某超高層住宅梁式轉(zhuǎn)換層裂縫控制技術(shù)

黃靈俊，高俊峰，姬曉明，周建華，鄭 輝，唐 浩

(1.遠(yuǎn)洋國(guó)際建設(shè)有限公司，北京 100020； 2.深圳市樂(lè)安房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司，廣東 深圳 518000)

0 引言

對(duì)于高層住宅，可將首層設(shè)計(jì)為大開(kāi)間公共空間，通過(guò)轉(zhuǎn)換層支撐上部小開(kāi)間住宅單元。該設(shè)計(jì)方案在新加坡應(yīng)用較普遍，由于氣候潮濕，首層可作為公共空間使用，但新加坡將住宅層數(shù)限定在18層以?xún)?nèi)。高層住宅采用轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)方案時(shí)，對(duì)混凝土轉(zhuǎn)換梁抗剪承載力提出了較高要求，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基于混凝土轉(zhuǎn)換梁完好無(wú)損，因此，對(duì)轉(zhuǎn)換梁施工質(zhì)量提出了嚴(yán)格要求，確保施工質(zhì)量至關(guān)重要。本文以深圳遠(yuǎn)洋天著華府超高層住宅項(xiàng)目為依托，對(duì)混凝土配合比設(shè)計(jì)、原材料溫度控制、保溫保濕措施、測(cè)溫技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)管控等進(jìn)行詳細(xì)介紹，為類(lèi)似工程高強(qiáng)度、大體積混凝土轉(zhuǎn)換層施工提供參考。

1 工程概況

深圳遠(yuǎn)洋天著華府為超高層住宅項(xiàng)目，地上7棟塔樓，其中1棟為42層、2棟為46層、4棟為47層，建筑面積24萬(wàn)m2。各塔樓均在2層設(shè)置轉(zhuǎn)換層，將上部小開(kāi)間住宅單元荷載通過(guò)大跨度轉(zhuǎn)換梁和框架柱傳至基礎(chǔ)。各塔樓1層作為商鋪，2層作為公共空間。轉(zhuǎn)換梁截面尺寸多為1.2m×2.5m，最大截面尺寸為2.2m×2.5m，共217根。轉(zhuǎn)換梁內(nèi)未設(shè)置型鋼梁，為提高轉(zhuǎn)換梁抗剪承載力，采用C60高強(qiáng)自密實(shí)混凝土澆筑。

典型塔樓結(jié)構(gòu)平面布置如圖1所示。

圖1 典型塔樓結(jié)構(gòu)平面布置

2 施工重難點(diǎn)

2.1 轉(zhuǎn)換層模板支撐體系

由于轉(zhuǎn)換梁截面尺寸較大，因此，模板支撐體系架設(shè)是轉(zhuǎn)換層施工重點(diǎn)，須保證體系承載力與整體穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求。

2.2 鋼筋連接與綁扎

轉(zhuǎn)換梁和轉(zhuǎn)換柱配筋量大，主筋布置密集，梁柱、梁梁節(jié)點(diǎn)區(qū)域鋼筋交錯(cuò)復(fù)雜，鋼筋綁扎困難。角部2根主梁主筋彎折錨固伸入柱內(nèi)，柱主筋彎折錨固伸入梁內(nèi)，柱同一側(cè)面和梁上下端疊合鋼筋多達(dá)3～4層。因此，確保鋼筋布置與綁扎質(zhì)量是轉(zhuǎn)換層施工重點(diǎn)。

2.3 混凝土配合比設(shè)計(jì)、澆筑、養(yǎng)護(hù)與測(cè)溫

轉(zhuǎn)換梁截面尺寸較大，混凝土強(qiáng)度等級(jí)高達(dá)C60，屬于典型的高強(qiáng)度、大體積混凝土。為有效減小溫度應(yīng)力，避免出現(xiàn)溫差裂縫，一方面需進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)，并在攪拌過(guò)程中采取措施，以降低水化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量；另一方面需在施工環(huán)節(jié)采取有效保溫措施，以有效降低混凝土內(nèi)外溫差及混凝土表面與大氣環(huán)境溫差。因此，保證混凝土澆筑質(zhì)量、防止溫差裂縫的產(chǎn)生是轉(zhuǎn)換層施工重點(diǎn)，也是轉(zhuǎn)換層混凝土施工裂縫控制的核心。

3 模板支撐體系設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)換層模板支撐體系選用傳統(tǒng)扣件式鋼管腳手架，通過(guò)荷載計(jì)算和支撐體系受力分析，轉(zhuǎn)換層樓板支撐按縱橫向間距0.9m、步距1.5m布置，轉(zhuǎn)換梁支撐按縱向間距0.6m、橫向間距0.3m、步距0.75m布置。

為保證轉(zhuǎn)換層下樓板受力均勻，轉(zhuǎn)換梁下所有立桿下方按垂直于梁的方向鋪設(shè)[8。轉(zhuǎn)換層施工時(shí)，首先施工框架柱，然后施工梁、板，將梁、板支撐體系與已施工完成的結(jié)構(gòu)柱進(jìn)行可靠連接，以增加支撐體系整體穩(wěn)定性。典型轉(zhuǎn)換層單元支撐體系布置如圖2所示，轉(zhuǎn)換層下部支撐體系布置如圖3所示。

圖2 典型轉(zhuǎn)換層單元支撐體系布置

圖3 轉(zhuǎn)換層下部支撐體系布置

4 混凝土配合比設(shè)計(jì)

進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)考慮以下因素：①采用雙摻技術(shù)(摻加粉煤灰、礦粉)減少水泥用量，降低水化熱，改善混凝土和易性；②控制膠凝材料總用量；③需滿(mǎn)足強(qiáng)度、耐久性要求；④考慮鋼筋布置密集，為保證梁柱節(jié)點(diǎn)混凝土澆筑密實(shí)，選用粒徑5～20mm粗骨料，設(shè)計(jì)混凝土擴(kuò)展度為(650±50)mm。

摻加粉煤灰和礦粉可有效降低膠凝材料水化熱，降低混凝土絕對(duì)溫升，減小溫度應(yīng)力，進(jìn)而避免混凝土因溫度應(yīng)力過(guò)大而開(kāi)裂。

結(jié)合工程需求，經(jīng)試配，最終確定混凝土配合比為水∶水泥∶粉煤灰∶礦粉∶砂∶石∶減水劑=145∶373∶84∶100∶698∶960∶7.8(kg/m3)。

混凝土出機(jī)、30，60min擴(kuò)展度分別為680，660，640mm，初凝、終凝時(shí)間分別為10，12h，拌合物表觀密度2 381kg/m3，7，28d抗壓強(qiáng)度分別為55.5，71MPa。

5 混凝土施工質(zhì)量控制

5.1 澆筑前準(zhǔn)備工作

1)技術(shù)負(fù)責(zé)人針對(duì)轉(zhuǎn)換層實(shí)施方案，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管理人員及勞務(wù)人員進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)交底。

2)成立轉(zhuǎn)換層質(zhì)量管控小組，明確責(zé)任劃分。由1名管理人員在攪拌站監(jiān)督混凝土攪拌質(zhì)量，并管控發(fā)料速度；由1名管理人員在放料點(diǎn)檢查放料情況，測(cè)量擴(kuò)展度并制作試塊；由2名管理人員監(jiān)測(cè)混凝土澆筑、振搗質(zhì)量及模架受力、變形等。

3)混凝土澆筑前安排專(zhuān)人檢查攪拌站砂石儲(chǔ)備情況，檢查水泥是否在儲(chǔ)存罐內(nèi)冷卻至大氣溫度，以保證混凝土澆筑連續(xù)性。

4)控制施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土出罐溫度。

5)混凝土攪拌時(shí)間約為8min/車(chē)，根據(jù)路況合理配置車(chē)輛。

6)根據(jù)作業(yè)面面積配置相應(yīng)的塑料膜、麻袋等保溫材料。

5.2 混凝土澆筑

轉(zhuǎn)換層豎向構(gòu)件和水平構(gòu)件混凝土分開(kāi)澆筑，首先澆筑豎向墻柱結(jié)構(gòu)至轉(zhuǎn)換梁底1m，轉(zhuǎn)換梁鋼筋綁扎完成后澆筑水平結(jié)構(gòu)。

1)豎向構(gòu)件

豎向構(gòu)件澆筑高度為5.2m，粗骨料粒徑≤25mm，傾落高度限值≤6m，符合GB 50666—2011《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》有關(guān)要求，可保證混凝土澆筑時(shí)不離析?；炷翝仓瓿珊?，及時(shí)在墻柱模板上開(kāi)設(shè)300mm寬洞口，并將混凝土表面浮漿清除。

2)水平構(gòu)件

梁板澆筑時(shí)，以電梯井為中心，向平面2個(gè)方向均勻推進(jìn)，嚴(yán)格按方案要求進(jìn)行分層澆筑，不得在同一下料點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間下料，依靠混凝土自由流動(dòng)填充其他部位。分層澆筑一方面增加了混凝土部分工作面面積，有利于部分水化熱排出，另一方面有利于降低混凝土澆筑時(shí)的模板側(cè)壓力。

每個(gè)轉(zhuǎn)換層梁板混凝土澆筑量約為790m3，澆筑時(shí)間約為13h，配置2臺(tái)汽車(chē)泵進(jìn)行澆筑。

5.3 混凝土養(yǎng)護(hù)

為保證轉(zhuǎn)換梁混凝土內(nèi)外溫差及混凝土表面與大氣環(huán)境溫差≤20℃，轉(zhuǎn)換梁側(cè)模采用帶模養(yǎng)護(hù)，樓面覆蓋1層厚塑料膜及2層麻袋進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)。混凝土初凝后即板面封閉后10h覆蓋厚塑料膜，覆蓋前進(jìn)行人工二次收面壓漿，避免混凝土表面產(chǎn)生早期收縮裂縫。注意墻柱插筋部位，該處屬于塑料膜較難覆蓋區(qū)域，混凝土易失水收縮。因此，人工收面時(shí)需確保塑料膜覆蓋墻柱插筋部位，并確保塑料膜搭接寬度為200mm。混凝土終凝后在塑料膜上滿(mǎn)鋪2層麻袋，搭設(shè)長(zhǎng)度≥100mm。

5.4 混凝土測(cè)溫

通過(guò)測(cè)溫可了解混凝土內(nèi)部溫度分布情況，為保溫養(yǎng)護(hù)措施提供依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換梁混凝土內(nèi)外溫差及混凝土表面與大氣環(huán)境溫差≤20℃，避免混凝土因溫差過(guò)大而開(kāi)裂。在混凝土內(nèi)部埋設(shè)熱電阻溫度傳感器，通過(guò)測(cè)溫儀實(shí)時(shí)量測(cè)溫度。測(cè)溫元器件需按圖紙準(zhǔn)確布設(shè)，測(cè)溫導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)綁扎在單獨(dú)的鋼筋上，熱電阻溫度傳感器使用銅箔包覆，以免損壞?；炷脸跄箝_(kāi)始測(cè)溫，前72h測(cè)溫頻率為2h/次，72h后測(cè)溫頻率為6h/次，做好測(cè)溫記錄，及時(shí)分析測(cè)溫結(jié)果，以便調(diào)整養(yǎng)護(hù)時(shí)間，并采取相關(guān)措施。

在最大截面尺寸轉(zhuǎn)換梁中部沿高度方向布置1～3號(hào)測(cè)溫點(diǎn)，如圖4所示。測(cè)溫點(diǎn)溫度隨時(shí)間變化曲線(xiàn)如圖5所示，溫差隨時(shí)間變化曲線(xiàn)如圖6所示。由圖5，6可知，隨著時(shí)間的增加，各測(cè)溫點(diǎn)溫度先升高后降低；混凝土內(nèi)外溫差≤20℃。

圖4 測(cè)溫點(diǎn)沿梁高度方向布置

圖5 測(cè)溫點(diǎn)溫度隨時(shí)間變化曲線(xiàn)

圖6 溫差隨時(shí)間變化曲線(xiàn)

6 結(jié)語(yǔ)

1)通過(guò)應(yīng)用雙摻技術(shù)，可減少水泥用量，有效解決水化熱過(guò)大和混凝土收縮問(wèn)題，改善混凝土和易性，為控制溫度裂縫提供基礎(chǔ)條件。

2)通過(guò)降低原材料溫度，有效降低混凝土入模溫度，進(jìn)而有效降低混凝土表面與大氣環(huán)境溫差，以控制混凝土溫度裂縫。

3)通過(guò)混凝土保溫保濕養(yǎng)護(hù)，控制轉(zhuǎn)換梁混凝土內(nèi)外溫差及混凝土表面與大氣環(huán)境溫差≤20℃，避免混凝土開(kāi)裂。

4)根據(jù)混凝土溫度變化情況，確定攪拌站水泥儲(chǔ)存時(shí)間及保溫材料拆除時(shí)間，以控制混凝土施工質(zhì)量。