超長超寬大體積混凝土結構裂縫控制施工工法

《超長超寬大體積混凝土結構裂縫控制施工工法》是中國新興建設開發總公司、北京城鄉建設集團有限責任公司完成的建築類施工工法；作者分別是李棟、靳艷軍、李述林、陳擁軍、陳革；適用範圍是超長超寬大型民用建築和非重工業建築地下混凝土結構。

《超長超寬大體積混凝土結構裂縫控制施工工法》主要的工法特點是：地下結構採用分塊跳倉澆築混凝土的方法；地下結構混凝土中可不摻加任何形式的微膨脹劑和抗裂纖維；施工方法簡便，無特殊的材料和設備要求；提高了地下結構構件的抗裂性能；施工縫減少，可降低地下結構的滲漏幾率。

2009年10月19日，《超長超寬大體積混凝土結構裂縫控制施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2007-2008年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：超長超寬大體積混凝土結構裂縫控制施工工法
• 工法編號：GJEJGF031-2008
• 完成單位：中國新興建設開發總公司、北京城鄉建設集團有限責任公司
• 主要完成人：李棟、靳艷軍、李述林、陳擁軍、陳革
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：國家二級工法（2007-2008年度）

形成原因

超長超寬大體積混凝土結構裂縫控制技術從結構設計、混凝土原材料選擇、混凝土的配合比最佳化、混凝土施工方法和理論計算、混凝土養護、混凝土溫度監測等方面進行分析、研究和套用，不留置任何形式的變形縫、沉降縫、伸縮縫、後澆帶、加強帶，不摻加任何微膨脹劑的地下結構混凝土裂縫控制技術。《超長超寬大體積混凝土結構裂縫控制施工工法》施工技術，提高了地下結構的整體性，加快了整體工程的施工進度，提高地下工程的使用性能和防水安全性，有發展空間和套用前景。

工法特點

《超長超寬大體積混凝土結構裂縫控制施工工法》的工法特點是：

⒈地下結構採用分塊跳倉澆築混凝土的方法，取消了沉降縫和後澆帶，可提前插入後續施工，縮短工期，降低施工成本及建築物後期的使用、維護成本。

⒉地下結構混凝土中可不摻加任何形式的微膨脹劑和抗裂纖維。

⒊施工方法簡便，無特殊的材料和設備要求。

⒋提高了地下結構構件的抗裂性能。

⒌施工縫減少，可降低地下結構的滲漏幾率，提高地下結構的防水性能，降低了使用階段的安全隱患。

操作原理

適用範圍

《超長超寬大體積混凝土結構裂縫控制施工工法》適用於超長超寬大型民用建築和非重工業建築地下混凝土結構。大型建築是指平面長度超過150米的建築物：地下混凝土結構是指筏形基礎、箱形基礎或有承台板的樁基礎，地梁、地下連續牆，地下室牆、柱、頂板結構。

工藝原理

結構承受變形效應作用是能量轉化過程，根據能量守恆原理，輸給結構的總能量轉化為彈性應變能、徐變消耗能、微裂耗散能和位移釋放能。這也就是總的能量通過“抗”而吸收，通過“放"而消散。

《超長超寬大體積混凝土結構裂縫控制施工工法》採用“抗放兼施，以抗為主，先放後抗”原則進行施工，通過合理設定跳倉間距，將變形輸給結構的總能量轉化為彈性應變能、徐變消耗能、微裂耗散能和位移能釋放，總能量通過“抗”來吸收，通過“放”而耗散。在施工早期的跳倉階段，混凝土抗拉強度低，充分利用混凝土的結構位移（如彈性變形、徐變變形等）釋放混凝土的早期應力，即“先放”；後期的封倉階段混凝土的抗拉強度已經有所增長，充分利用混凝土的約束減小應變，即“後抗”，並通過封倉後及時做防水、回填土等措施，避免混凝土結構較長時間暴露在空氣中，使結構承受的收縮和溫差作用減到最小，進而達到控制混凝土裂縫的目的，同時也達到了保證防水質量、加快工程總體進度、降低工程成本的目的。

施工工藝

• 工藝流程

《超長超寬大體積混凝土結構裂縫控制施工工法》的施工工藝流程見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

分倉、分塊原則和跳倉施工的間隔時間

⒈分倉、分塊原則：根據結構情況，合理地把大面積（體積）地下結構分成若干塊，減少混凝土因為面積（體積）增大而增加的收縮應力裂縫。分倉、分塊應根據工程實際情況實施，分塊長度一般為35~ 45米。

⒉跳倉法施工間隔時間：在分倉、分塊澆築混凝土時，要嚴格控制相鄰兩塊混凝土澆灌時間，相鄰兩個倉位的混凝土澆築時間一般宜控制在7天以上，以減少混凝土收縮應力產生的裂縫。

分倉、分塊間距計算

分倉、分塊間距計算是運用地基上混凝土板的平均伸縮縫間距計算公式計算出不留伸縮縫的間距，也就是分倉、分塊間距。；式中L-後澆帶平均間距；E-混凝土早期彈性模量；H-底板厚度或板牆高度；C_x-地基或基礎水平阻力係數；a-混凝土線膨脹係數；T-互相約束結構的綜合降溫差，包括收縮當量溫差；ξ_pa-鋼筋混凝土的極限拉伸，（1~3.0）以10，根據養護條件、降溫速率、混凝土配合比有所不同。

操作要點

⒈混凝土澆築的順序安排，採取分層連續澆築，每層厚度為400毫米，確保混凝土無冷縫。

⒉分層澆築時，宜採用二次振搗工藝，排除混凝土內部多餘的氣泡，提高混凝土密實度。在混凝土澆築完畢後，對混凝土表面進行拍振，必要時抹去混凝土表面浮漿，實行二次抹壓，以減少混

凝土表面沉降收縮裂縫。

⒊混凝土振搗完成一段後，應及時用刮槓抹壓，以便混凝土表面的抹壓和收光，在初凝前，抹子拍壓三遍，搓成麻面，麻面紋路順直，一行壓一行且相互平行，以閉合收水裂縫。抹壓時堅持原漿抹壓，嚴禁灑乾水泥或乾水泥砂漿。

⒋混凝土的養護應保證在養護過程中其表面的溫度緩慢散失，以便控制混凝土的內表溫差，促進混凝土強度的正常發展及防止混凝土裂縫的發生。對於底板、頂板一般可採取一層塑膠布作為保溫保濕的養護覆蓋層；對於牆體一般採用掛麻袋澆水養護；對於體積較大的混凝土構件，可增加1~2層麻袋（草簾被），並根據混凝土內部與表面溫差及時調整麻袋或草簾被的覆蓋，養護時間不少於14天。

⒌跳倉段混凝土施工完畢7天后再展開封倉段混凝土的施工。

⒍對於有特殊要求的大型民用建築地下結構鋼筋混凝土宜採取溫度監測，為裂縫控制提供數據支持。

⒎混凝土溫度監測：混凝土測溫在混凝土起始澆築後2小時開始，在混凝土齡期1~7天期間每隔2小時測溫一次；在8~9天期間每隔6小時測溫一次，10~15天期間每隔12小時測溫一次，測溫持續時間不得少於15天。

⒏大體積混凝土坍落度要求：底板、樓板要求≤120±20毫米；牆柱要求≤160毫米。

⒐分倉施工縫要求：底板和地下室外牆採用支設模板（或快易收口鋼板網）共同使用，頂板採用支設模板（或快易收口鋼板網）。側牆水平施工縫採用止水鋼板和企口相結合的辦法；底板施工縫採用快易收口鋼板網；牆體施工縫可採用支設模板的方式。底板與側牆接茬部位採用止水鋼板，底板間施工縫止水鋼板凹面向上，便於此部位混凝土振搗密實，牆體施工縫止水鋼板凹面面向迎水面。側牆和牆體接茬混凝土應鑿毛。

材料設備

施工單位採用《超長超寬大體積混凝土結構裂縫控制施工工法》所需的材料、設備如下：

⒈主要材料和配合比選擇

⑴水泥：選用低熱水泥，如42.5級普通矽酸鹽水泥或礦渣矽酸鹽水泥。

⑵砂：選用中砂，級配良好，儘量選用細度模數在2.4-2.8的中粗砂，含泥量（重量比）≤2%，泥塊含量（重量比）≤0.5%。

⑶石子：選用質地堅硬、級配良好、不含雜質的碎石，石子粒徑選用5~25毫米或5~ 31.5毫米的石子，含泥量（重量比）≤1.0%，泥塊含量（重量比）≤0.5%，針片狀顆粒含量（重量比）≤15%。級配符合要求。

⑷粉煤灰：選用II級粉煤灰，在保證混凝土性能時減少水泥用量，以降低混凝土水化熱，減緩混凝土早期強度增長過快，利用混凝土60天后期強度。

⑸外加劑：選用緩凝型高效減水劑，減少混凝土用水量，改善混凝土的和易性。

⑹混凝土配合比選擇：採用泵送混凝土的砂率，一般選擇為35%~42%，水膠比不宜大於0.50；同時嚴格控制混凝土的坍落度，在滿足泵送要求的前提下，應儘量選擇較低坍落度，以減小混凝土的收縮變形。

⒉鋼筋工程主要機具設備：切割機、調直機、彎曲機、砂輪切割機、鋼筋鉤子、鋼筋刷子、撬棍、扳手、鋼捲尺和鋼筋連線機具設備等。

⒊模板工程主要機具設備：電鋸、電刨、壓刨、手鋸、錘子、鋼捲尺、電鑽和直角尺等。

⒋混凝土工程主要機具設備：混凝土泵車、振動器、料斗、3米串筒、鐵鍬、木抹子、鋁合金槓尺和標尺桿等。

⒌其他設備：塔吊、雷射經緯儀、水準儀、鋼捲尺、電子測溫儀和試驗檢測設備等。

質量控制

施工單位採用《超長超寬大體積混凝土結構裂縫控制施工工法》的質量控制要求如下：

⒈結構混凝土的強度等級必須符合設計要求。

⒉混凝土運輸、澆築及間歇的全部時間不應超過混凝土的初凝時間。

⒊混凝土澆築完畢後，應按施工技術方案及時採取養護措施。

⒋混凝土的外觀質量不得有嚴重的缺陷，不宜有一般缺陷。

⒌混凝土允許偏差符合表1要求。

表1 混凝土工程允許偏差及檢查方法表

混凝土工程允許偏差及檢查方法
項次	項	目	允許偏差值(毫米)	檢查方法
1	軸線位置	基礎	15	鋼尺量
		牆、梁	8
2	垂直度	層高≤5米	8	經緯儀或吊線、鋼尺量
		層高＞5米	10
3	標高	層高	±10	水準儀、鋼尺量
4	截面尺寸	基礎寬、高	±5	鋼尺量
		牆、梁寬、高	±3
5	表面平整度		3	2米靠尺、塞尺
6	角、線順直度		3	拉線、鋼尺量
7	保護層厚度	基礎	±5	鋼尺量
		梁、牆、板	+5、-3

安全措施

施工單位採用《超長超寬大體積混凝土結構裂縫控制施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

⒈施工現場的安全措施應符合國家及行業中關於施工用電、高空作業、雨雪天作業、混凝土泵送作業等相關要求。

⒉混凝土泵管應經常檢查，磨損嚴重的應及時更換，以防使用過程中突然爆烈傷人。

⒊泵管清洗時，端頭嚴禁對人，以防傷人。

⒋振動棒電機的導線應有足夠的長度，振搗時嚴禁用電源線拖拉振動器。振搗過程中操作人員必須穿戴絕緣手套。

⒌設備應經常保養，若出現故障，必須先關閉電源才可進行維修。

環保措施

施工單位採用《超長超寬大體積混凝土結構裂縫控制施工工法》的環保措施如下：

⒈施工現場設定混凝土泵車洗車池，減少泥土、灰塵污染，設定圍擋減少噪聲污染等。

⒉注重施工工程中對廢棄材料的收集與利用，降低施工成本，減少施工污染。

效益分析

• 社會效益

《超長超寬大體積混凝土結構裂縫控制施工工法》對大型地下結構施工在縮短工期、降低施工成本等方面具有一定效果，並有無需特殊設備，施工便捷等特點，降低了業主使用階段的安全隱患。

• 經濟效益

鋼筋混凝土取消了膨脹劑和基礎後澆帶，不摻加任何微膨脹劑和抗裂纖維，節約了措施費用，提前了後續工作的插入時間，縮短了整體工期，降低施工成本。藍色港灣工程等三項採用《超長超寬大體積混凝土結構裂縫控制施工工法》施工比原設計採用的常規方法施工節約成本約3324萬元。

註：施工費用以2007-2008年施工材料價格計算

套用實例

施工單位採用《超長超寬大體積混凝土結構裂縫控制施工工法》的套用實例如下：

⒈藍色港灣工程位於朝陽公園西北角，是集餐飲、休閒、娛樂為一體的綜合性商業項目，是中央商務核心區域CBD的重要組成部分，2008年沙灘排球在朝陽公園內舉辦，該工程也是2008年奧運會的重要配套項目。

該項目占地面積96319平方米，東西方向長384米，南北方向寬168米，東、南、北三面環水，距朝陽湖水面最小距離僅為6.2米，水面標高相當於建築物一1.0米。工程地下2層，地上2層，建築面積137624平方米，其中地下建築面積為77662平方米，建築物檐高9米。工程結構型式為框架結構，基礎形式為梁筏基礎，基礎埋深10.75米。底板厚430毫米，上反梁高900毫米，屬於“超長、超寬、超深水位下具有大體積性質基礎"。地下1層層高4米，頂板板厚度200和300毫米，夾層層高5米，頂板板厚度200毫米，地下室牆體厚度為400和800毫米，混凝土均為C30S8。

地下結構部分採用跳倉法施工工藝，基礎底板按照約40米的長度劃分出跳倉施工段，成“品”字形跳倉施工，跳倉段施工間隔期為1~2天，跳倉段與封倉段施工間隔期為7~10天，見圖2。其他部位隨基礎底板相應部位跳倉施工。

圖2 基礎底板混凝土跳倉、封倉分塊施工示意圖

該工程完成已有一年多，整個基礎底板、地下室牆體、頂板沒有出現貫通的、有害裂縫，達到了預期的質量目標。

⒉新興年代工程地下室結構施工

北京新興年代住宅小區工程，地處海淀區太平路36號院內，是一個大型的中高檔住宅群體項目，總建築面積20萬平方米，占地面積6萬平方米。該工程為住宅、配套及車庫工程，東西向長216米，南北寬128米，地下建築面積62000平方米，基礎底板厚度為400~450毫米，鋼筋混凝土剪力牆結構；地下車庫為框架結構，地下室工程屬於超長超寬混凝土結構。

地下結構工程採用跳倉法施工工藝，基礎底板按照約33米的長度劃分出跳倉施工段，成“品”字形跳倉施工，跳倉段與封倉段施工間隔期為8天。

工程施工完畢後，通過對整個地下室的觀察，整個基礎底板無滲漏點，無有害裂縫。

⒊長沙都市森林工程地下室結構施工

長沙都市森林住宅小區工程，由長沙國泰房地產開發有限公司開發建費，位於長沙市嶽麓區，是一個大型的中高檔住宅群體項目，總建築面積55萬平方米，占地面積17萬平方米，由中國新興建設開發總公司總承包施工。

該工程連體地下車庫和部分裙房，東西向長203米，南北寬219米，地下建築面積10萬平方米，基礎底板厚度為350~500毫米，基礎工程為超長超寬混凝土結構。地下一層，車庫為框架結構，其餘為鋼筋混凝土剪力牆結構。

地下結構工程採用跳倉法施工工藝，基礎底板按照約41米的長度劃分出跳倉施工段，成“品”字形跳倉施工，跳倉段與封倉段施工間隔期為7天。

工程施工完畢後，通過對整個地下室的觀察，整個基礎底板無滲漏點，無有害裂縫。

榮譽表彰

2009年10月19日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2009]162號”檔案發布《關於公布2007-2008年度國家級工法的通知》，《超長超寬大體積混凝土結構裂縫控制施工工法》被評定為2007-2008年度國家二級工法。