增加了防水砂浆粉刷层。
5.1地下室墙板防水止漏施工要点
5.1.1钢筋绑扎
钢筋绑扎除按设计要求的间距和规格外,特别注意钢筋的保护层必须满足规范要求。本工程中,钢筋保护层全部用成品塑料垫块,每50cm梅花形布置。绑扎铅丝头在外墙上的均压入钢筋网片以内。
5.1.2模板支设
本工程中墙体模板全部采用竹胶合板模板,穿墙螺杆均为带止水环的螺杆。要求模板拼缝严密,支设牢靠,无漏浆及涨模、跑模现象发生。模板支设完成后,要认真检查复核,模板的拆除时间不得少于7d。
5.1.3施工缝的处理
底板施工中没有留置施工缝,外侧剪力墙从下至上留置了3道水平施工缝。施工缝处均设置了钢板止水带和遇水膨胀止水条(见如图2)。
要求钢板止水带之间必须满焊,遇水膨胀止水条放置在迎水面且搭接严密,在砼浇筑时预留凹槽,并用射钉固定。
5.1.4砼浇筑
砼全部采用预拌商品砼,砼进场时随车检查砼的坍落度,凡出现坍落度超标,砼有离析、泌水者均不得使用。浇筑砼前,在施工缝处严格按同配合比去掉一半石子的砼接浆。浇筑时按斜面分层从两个方向开始,最后合拢。振捣时严格按操作工艺进行,不可漏振或过振。
地下室外墙外侧粉防水砂浆多道,以满足地下室外墙外防水要求,尽避免�漏发生的可能,地下室外墙粉刷施工完成后即停止降水。
6经济效益分析
6.1改后浇带为加强带的经济效益
将后浇带改为加强带,砼的费用大体相同。但是减少了后浇带支模、拆模及清理后浇带等困难问题,而且降水时间也缩短了近两个月,地下室施工总体工期提前了两个月,通过综合分析,直接费如下:
节约模板费用:24.1m×1.5m×2×50元/m2=-3615元
节约清理后浇带人工费:200工日×30元/工日=6000元
节约降水费用:60元/台班×10台×3台班/天×60天=10.8万元
增加钢筋及钢板网的费用:5000元,增加砼的费用为:6000元
合计降低成本10.6615万元。
6.2取消外防水产生的效益
节约费用:外防水面积为4033m2(其中底板1981m2,外墙:2052m2)外防水单价65元/m2。合计13.34万元。增加刚性防水砂浆层费用:2052m2×10元/m2=20520元;
合计节约费用为:13.34-2.52=10.82万元。共计该项措施节约费用为:21.48万元。
7结语
综上所述,以加强带取代后浇带实现了超长钢筋混凝土结构的连续整体浇筑,在本工程中,地下室底板和墙板采用加强带取代后浇带,实践证明采用超长无缝混凝土结构施工技术是一种有效的施工工艺,有利于满足工程质量要求,简化了施工工序、缩短了工期,降低了工程成本,对结构本身自防水止漏也起到良好的促进作用。
参考文献:
[1] 混凝土结构设计规范.GB50010-2002.北京,中国建筑工业出版社,2002.
[2] 高层建筑混凝土结构技术规程.JGJ 3-2002.北京,中国建筑工业出版社,2002.
[3]迟陪云.大体积混凝土裂缝的起因及防治措施.混凝土.2001,12.
[4] 富文权.混凝土工程裂缝分析与控制.中国铁道出版社,2002.
[5]尤启俊.外加剂对混凝土收缩抗裂性能的影响.混凝土,2004,9.