軟土地基上高標(biāo)準(zhǔn)廠房超大面積地坪關(guān)鍵施工技術(shù)*

上海建工七建集團(tuán)有限公司 上海 200050

1 工程概況

上海高端醫(yī)療影像設(shè)備生產(chǎn)及示范基地一期工程主要包括3 個(gè)單體：配套綜合樓、生產(chǎn)綜合大樓及綜合動(dòng)力站，總建筑面積120 850.23 m2。其中，生產(chǎn)綜合大樓主體建筑分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共3 段，呈凹形，其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為樁基承臺(tái)，地上為5層框架結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)高度為23.7 m，首層建筑面積共29 395 m2。

生產(chǎn)綜合大樓首層近3 萬(wàn)m2室內(nèi)地坪，具有無(wú)裂縫、高平整度、高耐磨度、高美觀度等高標(biāo)準(zhǔn)地坪質(zhì)量要求。按照工藝荷載及標(biāo)高要求地坪構(gòu)造分為A、B、C共3 類，自上而下構(gòu)造見(jiàn)表1。

地坪分類平面位置如圖1所示。

2 主要技術(shù)難點(diǎn)

本工程廠房建造在軟土地基上，其超大面積廠房地坪具有荷載與無(wú)裂縫、高平整度、高耐磨度、高美觀度等高標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量要求，一方面，地坪地基處理方法與構(gòu)造設(shè)計(jì)的合理性關(guān)系到地坪承載力與最終質(zhì)量的保證，包括樁基承臺(tái)、設(shè)備基礎(chǔ)周側(cè)軟硬交接部位的處理，均需采取針對(duì)性的措施，同時(shí)也關(guān)系到工程進(jìn)度的保證[1]。另一方面，針對(duì)大面積混凝土地坪如何合理分縫并采取分塊跳倉(cāng)澆筑方法，以避免不均勻沉降及有效控制混凝土整澆墊層與面層的裂縫，包括面層應(yīng)用激光抄平機(jī)械新技術(shù)，以確保其平整度都是該工程地坪施工的技術(shù)難點(diǎn)。

表1 生產(chǎn)綜合大樓地坪構(gòu)造分類表

圖1 地坪分類平面示意

3 關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 地基處理技術(shù)

目前，針對(duì)軟土地基地坪基礎(chǔ)的處理方法有素土強(qiáng)夯、加設(shè)地坪樁、設(shè)置架空樓板、換填夯實(shí)等多種形式，在施工速度、工程造價(jià)、處理效果上各有利弊，以下是針對(duì)各種地基處理方法的對(duì)比分析，如表2所示。

表2 地基處理方法綜合對(duì)比表[2-5]

結(jié)合本工程施工進(jìn)度緊張、工程造價(jià)控制嚴(yán)格的特點(diǎn)，通過(guò)綜合比選，確定采用換填夯實(shí)的方法進(jìn)行地基處理。

對(duì)于基礎(chǔ)換填的材料選擇，則結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)條件和設(shè)備機(jī)具等資源情況綜合確定。常用的回填材料主要有：素土、三七灰土、級(jí)配砂石回填。各種回填材料對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 回填材料綜合對(duì)比表

根據(jù)上述對(duì)比，結(jié)合施工質(zhì)量控制難易程度、地坪具有不同的荷載要求，初步確定采用三七灰土及級(jí)配砂石料作換填材料，具體選用還要根據(jù)施工的安排、氣候條件等具體情況予以確定。

地基土換填質(zhì)量將影響到換填層上混凝土整澆層的施工質(zhì)量。具體施工方案的確定如下[6]：

（a）根據(jù)換填面積大的特點(diǎn)，將整個(gè)場(chǎng)地劃分為7 個(gè)回填區(qū)域，每個(gè)區(qū)域回填主要分為2 次進(jìn)行，第1次回填為承臺(tái)、地梁放坡部位至自然地面標(biāo)高回填，大部分回填高度約為1.2 m；第2次換填為大面積回填，換填高度為自然地面標(biāo)高至設(shè)計(jì)回填土面標(biāo)高，為0.5～0.7 m。其中第1次回填為放坡三角形區(qū)域回填，回填高度大，回填面積小，采用蛙式打夯機(jī)配合回填。第2次回填為大面積回填，回填高度小，大面積采用壓路機(jī)壓實(shí)，局部柱腳、墻邊采用蛙式打夯機(jī)配合。

（b）根據(jù)天氣預(yù)報(bào)的情況，預(yù)見(jiàn)性地選擇針對(duì)每個(gè)分區(qū)的回填材料。若遇連續(xù)降雨時(shí)期，選擇不受雨水氣候影響的級(jí)配砂石，遇連續(xù)晴好天氣，則選擇壓實(shí)度容易控制、價(jià)格相對(duì)較低的三七灰土。針對(duì)不同的換填材料、不同的換填部位，采取不同的換填施工措施。

（c）利用上部結(jié)構(gòu)施工時(shí)間，創(chuàng)造較長(zhǎng)時(shí)間的換填層沉降穩(wěn)定期。本工程基礎(chǔ)換填完成時(shí)間約為2012年12月1日，換填層上鋼筋混凝土地坪施工時(shí)間為2013年6月，通過(guò)在換填層上設(shè)的厚100 mm的C20素混凝土基層，并按照不大于6 m×6 m地面留縫，利用近半年的時(shí)間使換填層自然沉降，達(dá)到減小后期換填層沉降的目的。

3.2 地坪分縫與分區(qū)跳倉(cāng)澆筑技術(shù)

《建筑地面設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50037—1996）中對(duì)混凝土地面結(jié)構(gòu)伸縮縫作出了規(guī)定：“室內(nèi)地面的水泥混凝土墊層，應(yīng)設(shè)置縱向縮縫和橫向縮縫，縱向縮縫間距不得大于6 m，橫向縮縫不得大于12 m?！睂?duì)于本工程整體混凝土地坪，如何進(jìn)行合理分塊施工，最大限度發(fā)揮激光整平機(jī)械的作用，通過(guò)實(shí)施跳倉(cāng)澆筑技術(shù)、澆筑方向和澆筑寬度是保證混凝土質(zhì)量的有效措施[7]；合理地進(jìn)行假縫切割，可以有效減小混凝土地坪受到的應(yīng)力影響等，都是大面積鋼筋混凝土整體地坪施工研究的重中之重。

根據(jù)本工程實(shí)際情況確定每不大于12 m設(shè)置一條縮縫（平頭縫），橫向縮縫、縱向縮縫不大于6 m，以廠房Ⅰ段區(qū)域地坪為例，如圖2所示，深色線條為縱向縮縫（平頭縫），淺色線條為切割假縫。根據(jù)本工程超大面積混凝土整體地面的特點(diǎn)以及混凝土澆筑時(shí)恰逢夏季高溫，通過(guò)試驗(yàn)確定在混凝土澆筑完成24 h后，即采用切割機(jī)在混凝土地面上切縫，切縫尺寸不大于6 m×6 m，切割寬度為5 mm，深度為50 mm。可以使混凝土地坪應(yīng)力較早得到釋放，避免規(guī)則有害裂縫的產(chǎn)生。

圖2 生產(chǎn)綜合大樓Ⅰ段地坪分縫、分塊、跳倉(cāng)澆筑施工平面示意

對(duì)于整體混凝土地面來(lái)說(shuō)，澆筑方向和澆筑寬度是保證混凝土質(zhì)量的有效措施，為此，結(jié)合設(shè)計(jì)中柱距特點(diǎn)，在澆筑地面混凝土?xí)r，按照柱距尺寸分別為11.5 m、10.5 m、8.4 m，做到分倉(cāng)寬度不大于12 m，沿長(zhǎng)度方向一次澆筑完成，便于分段施工和局部平整度的控制。

為更好地釋放混凝土的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，如此大規(guī)模的混凝土地坪，連續(xù)澆筑混凝土非常容易出現(xiàn)由混凝土應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。為此，在澆筑混凝土地坪時(shí)，按照跳倉(cāng)技術(shù)進(jìn)行澆筑，倉(cāng)寬不大于12 m，通過(guò)跳倉(cāng)澆筑混凝土，能有效釋放已澆筑混凝土的應(yīng)力，保證整體混凝土地面質(zhì)量。

設(shè)置假縫主要是便于混凝土整體澆筑，施工方便，易于控制平整度，地面整體性好。假縫采用切割方法，縫的寬度為5 mm，假縫采用本色油膏填塞，切割深度為50 mm。由于本工程地坪澆筑時(shí)間處于夏季，切縫時(shí)間控制在混凝土整澆層澆筑完24 h左右進(jìn)行。

3.3 設(shè)置防潮層兼滑移能量釋放層

由于地坪混凝土整澆面層與其基層混凝土墊層（厚100 mm素混凝土）均為混凝土，考慮到混凝土的各種應(yīng)力需要釋放，減小混凝土的外部約束，有效緩解上下層混凝土能量釋放過(guò)程中引起的應(yīng)力變化導(dǎo)致的混凝土裂縫出現(xiàn)，故在混凝土面層澆筑之前，在基層混凝土上表面滿鋪塑料薄膜（圖3），作為上層地坪防潮層的同時(shí)，最大限度地減小上下層間的相互滑動(dòng)阻力，將外約束最小化。同時(shí)，為解決地面混凝土與已有混凝土柱和砌體墻間的應(yīng)力釋放問(wèn)題，防止柱角、墻邊處面層開(kāi)裂，減小地面混凝土應(yīng)力在此的外部約束，在距離砌體墻邊、結(jié)構(gòu)柱四周設(shè)置一圈隔離層，隔離層采用厚10 mm聚苯板固定設(shè)置在墻柱邊。

圖3 基層上方鋪設(shè)防潮隔離層及保護(hù)層

3.4 激光整平機(jī)技術(shù)應(yīng)用

為確保地坪平整度優(yōu)于國(guó)家規(guī)范，達(dá)到2 mm/2 m質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，本工程采用美國(guó)SOMERO公司的SPX-D型大型激光整平機(jī)，其機(jī)身質(zhì)量為8.073 t，橫臂工作范圍為6.1 m，上部車(chē)架可以360°旋轉(zhuǎn)。針對(duì)本工程地坪鋼筋為雙層雙向鋼筋，激光整平機(jī)無(wú)法直接在鋼筋網(wǎng)片上行走，從而設(shè)計(jì)專用馬道，以保證設(shè)備作業(yè)條件與作業(yè)穩(wěn)定。

激光整平機(jī)作業(yè)前先安裝激光發(fā)射器，并預(yù)設(shè)接收器高度、調(diào)整好激光整平機(jī)作業(yè)高度，符合設(shè)計(jì)標(biāo)高；混凝土攤鋪達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)高后，及時(shí)檢查混凝土攤放標(biāo)高是否符合要求；然后進(jìn)行混凝土整平作業(yè)。邊角部位及激光整平機(jī)不能到達(dá)的部位，則結(jié)合手工整平刮尺刮平，整平完成后全面復(fù)檢完成面標(biāo)高，如圖4所示。

圖4 SPX-D型大型激光整平機(jī)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)

4 結(jié)語(yǔ)

高端醫(yī)療影像設(shè)備生產(chǎn)及示范基地（一期）工程自2012年10月進(jìn)行生產(chǎn)綜合大樓地坪方案設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)多次與設(shè)計(jì)方進(jìn)行方案論證評(píng)估，采用大面積換填工藝獲得設(shè)計(jì)人員和各方面專家的認(rèn)可，避免采用架空樓板、大面積地基加固（壓密注漿、水泥土攪拌樁、地坪樁等），在大幅度降低工程造價(jià)的同時(shí)，縮短了工期，較上述加固措施共節(jié)約工程造價(jià)約40%，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

通過(guò)對(duì)地基換填處理方案、地坪分區(qū)跳倉(cāng)澆筑、地面分縫、激光整平等方面的比較分析，確定了最佳施工方案與工藝技術(shù)要求，包括混凝土整澆層的混凝土配合比設(shè)計(jì)、耐磨面層施工工藝的優(yōu)化以及地坪養(yǎng)護(hù)與硬化劑處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一次成型的鋼筋混凝土超平耐磨地坪，全面達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝要求與工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)解決了以往類似廠房建筑大面積鋼筋混凝土地坪易出現(xiàn)裂縫、平整度差、采用涂料面層需要反復(fù)涂刷以及美觀不足的問(wèn)題。