跳仓法替代后浇带在大体积混凝土施工中的运用

章 谊

上海建工二建集团有限公司 上海 200090

大体积混凝土施工时水化热释放比较集中，内部升温快，内外温差大，极其容易产生混凝土裂缝。常见的解决措施是留设大量的后浇带，将结构划分成若干区域，从而减少裂缝的产生。

然而，后浇带的设置存在大量的弊端。以跳仓法施工代替后浇带能有效提高工程实施效率，减少工程质量隐患，并大大减少混凝土裂缝。根据不同的项目结构设计特点，结合可行性验算，对大体积混凝土结构进行合理的区域划分，并以跳仓施工代替后浇带的技术，在大体积混凝土中的运用前景十分广阔[1-4]。

1 工程概况

1.1 工程简介

背景项目位于上海市浦东新区，毗邻黄浦江。本工程由l栋17层大型甲级高层办公楼、 l栋6层高层办公附楼、 3层地下室及配套建筑等组成。主楼为核心筒加外框钢结构，附楼为钢结构形式。

以本工程超深基坑底板大体积混凝土施工作为“跳仓法施工替代后浇带”的研究背景。

1.2 地下室概况

本工程基坑面积6 447 m2，地下室周长312.6 m，基坑形状较规则。本项目共计3层地下室，层高5 m，最大挖深17.25 m。地下室底板普遍厚度1 000 mm，主楼核心筒区域底板厚度1 800 mm，配筋为4层双向φ25 mm@150 mm，混凝土为C35P8。地下室外墙厚度550 mm，混凝土等级为C35P8。地下室共设置2条后浇带，即1条沉降后浇带以及1条伸缩后浇带，将地下室底板划分成3个区域（图1）。

图1 地下室底板平面

1.3 大体积混凝土概况

根据相关规范，本工程地下室底板均属于大体积混凝土的范畴。大体积混凝土施工时水化热释放比较集中，内部升温快，内外温差大，极其容易产生混凝土裂缝。

2 工程难、特点

1）工程为大型甲级高层商办楼，工程质量要求极高，杜绝出现贯彻裂缝，严格控制表层裂缝。

2）工程工期较紧，整个地下室施工计划5个月内完成，且大底板施工时间为盛夏，特殊季节施工难度大，混凝土浇筑质量要求高。

3）工程地下室底板厚度1 000、1 800 mm，大体积混凝土施工裂缝控制要求高。

4）工程场地十分狭小，地下室边界与规划用地红线最近距离为2 m，上部结构施工时必须利用地下室顶板作为临时行车道路，对地下室顶板的施工质量考验大，且加固要求高。

3 设计方案对比分析及选择

3.1 设计方案

3.1.1 设计方案简介

为减少地下室结构施工过程中的混凝土裂缝，本工程地下室结构板共设置1条沉降后浇带、1条伸缩后浇带；墙板上设置2条竖向后浇带并延伸至地下室顶板。后浇带宽度为1 m，中部设置2条通长钢板止水带及膨润土止水条。底板后浇底部加设1道通长中埋式止水带（图2、图3）。

图2 基础底板后浇带构造

图3 地下室外墙后浇带构造

伸缩后浇带2个月后采用强度高一级配微膨胀混凝土封闭，沉降后浇带待主体结构完毕后且基本沉降稳定方可进行封闭。

3.1.2 后浇带施工隐患

1）影响顶板交通运输。本工程场地十分狭小，上部结构施工时需利用地下室顶板作为运输通道。而后浇带的设置使顶板不能形成整体，后浇带处加固难度大，存在较大的安全隐患。

2）后浇带垃圾清运困难。设置后浇带将会贯穿整个项目的始终，不可避免地会有各类垃圾污染后浇带区域，而此处钢筋密集，构造复杂，清理工作十分困难。

3）钢筋变形后修复困难。本工程后浇带宽度1 m，经历整个主体结构施工后，密集的钢筋网必将会造成极大的破坏，在狭小的空间内钢筋修复工作极为困难。

4）施工缝多，易漏水。后浇带处封闭施工，若处理不好则形成冷缝，给防水造成很大困难。

3.2 设计方案优化

3.2.1 跳仓法施工原理简介

跳仓法施工是指将结构划分为若干区域，结合混凝土材料特性，在每一区域施工完成后，给予其一定时间充分释放内应力，待该部分结构基本处于稳定状态后，再施工其余区域，从而有效控制裂缝的产生。在实际施工中，为节省工期，可间隔区域同时施工，即为跳仓。

3.2.2 跳仓法运用的可行性分析

1）工程为地下3层，单层施工面积约6 447 m2，分3个施工作业区段，利用栈桥配合机械施工，有足够的施工空间。

2）工程场地十分狭小，基坑边线与用地红线之间的距离最近仅2 m，上部结构施工时需利用地下室顶板作为材料堆场及交通运输的通道，跳仓法施工则避免了留置后浇带造成的结构不能早日形成整体的问题，从而有利于总体施工部署。

3）工程地下室底板为大体积混凝土，根据总体施工部署，将其划分为3个施工区域，每一个区域施工完成后，间隔10 d时间，让其充分完成内应力释放，待基本处于稳定状态后，再完成其他区域施工，从而有效减少大体积混凝土施工中裂缝的产生。

3.2.3 计算分析

1）沉降后浇带计算分析。本工程采用岩土工程专业有限元软件Plaxis，对差异沉降进行验算。通过对基坑典型条带进行剖面简化，建立平面应变有限元模型进行数值模拟计算。模型侧向边界设为地下连续墙后4倍开挖深度处，底部边界设为坑底4倍开挖深度处。上部楼层质量近似采用18 kPa/层的均布荷载进行模拟。计算结果表明：相邻桩基差异沉降为10.58 mm，小于规定限值26 mm，即沉降后浇带可取消。

2）伸缩后浇带计算分析。本工程采用大型商业有限元软件Ansys对混凝土浇筑温度场进行求解。由于底板混凝土厚度远小于长度和宽度，因此可简化为单向传导的热力学模型。由上到下，依次建立钢筋混凝土、垫层、下方土体单元，混凝土厚度偏安全的按底板厚1.8 m考虑。空气、土壤温度取24 ℃，空气热交换系数取11.93，混凝土入模温度取30 ℃。经计算，7 d内截面中部最高温度为50.2 ℃，在浇筑77 h后达到。

① 最大拉应力计算：计算得到的最大拉应力为0.22 MPa，在混凝土浇筑7 d后达到，小于C35混凝土2.2 MPa的抗拉强度，满足抗裂条件。

② 最小裂缝间距计算：经验算，跳仓块允许长度（计算时考虑10 K的夏季昼夜温差）可以达到84.99 m，本工程取75.64 m是满足抗裂要求的。

③ 合拢长度验算：经验算，底板的最大合拢长度为132.65 m，大于本工程合拢长度81.4 m，满足抗裂要求。

3.2.4 跳仓法施工技术优势分析

1）运用跳仓法施工，后浇带变为施工缝，两侧混凝土结合更加紧密，处理更加简单。

2）运用跳仓法施工，在控制配合比及浇筑质量的前提下，能尽量减小混凝土浇筑中的温差，减少因收缩而产生的裂缝，从而减少渗漏隐患。

3）运用跳仓法施工避免了留置后浇带造成的结构不能早日形成整体的问题，尤其在场地狭小等需利用地下室底板作为材料堆场或交通运输通道的项目中，跳仓法施工有利于总体施工部署。

4）运用跳仓法施工避免了留置后浇带时下部大量的排架模板支撑体系，在节省施工空间的同时，也能节约较大的成本。

5）跳仓法施工将施工区域划分为若干小块间隔施工，不仅给先行浇筑区域充足的应力释放时间，而且能大大提高施工效率，节省工期。

4 跳仓法施工技术措施

4.1 混凝土及原材料技术要求

本工程大体积混凝土采用C 3 5 P 8 级预拌混凝土，采用混凝土60 d强度作为指标；坍落度宜控制在140 mm±30 mm；拌和水用量不宜大于155 kg/m3；粉煤灰掺量30%；矿渣粉掺量20%；砂率宜为38%～42%，设计为40%；细骨料采用中粗砂，细度模数在2.3以上；粗骨料宜选用粒径5～25 mm石子。

4.2 施工缝留置与构造

本工程结构板及侧墙的施工缝在原设计图纸中的后浇带位置附近，尽量选择结构变化不大且受力较小的部分，结合实际施工情况进行微调。

同时，施工缝留置时，在先行施工区域设置止水钢板以避免施工缝处的渗漏水情况，中层板施工缝拟采用快易口做法将先后浇筑的混凝土分隔。

4.3 混凝土浇筑

本工程地下室底板大体积混凝土需严格按照400 mm一层分层浇筑。大底板施工时正处于盛夏，混凝土很容易失水，严禁施工过程中向混凝土中加水，同时与泵站及时沟通混凝土进场时间，避免出现冷缝现象。混凝土浇筑时严格控制振捣质量，严禁少振、漏振现象的产生。

4.4 混凝土养护

根据混凝土材料特性，浇筑完成后的72 h是混凝土温度应力释放的集中时间，内部升温快，内外温差过大即会产生大量裂缝。因此必须采取措施对混凝土表面进行保温处理。

经计算，本工程大体积混凝土施工保温层采用2层气泡薄膜＋1层土工织物，在塑料薄膜、土工织物覆盖的综合条件下，保温保湿，降低混凝土内外部温差，有效控制裂缝的产生。另外，施工过程中对混凝土内部进行测温处理，随时观察温度变化情况。

5 裂缝控制注意事项

1）混凝土施工前，制定材料配比方案，严格控制混凝土的水灰比及混凝土单位用水量。

2）合理设置施工缝，混凝土结构分区设置尽量大小均匀，且多设施工缝。

3）混凝土严格按照既定方案分层浇筑，同时控制好振捣质量。

4）注意混凝土浇筑完成后的养护措施，尤其在大体积混凝土施工过程中，需及时进行保温覆盖，减少温度裂缝。

5）对大体积混凝土需进行内部温度监测，随时了解混凝土内部温度变化情况以及内外温差。

6 结语

本文详细阐述了在大体积混凝土结构中，以跳仓法施工替代后浇带的做法。跳仓法施工替代后浇带能有效地提高工程实施效率，减少工程质量隐患，大大减少了混凝土裂缝。

同时，跳仓施工解决了后浇带留置导致地下室顶板不能形成整体的难题，有利于场地狭小的工程项目施工中的场地布置。

整体而言，跳仓施工解决了后浇带留置产生的诸多质量和安全问题，在经过科学合理的验算后，在本工程中得到了很好的运用，为其他同类存在大体积混凝土以及场地狭小的工程施工提供了理论和实践依据。