论文部分内容阅读
摘要：本论文简明阐述了取消后浇带采用跳仓法施工的优点，跳仓法施工的基本原理及其主要技术措施。中央公园广场项目地下砼结构工程整体施工时取消了“温度后浇带”和“沉降后浇带”优化施工方案，采用“跳仓法”有效的避免了后浇带留置带来的诸多问题，加快了施工进度，成功地解决了其超深的地下车库超长、超宽的大体积砼结构施工难题。
关键词：后浇带;施工缝;大体积砼;温度收缩应力;放与抗;差异沉降
跳仓施工法简称“跳仓法”，在《大体积砼施工规范》GB50496-2009第2.1.3款对其定义为“在大体积砼施工中将超长的砼块体分为若干小块体间隔施工，经过短期的应力释放再将若干小块体连成整体，依靠砼抗拉强度抵抗下一段的温度收缩应力的施工方法”。在《砼结构工程施工规范》GB50666-2011第8.3.11款规定“超长结构砼浇灌应符合下列规定，可留设施工缝分仓浇筑，分仓浇筑间隔时间不小于7d”。“跳仓法”是将后浇带改变为施工缝，不留伸缩缝，取消后浇带，两缝变一缝，克服了后浇带的缺点，简化施工工艺，即能保证施工质量又能加快施工进度。更是对超长大体积砼传统的“后浇带法”施工技术的改进和创新。
一、“跳仓施工法”的基本原理
对于大体积砼来说，解决温度收缩应力是主要技术问题，结构长度是影响温度应力的因素之一，且只在一定范围内对其影响较为显著，同时考虑到较小尺寸的分块浇筑比较大尺寸连续浇筑质量更易控制。为了减小温度应力取消伸缩缝可把温差分为两部分：在第一部分温差经历时间内把结构分段，每段的长度尽量小一些，并与施工缝结合起来可有效地减少温度收缩应力;在施工后期，再把多段浇筑成整体，再继续承受第二部分温差和收缩。两部分的温差和收缩应力叠加小于砼设计抗拉强度或约束应变小于砼的极限拉伸，这就是利用“后浇带”法控制裂缝并达到不设置永久性伸缩缝的原理。后浇带法或跳仓法的基本原理是相同的，取消后浇带采用“跳仓法”是后浇带法的进一步技术创新。“跳仓法”的原理就是基于目前在砼结构中，胶凝材料（水泥）水化放热速率较快，l～3d达到峰值，以后迅速下降，经过7～14d接近环境温度的特点。按照“分块规划、隔块施工、分层浇筑、整体成型”的原则，先将超长结构划分为若干仓，间隔施工，相邻仓砼间隔7-10天后连成整体，运用“放”的原则释放结构早期大量的温度收缩应力。另一方面通过严格的材料质量控制措施与完善的砼浇筑、养护措施，确保砼的浇筑质量，提高其抗拉强度，利用徐变减小收缩应力，整体封仓后，以砼本身的抗拉强度抵抗后期的收缩应力，整个过程“先放后抗”，最后“以抗为主”。
二.取消沉降后浇带的基本条件
由于主/裙楼的自重、地基地质条件、结构形式、建筑高度、基础埋深、工程桩的桩径、桩长不尽相同，在施工过程中将造成主、裙楼在垂直方向上的沉降有一定的差异，对于一个连续的基础底板，这种差异沉降将引起较大的剪力和弯矩，在一定条件下可能造成底板开裂，甚至更大的破坏，为此设置了沉降后浇带，即在施工阶段、主体结构封顶前，后浇带起到了释放差异沉降的作用。
较多工程实践证明，桩筏基础的差异沉降与基础的整体刚度有直接关系。若条件满足，采用“跳仓法”取消后浇带，以主、裙楼的设计桩基条件调节差异沉降，利用主、裙楼联体基础的整体刚度来减少差异沉降和控制相对差异沉降，就是以“抗”为主协调不同承载能力、不同荷载条件下基础差异沉降。根据工程地质或基础条件，主楼与裙楼或地下车库连成整体的基础，当设计满足下列规定时，可考虑取消沉降后浇带：主楼、裙房或地下车库的基础形式为桩筏，并经过计算最终相邻跨的差异沉降值在规范规定范围内（1/500）;基础埋深较深，且土质承载力高、压缩模数大，基础底的附加压力小于土的原生压力，各自的基础沉降量很小，差异沉降值远小于规范允许值;主楼基础采用桩基或复合地基，裙房或地下车库采用天然地基、独立柱基或复合地基，经计算最终相邻的差异沉降值在规范规定范围内。
三.跳仓法施工在工程中的应用
1.工程概况：该项目分为A、B地块，总建筑面积为223421平米。A地块总建筑面积176378㎡，地下四层，地上分为7个单体。B地块总建筑面积46631㎡，地下四层且与A地块地下通道连接，地上为住宅楼分为3个单体。A地块基础地下结构南北长210.5m、东西宽82.1m，按设计后浇带位置可划分10个区段，其在A1A2南侧及A7北侧设置东西向贯通沉降后浇带，其余为温度后浇带;B地块地下部分结构南北长77.5m、东西宽81.8m，按设计后浇带位置划分为5个区段，全部设置为沉降后浇带，如下图表
本工程结构形式为框-剪结构，桩筏基础，基础结构埋深-23.75m至-19.65m，抗浮设计水位-6.25m，抗渗设计水位-0.75m，基础底板厚度分别有2.0m、1.6m、1.4m、1.0m、0.8m和0.6m，砼强度等级为C35P10;地下外墙有600mm、500mm、400mm、300mm，砼强度等级为C35P10/P8;框架柱、剪力墙砼强度等级有C60、C50、C45;顶板板厚300mm、250mm，梁板砼强度等级为C35、C30。A地块（A9、A10区）基础采用筏板基础，CFG桩复合地基，地基处理后地基承载力特征值达到350kPa;A1A2区采用桩筏基础，桩长19.5m、桩径800mm、桩距2.4m、单桩承载力5600KN，桩端进砂砾持力层2.0m;A3→A8区域采用桩筏基础，最小桩长6.0m、桩距2.6m、桩径400mm（边桩600mm），单桩抗压承载力约360KN（边桩1300KN），筏板底持力层为⑥层粘土地基承载力特征值180kPa。B地块B2区域采用筏板基礎，采用CFG桩复合地基，地基处理后地基承载力特征值达到350kPa;其余部分采用桩筏板基础，筏板底持力层为⑥-⑦层粘土、细中砂地基承载力特征值180kPa。同时，根据其桩基静载试验最大加载值下对应沉降量最大仅为13.3mm。 2.跳仓法施工方案的确定及实施：本工程地基基础已采用砼（钢筋）灌注桩、CFG桩，底板持力层为天然粘土、细中砂地基，具有较高的承载力;桩筏基础的整体刚度和地基共同抗压，具有抗差异沉降的潜力。同时，结合中建八局已实施的较多成功案例，如上海金融广场、中京艺苑（梅兰芳大剧院）、蓝色港湾、居然大厦等工程。经施工单位（中建八局天津公司）提出，建设单位、勘察设计单位、监理单位协商后，特聘请专家组（杨嗣信、李国胜、孙振声、魏镜宇）经论证：本工程地基条件好，差异沉降小，可取消温度后浇带和沉降后浇带，采用跳仓法施工方案可行。
按当时基槽清理（桩头及桩间土）进度实际安排及设计后浇带的位置，将其按原设计后浇带位置分仓分段，取消后浇带采用跳仓法施工，同时相邻仓段砼间隔7d-10d后连成整体。A区划分为10个施工区，跳仓法施工顺序?→?→?→④→⑤→⑥→⑦→⑧;B区划分为5个施工区，跳仓法施工顺序①→②→③。每次浇筑的区域下图：
跳仓分块施工顺序图
2.1施工缝处理：跳仓施工缝处中埋钢板止水带，立面采用焊接成型的钢筋网片+钢丝网收口，浇筑后施工缝砼表面粗糙，不需凿毛，清洗后即可进行相邻仓砼浇筑，接缝处两次浇筑砼粘接紧密。
2.2商砼原材料质量控制：水泥选市建委备案的P.O 42.5低碱或普通硅酸盐水泥。粗骨料为5～40mm连续级配的机碎石或卵石，含泥量≤1%，针状和片状颗粒含量≤8%，泥块含量≤0.5%。砂用质地坚硬、级配良好的B类低碱活性中砂;其含泥量≤3%、细度模数在2.8～3.6之间、平均粒径为3.8mm、泥块含量≤1%、不得含有有机杂质，杜绝使用海砂。砼掺合料和外加剂选用在市建委备案厂家材料，外加剂带入砼的碱含量≤0.7kg/m3，氯离子含量0.02～0.20kg/m3，氨含量≤0.1%，游离甲醛≤0.5g/kg，总挥发性有机化合物（TVOC）≤200g/L，并要对砼放射性进行检测。减水剂采用符合国家标准《聚羧酸系高性能减水剂》JG/T223-2007的聚羧酸减水剂，C30～C35用量为1.8%，C40则控制1.9～2.2%。粉煤灰为符合国家标准的二级粉煤硝灰，CaO含量小于10%。砼所有原材料须进行碱含量和碱集料活性数据的检测，未经检测的材料禁止使用。
2.3砼配合比优化：大体积砼出现裂缝的主要原因有，砼温升阶段由内外温差导致的表面裂缝;由砼失去水分形成的收缩裂缝;由碱集料反应使大体积砼产生的裂缝，这三个方面的因素引起的裂缝必须在砼配合比设计时采取技术措施控制。配合比要经多次严格的试配后优选，并在实际生产中进行优选配合比的试拌，以满足砼的技术指标和施工要求。在确定配合比后，对该配合比的砼碱含量计算（包括各种原材料碱含量检测）和外加剂氯离子含量指标检测，要求氯离子含量≤0.06%、砼碱含量不大于3Kg/m3。按《砼质量控制标准》的要求，砼原材料质量允许偏差不应超过标准限值。砼不掺膨胀剂，底板和外墙采用60天强度评定。砼的凝结时间根据气温、运距、施工等要求进行调整砼的初凝及终凝时间，砼要具有良好的和易性，到场到面不得離析。初凝时间控制在10±2h，坍落度为18±2mm（泵送到浇筑面160±20mm）。最后确定砼配合比如下：
2.4砼浇筑及养护：砼进场浇筑时及时测量入模温度，及时调整拌合温度，控制砼的入模温度不高于30℃。筏板砼浇筑采用“斜面分层，一次到位”，控制仓内分层铺开面积，保证砼振捣密实，且不漏振;墙体和高度超1m粱采用分层浇筑，分层厚度不超过500mm。前后上下砼接茬严格控制在初凝时间内连续浇筑，不产生冷缝，砼全面须进行二次振捣，振捣棒应插入下层砼50mm左右，以提高砼密实度、握裹力、砼强度和抗渗性能，减少砼内部微裂缝。对砼表面要二次振捣提浆、分段二次抹面、多次压光、终凝前随裂随压后覆膜保水。筏板平立面压盖双层棉毡洒水降温养护、墙体带模淋水，依据测温结果控制棉毡层数和拆模时间，减小砼内表温差<25℃，防止砼裂缝，养护期14d。
四、结语
实践证明，“跳仓法”简化了施工工序，节约成本，缩短工期，提前完成了地下结构（±0.0）的计划节点目标。“两缝变一缝”提高了基础结构砼的整体性能，尤其提高了抗渗砼的防水性能、杜绝渗漏隐患;避免了后浇带长期不能封闭带来的漏雨渗水、安全防护盖板、独立支撑等安全难题;节省了后浇带二次支模浇筑、高强度等级的微膨胀砼、止水钢板或橡胶止水条/带、卷材防水附加层等材料成本;简化钢筋密集清理、两侧砼表面凿毛、砼垂直运输、浇筑养护等工序;提前对工程地下结构验收，避免因后浇带影响地下外墙防水、肥槽回填、砌筑工程、机电安装等交叉施工矛盾。可见，“跳仓法”对建筑工程施工质量、进度、环保、安全、经济等方面及社会带来的效益和意义是不可而语的。
参考文献：
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制“抗与放”的设计原理及其在“跳仓法”施工中的应用/王铁梦著.北京，中国建筑工业出版社，2006
[2]杨嗣信.从设置“永久伸缩缝”到“取消后浇带”.施工技术-技术园地.2014年12月2日
[3]《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009
[4]《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011
关键词：后浇带;施工缝;大体积砼;温度收缩应力;放与抗;差异沉降
跳仓施工法简称“跳仓法”，在《大体积砼施工规范》GB50496-2009第2.1.3款对其定义为“在大体积砼施工中将超长的砼块体分为若干小块体间隔施工，经过短期的应力释放再将若干小块体连成整体，依靠砼抗拉强度抵抗下一段的温度收缩应力的施工方法”。在《砼结构工程施工规范》GB50666-2011第8.3.11款规定“超长结构砼浇灌应符合下列规定，可留设施工缝分仓浇筑，分仓浇筑间隔时间不小于7d”。“跳仓法”是将后浇带改变为施工缝，不留伸缩缝，取消后浇带，两缝变一缝，克服了后浇带的缺点，简化施工工艺，即能保证施工质量又能加快施工进度。更是对超长大体积砼传统的“后浇带法”施工技术的改进和创新。
一、“跳仓施工法”的基本原理
对于大体积砼来说，解决温度收缩应力是主要技术问题，结构长度是影响温度应力的因素之一，且只在一定范围内对其影响较为显著，同时考虑到较小尺寸的分块浇筑比较大尺寸连续浇筑质量更易控制。为了减小温度应力取消伸缩缝可把温差分为两部分：在第一部分温差经历时间内把结构分段，每段的长度尽量小一些，并与施工缝结合起来可有效地减少温度收缩应力;在施工后期，再把多段浇筑成整体，再继续承受第二部分温差和收缩。两部分的温差和收缩应力叠加小于砼设计抗拉强度或约束应变小于砼的极限拉伸，这就是利用“后浇带”法控制裂缝并达到不设置永久性伸缩缝的原理。后浇带法或跳仓法的基本原理是相同的，取消后浇带采用“跳仓法”是后浇带法的进一步技术创新。“跳仓法”的原理就是基于目前在砼结构中，胶凝材料（水泥）水化放热速率较快，l～3d达到峰值，以后迅速下降，经过7～14d接近环境温度的特点。按照“分块规划、隔块施工、分层浇筑、整体成型”的原则，先将超长结构划分为若干仓，间隔施工，相邻仓砼间隔7-10天后连成整体，运用“放”的原则释放结构早期大量的温度收缩应力。另一方面通过严格的材料质量控制措施与完善的砼浇筑、养护措施，确保砼的浇筑质量，提高其抗拉强度，利用徐变减小收缩应力，整体封仓后，以砼本身的抗拉强度抵抗后期的收缩应力，整个过程“先放后抗”，最后“以抗为主”。
二.取消沉降后浇带的基本条件
由于主/裙楼的自重、地基地质条件、结构形式、建筑高度、基础埋深、工程桩的桩径、桩长不尽相同，在施工过程中将造成主、裙楼在垂直方向上的沉降有一定的差异，对于一个连续的基础底板，这种差异沉降将引起较大的剪力和弯矩，在一定条件下可能造成底板开裂，甚至更大的破坏，为此设置了沉降后浇带，即在施工阶段、主体结构封顶前，后浇带起到了释放差异沉降的作用。
较多工程实践证明，桩筏基础的差异沉降与基础的整体刚度有直接关系。若条件满足，采用“跳仓法”取消后浇带，以主、裙楼的设计桩基条件调节差异沉降，利用主、裙楼联体基础的整体刚度来减少差异沉降和控制相对差异沉降，就是以“抗”为主协调不同承载能力、不同荷载条件下基础差异沉降。根据工程地质或基础条件，主楼与裙楼或地下车库连成整体的基础，当设计满足下列规定时，可考虑取消沉降后浇带：主楼、裙房或地下车库的基础形式为桩筏，并经过计算最终相邻跨的差异沉降值在规范规定范围内（1/500）;基础埋深较深，且土质承载力高、压缩模数大，基础底的附加压力小于土的原生压力，各自的基础沉降量很小，差异沉降值远小于规范允许值;主楼基础采用桩基或复合地基，裙房或地下车库采用天然地基、独立柱基或复合地基，经计算最终相邻的差异沉降值在规范规定范围内。
三.跳仓法施工在工程中的应用
1.工程概况：该项目分为A、B地块，总建筑面积为223421平米。A地块总建筑面积176378㎡，地下四层，地上分为7个单体。B地块总建筑面积46631㎡，地下四层且与A地块地下通道连接，地上为住宅楼分为3个单体。A地块基础地下结构南北长210.5m、东西宽82.1m，按设计后浇带位置可划分10个区段，其在A1A2南侧及A7北侧设置东西向贯通沉降后浇带，其余为温度后浇带;B地块地下部分结构南北长77.5m、东西宽81.8m，按设计后浇带位置划分为5个区段，全部设置为沉降后浇带，如下图表
本工程结构形式为框-剪结构，桩筏基础，基础结构埋深-23.75m至-19.65m，抗浮设计水位-6.25m，抗渗设计水位-0.75m，基础底板厚度分别有2.0m、1.6m、1.4m、1.0m、0.8m和0.6m，砼强度等级为C35P10;地下外墙有600mm、500mm、400mm、300mm，砼强度等级为C35P10/P8;框架柱、剪力墙砼强度等级有C60、C50、C45;顶板板厚300mm、250mm，梁板砼强度等级为C35、C30。A地块（A9、A10区）基础采用筏板基础，CFG桩复合地基，地基处理后地基承载力特征值达到350kPa;A1A2区采用桩筏基础，桩长19.5m、桩径800mm、桩距2.4m、单桩承载力5600KN，桩端进砂砾持力层2.0m;A3→A8区域采用桩筏基础，最小桩长6.0m、桩距2.6m、桩径400mm（边桩600mm），单桩抗压承载力约360KN（边桩1300KN），筏板底持力层为⑥层粘土地基承载力特征值180kPa。B地块B2区域采用筏板基礎，采用CFG桩复合地基，地基处理后地基承载力特征值达到350kPa;其余部分采用桩筏板基础，筏板底持力层为⑥-⑦层粘土、细中砂地基承载力特征值180kPa。同时，根据其桩基静载试验最大加载值下对应沉降量最大仅为13.3mm。 2.跳仓法施工方案的确定及实施：本工程地基基础已采用砼（钢筋）灌注桩、CFG桩，底板持力层为天然粘土、细中砂地基，具有较高的承载力;桩筏基础的整体刚度和地基共同抗压，具有抗差异沉降的潜力。同时，结合中建八局已实施的较多成功案例，如上海金融广场、中京艺苑（梅兰芳大剧院）、蓝色港湾、居然大厦等工程。经施工单位（中建八局天津公司）提出，建设单位、勘察设计单位、监理单位协商后，特聘请专家组（杨嗣信、李国胜、孙振声、魏镜宇）经论证：本工程地基条件好，差异沉降小，可取消温度后浇带和沉降后浇带，采用跳仓法施工方案可行。
按当时基槽清理（桩头及桩间土）进度实际安排及设计后浇带的位置，将其按原设计后浇带位置分仓分段，取消后浇带采用跳仓法施工，同时相邻仓段砼间隔7d-10d后连成整体。A区划分为10个施工区，跳仓法施工顺序?→?→?→④→⑤→⑥→⑦→⑧;B区划分为5个施工区，跳仓法施工顺序①→②→③。每次浇筑的区域下图：
跳仓分块施工顺序图
- 施工技术要点控制：
2.1施工缝处理：跳仓施工缝处中埋钢板止水带，立面采用焊接成型的钢筋网片+钢丝网收口，浇筑后施工缝砼表面粗糙，不需凿毛，清洗后即可进行相邻仓砼浇筑，接缝处两次浇筑砼粘接紧密。
2.2商砼原材料质量控制：水泥选市建委备案的P.O 42.5低碱或普通硅酸盐水泥。粗骨料为5～40mm连续级配的机碎石或卵石，含泥量≤1%，针状和片状颗粒含量≤8%，泥块含量≤0.5%。砂用质地坚硬、级配良好的B类低碱活性中砂;其含泥量≤3%、细度模数在2.8～3.6之间、平均粒径为3.8mm、泥块含量≤1%、不得含有有机杂质，杜绝使用海砂。砼掺合料和外加剂选用在市建委备案厂家材料，外加剂带入砼的碱含量≤0.7kg/m3，氯离子含量0.02～0.20kg/m3，氨含量≤0.1%，游离甲醛≤0.5g/kg，总挥发性有机化合物（TVOC）≤200g/L，并要对砼放射性进行检测。减水剂采用符合国家标准《聚羧酸系高性能减水剂》JG/T223-2007的聚羧酸减水剂，C30～C35用量为1.8%，C40则控制1.9～2.2%。粉煤灰为符合国家标准的二级粉煤硝灰，CaO含量小于10%。砼所有原材料须进行碱含量和碱集料活性数据的检测，未经检测的材料禁止使用。
2.3砼配合比优化：大体积砼出现裂缝的主要原因有，砼温升阶段由内外温差导致的表面裂缝;由砼失去水分形成的收缩裂缝;由碱集料反应使大体积砼产生的裂缝，这三个方面的因素引起的裂缝必须在砼配合比设计时采取技术措施控制。配合比要经多次严格的试配后优选，并在实际生产中进行优选配合比的试拌，以满足砼的技术指标和施工要求。在确定配合比后，对该配合比的砼碱含量计算（包括各种原材料碱含量检测）和外加剂氯离子含量指标检测，要求氯离子含量≤0.06%、砼碱含量不大于3Kg/m3。按《砼质量控制标准》的要求，砼原材料质量允许偏差不应超过标准限值。砼不掺膨胀剂，底板和外墙采用60天强度评定。砼的凝结时间根据气温、运距、施工等要求进行调整砼的初凝及终凝时间，砼要具有良好的和易性，到场到面不得離析。初凝时间控制在10±2h，坍落度为18±2mm（泵送到浇筑面160±20mm）。最后确定砼配合比如下：
2.4砼浇筑及养护：砼进场浇筑时及时测量入模温度，及时调整拌合温度，控制砼的入模温度不高于30℃。筏板砼浇筑采用“斜面分层，一次到位”，控制仓内分层铺开面积，保证砼振捣密实，且不漏振;墙体和高度超1m粱采用分层浇筑，分层厚度不超过500mm。前后上下砼接茬严格控制在初凝时间内连续浇筑，不产生冷缝，砼全面须进行二次振捣，振捣棒应插入下层砼50mm左右，以提高砼密实度、握裹力、砼强度和抗渗性能，减少砼内部微裂缝。对砼表面要二次振捣提浆、分段二次抹面、多次压光、终凝前随裂随压后覆膜保水。筏板平立面压盖双层棉毡洒水降温养护、墙体带模淋水，依据测温结果控制棉毡层数和拆模时间，减小砼内表温差<25℃，防止砼裂缝，养护期14d。
四、结语
实践证明，“跳仓法”简化了施工工序，节约成本，缩短工期，提前完成了地下结构（±0.0）的计划节点目标。“两缝变一缝”提高了基础结构砼的整体性能，尤其提高了抗渗砼的防水性能、杜绝渗漏隐患;避免了后浇带长期不能封闭带来的漏雨渗水、安全防护盖板、独立支撑等安全难题;节省了后浇带二次支模浇筑、高强度等级的微膨胀砼、止水钢板或橡胶止水条/带、卷材防水附加层等材料成本;简化钢筋密集清理、两侧砼表面凿毛、砼垂直运输、浇筑养护等工序;提前对工程地下结构验收，避免因后浇带影响地下外墙防水、肥槽回填、砌筑工程、机电安装等交叉施工矛盾。可见，“跳仓法”对建筑工程施工质量、进度、环保、安全、经济等方面及社会带来的效益和意义是不可而语的。
参考文献：
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制“抗与放”的设计原理及其在“跳仓法”施工中的应用/王铁梦著.北京，中国建筑工业出版社，2006
[2]杨嗣信.从设置“永久伸缩缝”到“取消后浇带”.施工技术-技术园地.2014年12月2日
[3]《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009
[4]《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011