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地下结构外墙后浇带的预封闭结构及施工技术

超长钢筋混凝土地下工程在施工过程中,由于需要释放混凝土收缩应力,或者控制不同建筑高度结构物之间的不均匀沉降,通常在结构中设置后浇带,该后浇带从地下结构底板一直预留到结构顶板。

后浇带宽度一般在0.8~1.0 m,间距一般为30~40 m,需要结构全部完成一段时间,且后浇带两侧的结构物变形、沉降稳定之后,经许可后方可封闭,在后浇带两侧全部主体结构完后至少45 d以上才能封闭。

后浇带留置时间过长,结构不能封闭,不但影响结构美观,施工不便,而且导致地下结构外侧防水、回填等不能正常施工,特别是雨季中,大量的泥土灌入地下结构中。

国内外学者做了大量研究,提出后浇带提前预封闭技术。

顾福民,杨元伟通过在外墙外侧按照预制构件,用于承担外墙外侧土方回填的水土压力,可使地下结构外墙提前封闭,外墙防水和回填能够提前施工。

该方式防水层与预制构件满粘符合“皮肤式”防水理念,而预制构件与地下结构外墙、预制构件与预制构件之间只是表面接触,接触面没有任何处理措施,存在串水通道,不具备防水能力,与“皮肤式”防水理念不符,即存在渗漏水的风险。

赛吉拉夫在综合分析后浇带不预封闭以及在地下结构外墙外侧砌筑0.2 m水泥砖作为临时挡墙等多种方式,最终确定采用厚度为4 mm的钢板进行地下结构外墙后浇带预封闭。

钢板在宽度方向与后浇带外墙搭接不小于200 mm。钢板在安装完成后采用焊接方式封闭钢板与钢板之间的拼缝,但是钢板与结构外侧之间仍然是表面接触,不具备防水能力。为此,需要在现有研究基础上,设计一种具备防水能力的地下结构外墙预封闭结构。

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1.1 地下结构侧墙后浇带预封闭结构功能分析

地下结构侧墙后浇带预封闭结构首先需要解决的是由于后浇带不能及时封闭导致侧墙外土方回填、防水施工不能及时施工的难题,其次在后浇带范围内存在两条施工缝,施工缝本身就是防水的薄弱点。根据调研,地下结构渗漏点80 %以上出现在施工缝、变形缝等部位,所以预封闭结构需要对后浇带的防水进一步补充加强。即地下结构侧墙后浇带预封闭结构需要满足两个功能要求。

(1)能够承担地下结构外墙回填后的水土压力,具有施工可行性、可靠性。

(2)同时具备较好的防水能力,不会成为防水薄弱点。

1.2 后浇带预封闭结构的设计

从经济性、操作的可行性来看,预封闭结构选择预制钢筋混凝土面板。预制钢筋混凝土面板的配筋根据地下结构外墙外侧填土的水土压力计算确定,混凝土采用与主体结构同标号的抗渗混凝土。为了提升防水能力,主要进行以下针对性设计,具体如图1~图3所示。

 

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(1)在预制混凝土板顶、底面、内侧面粘贴遇水膨胀止水条,且形成闭环,解决预制混凝土板与预制混凝土板之间拼缝、预制混凝土板与地下结构外墙之间的拼缝防水问题,且与地下结构自身的防水设计共同构建后浇带的防水体系,提升了后浇带的防水质量。

(2)预制混凝土板顶底面设置企口缝,减小预制混凝土板之间拼缝的错台,进而减小预制混凝土板两侧的遇水膨胀橡胶止水之间的错台,进而提升拼缝之间的防水效果。

(3)在预制混凝土板内侧面预埋钢筋吊环,在做吊环的同时,与后浇带钢筋焊接,起到固定预制混凝土板的作用,防止在地下结构防水及土方回填过程中扰动预制混凝土板。同时该设计也可将预制混凝土板和后浇带混凝土连接成一个整体。

(4)预制混凝土板断面为“梯形”。该设计可有效减小防水层应力集中现象,确保防水层质量。

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后浇带预封闭结构采用与主体结构同标高的抗渗混凝土,所以其防水可靠性取决于预制混凝土板与预制混凝土板之间拼缝、预制混凝土板与地下结构外墙之间的拼缝防水可靠性。

参考盾构管片防水设计,预制混凝土板与预制混凝土板之间拼缝、预制混凝土板与地下结构外墙之间的拼缝防水能力不低于水压的2倍。由于接缝采用遇水膨胀止水条,要求接缝能够抵抗相当于2倍水压力的遇水膨胀止水条膨胀力。

后浇带混凝土浇筑完成后,预制混凝土板和后浇带混凝土形成一个整体,预制混凝土板与预制混凝土板之间拼缝、预制混凝土板与地下结构外墙之间的拼缝抗力远大于遇水膨胀止水条的膨胀力,所以重点验证在后浇带混凝土浇筑前预制混凝土板与预制混凝土板之间拼缝、预制混凝土板与地下结构外墙之间的拼缝的防水可靠性。

2.1 预制混凝土板与预制混凝土板之间拼缝防水

预制混凝土板与预制混凝土板拼缝之间的遇水膨胀止水条需要达到的膨胀力P为地下水压力的2倍,即P=20 hkN/m2

预制混凝土板与预制混凝土板拼缝之间抗力R主要是预制混凝土板的自重提供,即R=25 hkN/m2

经分析,R>P,即在预制混凝土板与预制混凝土板拼缝之间设置遇水膨胀止水条可满足防水要求。

2.2 预制混凝土板与地下结构外墙之间的拼缝

经分析,预制混凝土板与地下结构外墙之间的遇水膨胀止水条需要达到的膨胀力P=20 hkN/m2

预制混凝土板与地下结构外墙之间抗力R主要是预制混凝土板外侧的回填土的被动水土压力提供,预制混凝土板外侧的回填土一般为中粗砂等透水填料,采用水土分算R=34 hkN/m2

经分析,R>P,即在预制混凝土板与地下结构外墙拼缝之间设置遇水膨胀止水条可满足防水要求。

3 后浇带预封闭结构的实施

(1)施工地下结构外墙并预留后浇带。根据后浇带预留宽度、外墙外侧填土的水土压力,确定预制混凝土板的分块尺寸、结构配筋,并进行预制混凝土板的预制作业。混凝土标号与主体结构一致。

(2)在预制混凝土板安装之前,对地下结构外墙后浇带两侧的墙体进行检查验收,重点对垂直度、平整度进行检查。

(3)预制混凝土板顶底面、内侧粘贴遇水膨胀橡胶止水条,注意形成闭环。然后进行预制混凝土板的起重安装,固定采用钢筋将预制混凝土板的吊环钢筋和地下结构外墙的钢筋进行焊接。

(4)在预制混凝土板与地下结构外墙拼缝处涂抹密封膏,使地下结构外墙外表面平顺,然后进行地下结构外墙防水施工。

(5)地下结构外墙外侧填土分段分层回填。

(6)待后浇带两侧的全部结构完成后,且后浇带两侧的结构物变形、沉降稳定之后,经设计院同意可封闭后浇带时,进行后浇带的剩余防水、钢筋、模板、混凝土的施工,完成后浇带的封闭作业。

4 结论

在分析后浇带设置对施工、结构防水不利影响的基础上,提出地下结构后浇带预封闭结构需要同时满足能够承担地下结构外墙回填后的水土压力和具备较好防水能力两个功能要求,在调研国内外学者研究成果基础上,设计一种具备防水能力的地下结构外墙预封闭结构,并应用于横沥地下空间项目,取得一定成效。通过以上研究可得出如下结论。

(1)从经济性、操作的可行性,预封闭结构采用预制钢筋混凝土面板,用于承担外墙外侧土方回填的水土压力,使地下结构外墙可提前封闭,外墙防水和回填能够提前施工。

(2)在预制混凝土板顶、底面、内侧面粘贴遇水膨胀止水条,且形成闭环,解决预制混凝土板与预制混凝土板之间拼缝、预制混凝土板与地下结构外墙之间的拼缝防水问题,且与地下结构自身的防水设计共同构建后浇带的防水体系,提升了后浇带的防水质量。经过计算分析,该设计防水质量可靠。

(3)预制混凝土板顶底面设置企口缝,减小预制混凝土板之间拼缝的错台,进而减小预制混凝土板两侧的遇水膨胀橡胶止水之间的错台,进而提升拼缝之间的防水效果。

来源:建筑技术杂志社

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