一种超长结构施工方法与流程

1.本发明属于建筑施工技术领域，特别涉及一种超长结构施工方法。


背景技术：

2.随着城市地铁建设的快速发展，地铁车辆段的规模不断增加，车辆段主体结构平面长度甚至能够达到数百米，其结构伸缩缝间距超过规范规定的钢筋混凝土结构伸缩缝设置的最大间距，施工过程中由于温度变化和混凝土收缩等作用容易导致结构表面出现非荷载裂缝，严重时还会产生贯穿裂缝而影响结构安全性及地铁行车安全，需要采取措施减少或避免此类问题的出现。
3.以某项目工程为依托，该工程车辆段主体结构平面长度超过1000米，最大570米不设缝，属于超长钢筋混凝土结构，国内罕见且施工难度大，缺少相关技术借鉴，需要制定适宜的施工方法才能确保工程顺利开展。因此针对该车辆段超长钢筋混凝土结构，采用优化配合比的混凝土、增加混凝土组分、制定特殊的施工方法和措施对于整个工程的施工是至关重要的。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：本发明提供了一种超长结构施工方法，解决了现有超长结构出现非荷载裂缝的问题。
5.本发明目的通过下述技术方案来实现：
6.一种超长结构施工方法，包括：
7.混凝土生产，混凝土组分包括水、水泥、机制砂、碎石、粉煤灰、矿粉、膨胀剂、减水剂、防水剂、抑制剂、防腐剂以及纤维，要求坍落度控制在180～220mm；
8.混凝土浇筑，混凝土浇筑采用自然流淌形成斜坡的浇筑方法；
9.混凝土振捣，在进行上层混凝土振捣时，应将振捣棒插入下层，使上下层混凝土之间更好的结合；
10.表面处理，振实后需及时进行表面拍实、收平处理；
11.混凝土养护，进行覆盖保温保湿养护，混凝土入模温度不大于25℃，混凝土浇筑体最大温升值不大于50℃，混凝土表面以内40～100mm位置处的温度与混凝土表面温度差值不大于25℃，混凝土浇筑体内部相邻两测温点的温度差值不大于25℃，混凝土降温速率不大于2.0℃/d。
12.进一步的，所述的混凝土生产中，混凝土组分中水的材料重量为164～170kg/m3，水泥的材料重量为250～268kg/m3，机制砂的材料重量为802～810kg/m3，碎石的材料重量为1000～1020kg/m3，粉煤灰的材料重量为40～104kg/m3，矿粉的材料重量为0～70kg/m3，膨胀剂的材料重量为24～39kg/m3，减水剂的材料重量为6.4～7.2kg/m3，防水剂的材料重量为3.7～4.0kg/m3，抑制剂的材料重量为3.9～7.7kg/m3，防腐剂的材料重量为3.9～13kg/m3，纤维的材料重量为0.9kg/m3。
13.进一步的，所述的混凝土浇筑中，每层浇筑厚度控制在450～500mm，混凝土浇筑前标出标高控制线，以此为基准拉线量测而定，混凝土虚铺厚度为18
‑
22mm，且上层混凝土应在下层混凝土初凝前进行浇筑。
14.进一步的，所述的混凝土振捣中，振动棒插入的间距不得超过振动棒的有效作用半径的1.25倍，在振捣过程中将振动棒上下抽动，使上下混凝土振捣均匀，振捣时间控制在约25～35s，且在完成振捣后18～22min对混凝土进行二次振捣，以使混凝土内泌水排除。
15.进一步的，所述的混凝土振捣中，混凝土浇筑收尾处设集水坑，通过垫层找坡使泌水和浆液流至集水坑内，再用海棉吸出或自吸泵抽出，或无法设置集水坑时，直接通过海棉吸出或自吸泵抽出泌水和浆液。
16.进一步的，所述的表面处理中，混凝土下料至设计标高振实后，振毕随即以刮尺刮平，底洼处以砼找平拍实并整体用滚筒滚压，滚压遍数不少于两遍，然后再用木抹子拍实搓平，收平次数不少于两次，并以终凝前为准。
17.进一步的，所述的混凝土养护中，对浇筑后的混凝土进行温度监控，混凝土测温点沿混凝土浇筑平面轴线进行布置，基础混凝土测温点布置：选择两个交叉竖向剖面进行测温，竖向剖面交叉位置通过基础中部区域，混凝土表面测温点设置在保温覆盖层底部或模板内侧表面；墙体混凝土测温点布置：选择沿结构纵向的两个横向剖面进行测温，每个横向剖面的周边及中部区域设置测温点，混凝土表面测温点设置在模板内侧表面。
18.进一步的，针对超长结构的温度应力，在超长结构中设置无预应力筋，预应力筋的张拉采用单端张拉，张拉端采用单孔夹片锚具，固定端采用挤压锚具，在超长结构混凝土抗压强度达到张拉强度，立即进行预应力张拉。
19.本发明针对地铁车辆段超长结构，采用优化配合比、增加组分的混凝土，制定混凝土振捣方法，采用自然流淌形成斜坡的浇筑方法，采用标高控制线控制浇筑厚度，采用垫层找坡方式辅以海棉或自吸泵抽排泌水和浆液，采用滚筒滚压与二次收平的方法控制结构表面裂缝，制作测温元件并针对不同部位进行温度监控，控制施工过程中的温差，采用设置预应力筋及时对梁、板施加预应力以抵抗超长结构的温度应力、挠度及裂缝。
20.在地铁车辆段超长结构施工时，通过采取上述施工方法，有效减少或避免地铁车辆段超长结构出现非荷载裂缝。
21.本发明的有益效果是：
22.1、采用该方法进行地铁车辆段超长结构施工，能够有效减少或避免结构出现非荷载裂缝。
23.2、配制出了适用于地铁车辆段超长结构的混凝土，取得了良好的使用效果。
24.3、通过采用特殊的温度监控装置和方法，有效控制了施工过程中的温差，控制结构非荷载裂缝的产生。
25.前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
具体实施方式
26.下列非限制性实施例用于说明本发明。
27.实施例1：
28.一种超长结构施工方法，包括：混凝土生产、混凝土浇筑、混凝土振捣、表面处理和混凝土养护。
29.混凝土生产，混凝土组分包括水、水泥、机制砂、碎石、粉煤灰、矿粉、膨胀剂、减水剂、防水剂、抑制剂、防腐剂以及纤维，要求坍落度控制在180～220mm。
30.其中混凝土组分中水的材料重量为170kg/m3，水泥的材料重量为260kg/m3，机制砂的材料重量为803kg/m3，碎石的材料重量为1000kg/m3，粉煤灰的材料重量为40kg/m3，矿粉的材料重量为70kg/m3，膨胀剂的材料重量为29.6kg/m3，减水剂的材料重量为7.2kg/m3，防水剂的材料重量为3.7kg/m3，抑制剂的材料重量为7.7kg/m3，防腐剂的材料重量为13kg/m3，纤维的材料重量为0.9kg/m3。
31.将实施1中制备的混凝土进行混凝土抗压及抗裂性能检测，记录在表1：
[0032] 抗压强度(mpa)弹性模量(mpa)开裂面积(mm2/m2)14d限制膨胀率28d限制膨胀率实施144.531200472.1
×
10
‑4‑
0.5
×
10
‑4[0033]
混凝土浇筑，混凝土浇筑采用自然流淌形成斜坡的浇筑方法，施工过程中进行分层浇筑、分层振捣，上下层之间混凝土结合良好，不产生冷缝，在下层混凝土初凝前完成上层混凝土浇筑工作。
[0034]
混凝土浇筑采用“分段定点、薄层浇筑、一个坡度、循环推进”的工艺，这种自然流淌形成斜坡的浇筑方法，能较好地适应泵送工艺。混凝土泵送时，每层浇筑厚度控制在480～520mm，混凝土浇筑前标出标高控制线，以此为基准拉线量测而定，虚铺厚度为18
‑
22mm，且上层砼应在下层砼初凝前进行浇筑，同时设专人检查，避免产生冷缝。砼下料应移动进行，不得靠其自然流淌，砼下料厚度根据柱筋上的标高点拉线量测而定，以保证砼厚度及表面平整。
[0035]
混凝土振捣，振动棒插入的间距不得超过振动棒的有效作用半径的1.25倍，控制在400mm范围内，在振捣过程中将振动棒上下抽动，使上下混凝土振捣均匀，振捣时间控制在约25～35s，且在完成振捣后18～22min对混凝土进行二次振捣，以使混凝土内泌水排除。
[0036]
振捣时，要先振低处，后振高处，防止高低坡面处混凝土出现振捣“松顶”现象；在结构钢筋、预埋件密集处增加小型振捣棒，确保该出混凝土振捣密实，且避免一次振捣时间过长，防止局部混凝土出现离析；振捣过程中振动棒不得触及模板、埋件及钢筋，振动棒距模板的距离宜不小于200mm；振捣时间控制具体以混凝土表面不再下沉并无气泡产生为准；混凝土分层浇筑，在进行上层混凝土振捣时，应将振捣棒插入下层40～60mm，使上下层混凝土之间更好的结合。
[0037]
大体积砼在浇筑振捣过程中，必然会有游离水和浮浆析出并顺砼坡面下淌至坑底，为此，混凝土浇筑收尾处设集水坑，通过垫层找坡使泌水和浆液流至集水坑内，再用海棉吸出或自吸泵抽出，或无法设置集水坑时，直接通过海棉吸出或自吸泵抽出泌水和浆液。
[0038]
大体积砼采用预拌商品砼，砼表面灰浆较厚，混凝土浇至设计标高振实后需及时进行表面拍实、收平处理。混凝土下料至设计标高振实后，振毕随即以2m刮尺刮平，底洼处以砼找平拍实并整体用滚筒滚压，滚压遍数不少于两遍，然后再用木抹子拍实搓平，收平次
数不少于两次，并以终凝前为准。
[0039]
终凝时间用手压法把握，一般以手压能压出指痕为准，既不要太早也不要太晚，二次收平太早控制不了裂纹，收平作用不大，太晚砼超过初凝时间既影响强度又增加了收平难度，甚至无法收平，采用滚筒滚压与二次收平，可提高表面密实度，减少塑性收缩变形，控制砼表面裂缝，也可减少砼表面水分蒸发，闭合收水裂缝，消除或减少因混凝土下沉而出现的沿钢筋方向的表面裂纹，促进砼养护。二次收平结束随即进行表面扫毛处理。表面搓平扫毛后立即覆盖塑料薄膜及麻袋养护，防止水份蒸发或脱水过快而产生裂缝。
[0040]
混凝土养护，在混凝土浇捣，砼初凝后，进行覆盖保温保湿养护。混凝土搓平压实后立即覆盖塑料薄膜，塑料薄膜的覆盖应保证相邻两幅之间至少有150mm的搭接，以确保将混凝土表面盖严，减少水分的过早散失，以利于进行保温保湿养护，柱头及墙板断面内部、底板(包括后浇带)侧面均采用单层保温麻袋进行保温保湿养护，混凝土养护期不得少于14d。
[0041]
超长结构混凝土一次性浇筑面积大，混凝土硬化所释放的水化热会产生较高的温度，因混凝土在较大截面范围内硬化速度和散热条件的差异，内部会产生一定的温差，可能导致结构混凝土产生温度裂缝。如何防止大体积混凝土结构在养护期间产生温度裂缝，尤其是深层或贯穿裂缝，是大体积混凝土施工一个非常关键的问题。对浇筑后的混凝土进行温度监控，随时掌握混凝土内部温度变化动态，以此指导混凝土的养护工作。
[0042]
对浇筑后的混凝土进行温度监控，混凝土测温点沿混凝土浇筑平面轴线进行布置。
[0043]
基础混凝土测温点布置：选择两个交叉竖向剖面进行测温，竖向剖面交叉位置通过基础中部区域；每个竖向剖面的周边及内部应设置测温点，两个竖向剖面交叉处应设置测温点；混凝土表面测温点设置在保温覆盖层底部或模板内侧表面，并应与两个剖面上的周边测温点位置及数量对应，环境测温点不应少于2处；每个剖面的周边测温点应设置在混凝土浇筑体表面以内40～100mm位置；每个剖面的测温点宜竖向、横向对齐；每个剖面竖向设置的测温点不应少于3处，间距不应小于0.4m且不宜大于1.0m；每个剖面横向设置的测温点不应少于4处，间距不应小于0.4m且不应大于10.0m。
[0044]
墙体混凝土测温点布置：选择沿结构纵向的两个横向剖面进行测温，每个横向剖面的周边及中部区域设置测温点；混凝土表面测温点设置在模板内侧表面，并应与两个剖面上的周边测温点位置及数量对应，环境测温点不应少于1处；每个横向剖面的周边测温点应设置在混凝土浇筑体表面以内40～100mm位置处，每个横向剖面的测温点宜对齐；每个剖面的测温点不应少于2处，间距不应小于0.4m且不宜大于1.0m。
[0045]
测温元件套选用pvc管与测温线用防水胶布固定于一根专用钢筋上，测温线的末端插头要用塑料袋包裹，避免受潮，保持清洁，并在其上标明测温点编号。现场根据模板拆除、下一层混凝土浇筑时间等因素确定测温导线长度，确保测温方便。在混凝土浇筑及振捣时，避免直接触碰测温元件。用于测量环境温度的测温探头则无需采用pvc套管及固定钢筋，直接采用透明胶带紧贴在模板上即可。
[0046]
浇筑体表面以内测温点、浇筑体表面测温点、环境测温点的测温，应与混凝土浇筑、养护过程同步进行。温控指数：混凝土入模温度不大于25℃，混凝土浇筑体最大温升值不大于50℃，混凝土表面以内40～100mm位置处的温度与混凝土表面温度差值不大于25℃，
混凝土浇筑体内部相邻两测温点的温度差值不大于25℃，混凝土降温速率不大于2.0℃/d。
[0047]
针对超长结构的温度应力，在超长楼板中设置无粘结预应力筋，在大跨梁中设置缓粘结预应力筋，采用二次抛物曲线的布筋方式。预应力筋采用高强低松弛钢绞线，预应力筋的张拉采用单端张拉，张拉端采用单孔夹片锚具，固定端采用挤压锚具，在结构梁混凝土抗压强度达到设计强度的100％、结构板混凝土抗压强度达到设计强度的80％，立即进行预应力张拉。
[0048]
实施例2：
[0049]
一种超长结构施工方法，其中混凝土组分中水的材料重量为164kg/m3，水泥的材料重量为268kg/m3，机制砂的材料重量为802kg/m3，碎石的材料重量为1020kg/m3，粉煤灰的材料重量为104kg/m3，矿粉的材料重量为0kg/m3，膨胀剂的材料重量为24kg/m3，减水剂的材料重量为6.4kg/m3，防水剂的材料重量为4.0kg/m3，抑制剂的材料重量为4.0kg/m3，防腐剂的材料重量为4.0kg/m3，纤维的材料重量为0.9kg/m3。其他同实施例1。
[0050]
将实施2中制备的混凝土进行混凝土抗压及抗裂性能检测，记录在表2：
[0051] 抗压强度(mpa)弹性模量(mpa)开裂面积(mm2/m2)14d限制膨胀率28d限制膨胀率实施246.831100262.8
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10
‑40.1
×
10
‑4[0052]
实施例3：
[0053]
一种超长结构施工方法，其中混凝土组分中水的材料重量为165kg/m3，水泥的材料重量为250kg/m3，机制砂的材料重量为810kg/m3，碎石的材料重量为1020kg/m3，粉煤灰的材料重量为100kg/m3，矿粉的材料重量为0kg/m3，膨胀剂的材料重量为39kg/m3，减水剂的材料重量为7.0kg/m3，防水剂的材料重量为3.9kg/m3，抑制剂的材料重量为3.9kg/m3，防腐剂的材料重量为3.9kg/m3，纤维的材料重量为0.9kg/m3。其他同实施例1。
[0054]
将实施3中制备的混凝土进行混凝土抗压及抗裂性能检测，记录在表3：
[0055] 抗压强度(mpa)弹性模量(mpa)开裂面积(mm2/m2)14d限制膨胀率28d限制膨胀率实施344.830900172.5
×
10
‑4‑
0.4
×
10
‑4[0056]
前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。
[0057]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。