大型地下室混凝土施工技術(shù)

    1．工程概況

    江蘇省東臺市人民醫(yī)院住院大樓工程由東南大學(xué)建筑設(shè)計研究院設(shè)計，地下一層，地上十八層，框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。該工程的加速機房位于地下室的西南角，建筑面積356.8m²，基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土灌注樁承臺，加速機房的鋼筋混凝土底板厚500，抗輻射混凝土墻及頂板厚度達2.5m，混凝土標(biāo)號為C50，抗?jié)B等級為S8，配筋為Φ32的粗直徑鋼筋，混凝土澆筑量達1350m³。根據(jù)抗輻射混凝土的要求，混凝土墻及頂板必須一次性連續(xù)澆筑，不得留設(shè)水平施工縫。因此，該抗輻射混凝土的施工應(yīng)著重解決模板、大體積混凝土施工、粗鋼筋等強度滾軋直螺紋的連接等技術(shù)問題。

    2．模板對拉螺栓計算

    2.1  砼側(cè)壓力
    標(biāo)準(zhǔn)值    F1=0.22γct0β1β2V1/2
    β1——外加劑影響修正系數(shù)，摻有緩凝作用外加劑時取1.2
    β2——混凝土坍落度影響修正系數(shù)，當(dāng)坍落度為110—150mm時取1.15
    砼澆筑速度    V=2米/h
    > 施工時平均氣溫T=5℃，則混凝土t0= 10℃
    F1=0.22×25×10×1.2×1.15×21/2=107.34KN/m2
    （當(dāng)V=4米/h時   F1=151.8KN/m²）
    F2=γc×H=25×4.5=112.5KN/m²
    （H—混凝土側(cè)壓力計算位置至新澆筑混凝土頂?shù)目偢叨热=4.5m）
    F1   F2二者取較小值，
    當(dāng)V=2米/h時，取F1=107.34KN/m²
    當(dāng)V=4米/h時，取F2=112.5KN/m²
    設(shè)計值，F(xiàn)=F2×分項系數(shù)×折減系數(shù)
            =112.5×1.2×0.85=114.75KN/m²

    2.2  傾倒砼時產(chǎn)生的水平荷載2KN/m²
    荷載設(shè)計值為2×1.4×0.85=2.40KN/m²

    2.3  荷載組合    F=114.75+2.4=117.15KN/m²

    2.4  對拉止水螺栓的應(yīng)力計算：
    采用φ16mm的對拉止水螺栓，縱橫向間距均為450mm，φ16mm截面面積A=144mm²，
    N=F×橫間距×縱間距
    N=117.15×0.45×0.45=23.72KN
    σ=N/A=23720N/144mm2=164.72N/mm2<170N/mm²，符合要求。

    3．地下室防輻射砼頂板（2500厚）模板支撐計算

    3.1 荷載設(shè)計值
    模板自重   1.1×1.2=1.32KN/m2
    砼自重   24×2.5×1.2=72KN/m2
    鋼筋自重   2.5×1.1×1.2=3.3KN/m2
    施工人員及設(shè)備荷載  2.5×1.4=3.5KN/m2
    傾倒砼時產(chǎn)生的荷載  4×1.4=5.6KN/m2
    振搗砼時產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值對水平面模板采用2×1.4=2.8KN/m2
    計算荷載總計：1.32+72+3.3+3.5+5.6+2.8=88.52KN/m2，取90KN/m2。

    3.2 平臺板底模板支承
    (1)橫向支承
    板底橫桿采用Φ48×3.5鋼管，間距為400mm，
    則每邊橫桿承受荷載為90×0.4=36KN/m
    連續(xù)梁最大彎距    M=0.105×36×0.42=0.585KN·m  
    支座R=ql=36×0.4=14.4KN
    Φ48×3.5鋼管慣性矩Ix=12.19cm4，抵抗矩Wx=5.08cm3
    E=2.06×105N/mm2
    強度驗算：σ=115N/mm2<200N/mm2
    剛度驗算：ω=0.677
               ≈0.24mm    (2)垂直支撐（立桿）
    采用縱橫向距400mm的φ48×3.5鋼管作垂直支撐。
    根據(jù)資料表明：φ48×3.5鋼管，橫桿步距1000mm時，扣件對接可承受35.7KN>R=14.4KN，故縱橫400mm的間距滿足要求。
    扣件連接時，一個扣件能承受抗滑移力8KN,故必須在連接扣件下部緊靠加一個扣件，采用雙扣件抗滑移，2×8KN=16KN>14.4KN，滿足要求。

    4. 大體積砼施工

    4.1  原材料：

    4.1.1  水泥選用水化熱低，凝結(jié)時間長，耐熱性能好，適宜大體積砼的525#礦渣水泥，因為礦渣水泥比普硅水泥降低水化熱約30%左右。

    4.1.2  摻入特密斯TMS-F型(粉)復(fù)合高效防水劑。特密斯TMS-F型(粉)復(fù)合高效防水劑對新拌砼具有很好的保坍作用，減水率達20%，與普通砼相比較，摻有特密斯TMS-F型(粉)復(fù)合高效防水劑的砼，28d抗壓強度可提高30~65%，且后期強度性能穩(wěn)定，在保證相同強度的前提下，除內(nèi)摻替代的部分水泥外，還可節(jié)省水泥用量20%，根據(jù)有關(guān)大體積砼工程實例資料表明，單方水泥每減少10kg，水化熱可降低10℃以上，因此，減少水泥用量，降低砼內(nèi)部溫度的有力措施之一，特密斯TMS-F型(粉)復(fù)合高效防水劑的水化作用，使得砼在早期產(chǎn)生大量鈣礬石，砼產(chǎn)生微膨脹，從而補償了砼的收縮，增加砼的抗裂能力；此外，特密斯TMS-F型(粉)復(fù)合高效防水劑還具有早期水化熱低，高耐久性、粘結(jié)力、防凍能力強等優(yōu)點。

    4.1.3  細骨料選用粗、中砂，含泥量<3%。碎石選用最大粒不超過25mm連續(xù)級配的優(yōu)等品，含泥量<1%。

    4.1.4  水采用深井水，并在水中加入冰塊。

    4.2  砼配合比
    該抗輻射砼施工，采用現(xiàn)場攪拌，泵送砼。抗輻射砼標(biāo)號為C50，抗?jié)B等級為S8，坍落度14~16cm，砂率為38%，委托江蘇省建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心試驗，砼配合比為水泥：特密斯TMS-F型(粉)復(fù)合高效防水劑：水：砂：石=1：0.05：0.355：1.39：2.29，施工過程根據(jù)天氣情況，測定砂、石含水率，及時調(diào)整配合比。

    4.3  砼澆筑

    4.3.1  砼泵管上覆蓋草包，經(jīng)常噴水保持濕潤，以減少砼拌合物因運輸而造成的溫度升高。

    4.3.2  采用“分段定點下料，一個坡度，薄層澆筑，循序漸進，一次到頂”的澆筑方案，振搗時布置三道振動棒，第一道至砼坡頂，第二道在砼斜坡中間，第三道在砼坡腳。三道相互配合，保證覆蓋整個坡面，確保不漏振，隨著砼澆筑工作的向前推進，振動棒也相應(yīng)跟上，以確保整個高度砼的質(zhì)量。

    4.3.3  經(jīng)征得設(shè)計單位及設(shè)備廠家的同意，頂板2.5m厚砼分為兩層間隔澆筑，第一層1.5m厚與砼墻板一起澆筑，第二層為1.0m厚，以減少結(jié)構(gòu)尺寸，減輕內(nèi)外約束，利于散熱，降低最高溫升。
    （1）為了加強分層間歇澆筑層間的結(jié)合，插入Φ16鋼筋，伸入上下層砼600mm，間距400mm，成“梅花形”布置。
    （2）為了保證每個澆筑層上下均有溫度筋，在上下層砼中設(shè)置φ10@150的雙向鋼筋網(wǎng)片，這樣，又提高砼表面的抗拉能力。
    （3）分層的時間間隔既要有利于散熱，防止新澆砼引起下層砼表面溫度驟降，又要考慮下層對上層的約束，以下層砼表面溫度與新澆筑砼的澆筑溫度之差不超過10℃為宜。

    4.3.4  采用二次振搗的方法，增加砼的密實和均勻性。

    4.3.5  新澆筑的砼大坡面接近側(cè)模時，改變砼的澆筑方向，由側(cè)邊模板處往回澆筑，與原斜坡相交，形成一個集水坑，用軟軸泵及時將水排出。

    4.4  大體積砼溫度監(jiān)控

    4.4.1  測溫點布置：
    垂直方向：在距砼表面10cm以及砼中間部位分別布置三個測溫點。水平方向：分別在距邊緣1m和中間部位布置。

    4.4.2  測溫工具的選用：采用JDC-2型便攜式建筑電子測溫儀。

    4.4.3  測溫線布置：用鋼筋將測溫線固定好，傳感器距離鋼筋端部10cm，不得與鋼筋接觸，將鋼筋另一端與上層鋼筋固定好以后，將引出線收成一束，穿入管中，固定在橫向鋼筋下引出，以免澆筑時受到損傷。

    4.4.4  測溫制度：在砼升溫保持階段，2-3h測溫一次，在溫度下降階段，4-8小時測溫一次。

    4.4.5  大體積砼溫度控制參數(shù):
    （1）砼的澆筑溫度不得超過28℃。
    （2）砼內(nèi)部與表面的溫度之差不得超過25℃，砼的溫度驟降不得超過10℃。

    4.4.6  大體積砼在養(yǎng)護期間的溫度控制
    （1）大體積砼澆筑完畢后，待其收水后，在頂板的表面覆蓋塑料薄漠，和兩層濕草簾。在外側(cè)的鋼模板表面覆蓋，一層薄膜和兩層草簾，內(nèi)側(cè)面的鋼模板上覆蓋兩層草簾，并將加速機房的門洞封堵，以防散熱過快。
    （2）根據(jù)監(jiān)控結(jié)果，如果砼內(nèi)部升溫較快，表面保溫效果不好，砼內(nèi)部與表面溫度之差有可能超過控制值時，及時增加保溫層厚度。
    （3）當(dāng)晝夜溫差較大或天氣預(yù)報有暴雨襲擊時，現(xiàn)場準(zhǔn)備足夠的保溫材料，并根據(jù)氣溫變化趨勢以及砼內(nèi)部溫度監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整保溫層厚度。
    （4）當(dāng)砼內(nèi)部與表面溫度之差不超過20℃，且砼表面與環(huán)境溫度之差也不超過20℃時，逐層拆除保溫層，當(dāng)砼內(nèi)部與環(huán)境溫度之差接近內(nèi)部與表面溫差控制值時，則全部撤掉保溫層。

    5．鋼筋等強度滾軋直螺紋連接技術(shù)
    鋼筋等強度滾直螺紋接頭是一種采用滾壓輪直接將帶肋鋼筋頭部滾軋成直螺紋，通過直螺紋連接套把兩根鋼筋連接成一體，達到接頭與被連接鋼筋等強度的接頭，是鋼筋機械連接接頭中強度等級最高的接頭之一，它具有接頭強度高，延性好，質(zhì)量穩(wěn)定，連接方便，適應(yīng)性強，便于檢測等諸多優(yōu)點，是一種鋼筋連接的新技術(shù)，適應(yīng)于直徑為16mm~40mm同徑或異徑的Ⅱ~Ⅲ級鋼筋連接。該接頭還具有不鐓粗、不去肋、無切削，一次成型，速度快和成本低等更多的優(yōu)點，本工程Φ32鋼筋采用等強度滾軋直螺紋連接接頭。

    5.1  連接套

    5.1.1  連接套由生產(chǎn)廠家預(yù)先制作，每個套筒均必須經(jīng)量規(guī)自檢合格。

    5.1.2  連接套進場時提供產(chǎn)品合格證，并經(jīng)施工單位、監(jiān)理單位進行復(fù)檢。

    5.1.3  連接套不得有嚴重銹蝕，油脂等影響砼質(zhì)量的缺陷或雜物。

    5.1.4  連接套螺紋及精度不得低于6級，表面粗糙度不得低于6.3，連接套的外徑和長度尺寸允許偏差均為±0.5mm，連接套表面應(yīng)有明顯的規(guī)格標(biāo)記。

    5.1.5  根據(jù)施工的實際需要，直螺紋接頭可設(shè)計成其它形狀，如異徑接頭，可調(diào)接頭等。

    5.2  施工準(zhǔn)備

    5.2.1  凡參與接頭施工的操作人員，技術(shù)管理和質(zhì)量管理人員均應(yīng)進行技術(shù)培訓(xùn)，設(shè)備操作人員均須經(jīng)考核合格后持證上崗。

    5.2.2  鋼筋切口端面必須與鋼筋軸線垂直，不得有馬蹄形或翹曲，采用砂輪片切割機切斷。

    5.3  鋼筋直螺紋加工

    5.3.1  必須使用合格滾絲機加工鋼筋端頭螺紋。螺紋的牙形、螺距等必須與連接套牙形、螺距一致，且經(jīng)配套的量規(guī)檢測合格，螺紋量規(guī)精度應(yīng)符合5f要求。

    5.3.2  加工鋼筋端頭的螺紋時，采用水溶性潤滑液，不得使用油性潤滑液。

    5.3.3  操作人員必須按照要求逐個檢查鋼筋端頭螺紋的外觀質(zhì)量。 

    5.3.4  經(jīng)自檢合格的鋼筋端頭螺紋，監(jiān)理單位對每種規(guī)格加工批量隨機抽檢10%，且不少于10個，如有一個端頭螺紋不合格，則對該批加工批逐個檢查，不合格的端頭螺紋必須重新加工經(jīng)再次檢驗合格方可使用，并填寫鋼筋直螺紋加工檢驗記錄。

    5.3.5  對已檢驗合格的端頭螺紋加以保護。鋼筋端頭螺紋戴上保護帽，并接規(guī)格分類堆放整齊待用。

    5.4  鋼筋連接

    5.4.1  連接鋼筋時，鋼筋規(guī)格和連接套的規(guī)格必須一致，并確保鋼筋和連接套的絲扣干凈完好無損。

    5.4.2  當(dāng)采用預(yù)埋接頭時，連接套的位置、規(guī)格和數(shù)量必須符合設(shè)計要求，帶連接套的鋼筋必須固定牢，連接的外露端加設(shè)密封蓋。

    5.4.3  連接鋼筋時用普通扳手擰緊，外露有效絲扣牙數(shù)在3牙以內(nèi)，并做好擰緊標(biāo)記。

    5.5  檢驗與驗收

    5.5.1  由提供直螺紋連接技術(shù)單位的提供檢驗報告。

    5.5.2  檢查連接套出廠合格證和連接套原材料質(zhì)量保證書。

    5.5.3  檢查鋼筋連接開始前及施工過程中，對每批進場鋼筋和接頭進行以下性能檢驗
    （1）鋼筋母材進行抗拉強度試驗
    （2）鋼筋接頭試件數(shù)量不少于三根
    （3）三根接頭試件的抗拉強度必須滿足強度要求

    5.5.4  按接頭數(shù)量的5%抽樣，用普通扳手檢測是否擰緊，抽檢接頭都必須合格，若發(fā)現(xiàn)有一個不合格，則該驗收批接頭必須全數(shù)檢查，對查出的不合格接頭重新連接，直至合格為止。

    5.6  接頭應(yīng)用

    5.6.1  采用A級接頭連接，同一截面的接頭百分率不大于50%

    5.6.2  鋼筋彎曲點與接頭端頭距離大于鋼筋直徑的10倍，嚴禁在接頭處彎曲

    5.6.3  接頭套筒處保護層不小于15mm，連接套之間橫向間距大于25mm

    6．結(jié)束語
    本工程采用的技術(shù)是成功的，經(jīng)現(xiàn)場驗收，砼無一脹模、裂縫、滲漏現(xiàn)象，降低了工程成本、提高了工作效率、縮短了施工周期，達到了預(yù)期的效果。設(shè)備安裝調(diào)試結(jié)束后，經(jīng)江蘇省衛(wèi)生廳等多家單位組成的專家驗收組共同驗收，該砼的抗輻射性能達到了國家標(biāo)準(zhǔn)，一次性通過專家組的驗收，贏得良好的社會信譽和經(jīng)濟效益。