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中图分类号：O213.1 文献标识码：A文章编号：
近年来,由于高层建筑的复杂化、多功能化,其地下室设计也越来越复杂。地下室本身越来越向大面积、大深度、多层数、多功能方面发展,因此,它的质量尤其是施工质量应该引起技术人员特别是结构专业人员的高度重视。
该工程地上30层,高115m,由一栋住宅和一栋写字楼以伸缩缝相连接,其中8层裙房为大型商场,总建筑面积123000m2,采用钢筋混凝土全现浇框架、筒体结构,最大柱截面b×h=1400×1400mm,最厚钢筋混凝土墙t=500mm,楼面结构为井字梁布置。该工程地下室共4层,总深度16m,面积为26000m2,平面尺寸70m×90m。柱网布置基本为8m×8m,主要为停车场及设备用房。底板为倒连续梁、倒连续板受力特征,主要承受水反力等荷载,板厚800mm,混凝土强度等级C45,钢筋混凝土侧壁墙总高16m,壁厚700mm～400mm,主要承受土、水侧压力,混凝土强度等级C45,框架柱下为单承台单桩基础,筒体下为复合承台群桩基础,底板面与承台面标高一致,二者直接连于一体。负三、负二、负一层楼板厚120mm,首层板厚180mm(±0.100),为平面井字梁布置方式,混凝土C45,竖向构件(柱、筒体)混凝土等级C50。
1严控大体积钢筋混凝土施工质量关
该大厦地下室工程,具有体积大、钢筋密、混凝土量大、工程条件复杂和施工技术要求高等特点,即大体积混凝土的特点。该工程底板面积约6500m2,混凝土量超过7000m2,混凝土设计强度为C45。本工程主要从以下几个方面着手:
(1)设计仅考虑一条后浇带
将底板一分为二。不过我们认为这一半仍长,混凝土量太大。要保证这一半连续一次浇注完不太可行,且由于这一半长达70m,宽45m,不管从浇注作业面宽度,还是从一次混凝土结构长度考虑,都极有可能产生温度缝,所以,浇注方案中又将这一半一分为二,二者以施工缝连接。
(2)严格控制混凝土配合比
按照设计,C45底板混凝土加设防水剂且系内掺。我们事先去建筑工程质量监督站试验室做试配,并进行强度和抗渗指标试验,得出结果后严格按此配方拌制混凝土,严禁随意增大水泥用量,以控制水化热过高引起温度变化太大而造成混凝土不良裂缝的产生。
(3)改进混凝土搅拌工艺和混凝土振捣工艺
用二次投料的砂浆裹石搅拌，这样可在保证强度的前提下减少水泥用量,从而达到降低水化热的作用。掌握混凝土振捣的振动界限,在重要部位采用振动界限前的二次振捣工艺,保证每一施工区混凝土的连续浇注,沿板厚斜面浇注等等。另外,我们针对群桩承台厚、大的特点,还采用分层浇注的办法,在每一区混凝土浇注中因故不能保持连续时,对停灌超过45分钟以上再行浇注的斜面,均加设竖向插筋,尽可能地防止这些薄弱部位出现开裂。
(4)为了控制大体积混凝土的内外温差,确保混凝土的质量,必须切实做好关键的养护工作
2高层建筑地下防水
该工程底板标高达-15.6m,而该场地地下水位标高在-1.5m左右。可见,要保证地下室正常使用,防水防潮非常重要。
该地下室工程采用了全套防水方法,即材料防水、剛性防水和构造防水。
(1)底板和侧墙均采用了防水混凝土,抗渗等级要求大于B12级。底板C45混凝土中还加设了国家建材部、建设部推广的BS2型无机铝盐防水剂。
侧墙原设计也为C45防水混凝土,经过调查了解和认真分析研究,根据侧墙的受力特性,提请设计院修改设计,将C45混凝土降为C35混凝土。因为现场施工中竖向构件的养护条件较差,高标号的混凝土水化热降低比较困难,容易引起温度裂缝。而侧墙设计由于连续浇注的长度很大,关键是其水平钢筋设置的合理性,这样才能保证不出现竖向裂缝,从而,保证其抗渗作用,而不是靠提高混凝土标号来提高抗渗防裂能力。相反,由于多用了水泥,提高了水化反应,从而,对混凝土抗裂产生有害作用。深圳地区很多地下室侧墙出现竖向裂缝就是这一原因。
(2)地下室底板采用材料内防水做法。施工中采用价格适中的防水涂膜做内防水层,严格按照其施工操作规程施工,分两遍涂抹该防水胶2mm厚,为了保证该防水层的质量和不被破坏,其上做了一层130mm厚的混凝土垫浇层(内配Ф6@200钢筋网)。由于先行施工的基坑支护结构距离后面施工的地下室侧墙太近,无法实现原设计的混凝土侧墙做完后再涂刷柔性防水胶的做法,因此,我们结合现场实际情况,将侧墙混凝土的外模板改为一次性永久砖模,砖模表面做一层防水砂浆刚性防水层。浇注完侧墙混凝土后,其内抹灰也采用防水砂浆层。从竣工后的检查情况看,效果较好,达到了抗渗效果,避免了类似工程出现的质量通病。
(3)该地下室侧墙、底板施工中,凡是后浇带、施工缝等处,我们均加设了目前来看比较先进、防水效果很好的钢板止水带。对于需要与外界连接的预留洞孔更为重视,就连拉结侧墙内、外模板的穿墙螺杆都做了防止水沿螺杆渗进的处理。
总之,地下室工程的防水施工非常重要,要结合各工程的自身特点,选择适合的材料防水、刚性防水和构造防水方法,保证地下室建筑的正常使用。
3重视水浮力对地下室结构安全的危害
通常由于地下水位较高,当高层建筑的全封闭基础(如箱型基础、地下室整体)完工后,尽管有桩基在地基中的锚固作用,还是相当于一个坐落于饱和土中的水池,有可能被浮起。深华商业大厦地下室后浇带施工完成后就面临这样的问题,而设计单位没有考虑。该工程地下室完工后要缓建一段时间,而这段时间又恰好是深圳地区地下水位最高时期。因此,这一问题必须认真考虑对待。经计算,在完成地下室4层后,地下静水位若保持在-1.5m左右,地下室有被浮起的可能。为此,采取了以下对策:
①增加建筑自重。经测算,完成地上3层主体结构后,浮力与抗浮力可平衡。
②降低地下水位。根据以上计算结果,我方通知乙方进行人工降水,要求保证地下水位标高在-4.5m以下。
由于对浮力这一问题事先足够重视,并采取了有效措施,保证了地下室结构的安全。
4基坑挡土支护措施对工程结构的影响
众所周知,高层建筑的基础必须有足够的埋置深度,以满足地基承载力、稳定性的要求和结构本身的抗倾覆和抗滑能力。高层建筑优先选用箱形基础,正是出于这一点考虑,通过底板、侧墙等,将结构与桩基连成一体,通过共同作用来抵御外力,因此,不能低估侧墙四周土对基础的嵌固作用。但目前高层建筑地下室施工中,基坑支护的结构措施却直接影响了这一作用。市中心建高层很少有采用放坡开挖基坑的可能,绝大多数都是在人工支护的条件下进行基坑开挖。目前常用的基坑支护结构不外乎有钢板桩、钢筋混凝土板桩、钢筋混凝土护坡桩、地下连续墙等等。这些支护结构的作用均是支护边坡,为地下室施工提供安全保障。但人们很少想到不同的支护结构对主体结构有不同的影响。
结束语
综上所述,建筑物就是通过基础将结构与地基连在一起共同起作用。而这种支护措施恰恰疏远了侧周土与基础的亲密关系。可以想象,高层建筑完工后,四周土没有对基础起到嵌固作用,建筑物犹如一个没有埋入土中的电线杆,这将是一个多么可怕的事情。因此,笔者认为,地下室完工后,应当人为地破坏原基坑的支护结构,让四周土密密实实地拥抱地下室。优先选用地下连续墙等,既是基坑支护结构,又作为永久结构的一个组成部分与主体结构一同受力的结构形式。总之,侧周土对地下结构的嵌固程度是一个影响建筑物安全的重要因素。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
近年来,由于高层建筑的复杂化、多功能化,其地下室设计也越来越复杂。地下室本身越来越向大面积、大深度、多层数、多功能方面发展,因此,它的质量尤其是施工质量应该引起技术人员特别是结构专业人员的高度重视。
该工程地上30层,高115m,由一栋住宅和一栋写字楼以伸缩缝相连接,其中8层裙房为大型商场,总建筑面积123000m2,采用钢筋混凝土全现浇框架、筒体结构,最大柱截面b×h=1400×1400mm,最厚钢筋混凝土墙t=500mm,楼面结构为井字梁布置。该工程地下室共4层,总深度16m,面积为26000m2,平面尺寸70m×90m。柱网布置基本为8m×8m,主要为停车场及设备用房。底板为倒连续梁、倒连续板受力特征,主要承受水反力等荷载,板厚800mm,混凝土强度等级C45,钢筋混凝土侧壁墙总高16m,壁厚700mm～400mm,主要承受土、水侧压力,混凝土强度等级C45,框架柱下为单承台单桩基础,筒体下为复合承台群桩基础,底板面与承台面标高一致,二者直接连于一体。负三、负二、负一层楼板厚120mm,首层板厚180mm(±0.100),为平面井字梁布置方式,混凝土C45,竖向构件(柱、筒体)混凝土等级C50。
1严控大体积钢筋混凝土施工质量关
该大厦地下室工程,具有体积大、钢筋密、混凝土量大、工程条件复杂和施工技术要求高等特点,即大体积混凝土的特点。该工程底板面积约6500m2,混凝土量超过7000m2,混凝土设计强度为C45。本工程主要从以下几个方面着手:
(1)设计仅考虑一条后浇带
将底板一分为二。不过我们认为这一半仍长,混凝土量太大。要保证这一半连续一次浇注完不太可行,且由于这一半长达70m,宽45m,不管从浇注作业面宽度,还是从一次混凝土结构长度考虑,都极有可能产生温度缝,所以,浇注方案中又将这一半一分为二,二者以施工缝连接。
(2)严格控制混凝土配合比
按照设计,C45底板混凝土加设防水剂且系内掺。我们事先去建筑工程质量监督站试验室做试配,并进行强度和抗渗指标试验,得出结果后严格按此配方拌制混凝土,严禁随意增大水泥用量,以控制水化热过高引起温度变化太大而造成混凝土不良裂缝的产生。
(3)改进混凝土搅拌工艺和混凝土振捣工艺
用二次投料的砂浆裹石搅拌，这样可在保证强度的前提下减少水泥用量,从而达到降低水化热的作用。掌握混凝土振捣的振动界限,在重要部位采用振动界限前的二次振捣工艺,保证每一施工区混凝土的连续浇注,沿板厚斜面浇注等等。另外,我们针对群桩承台厚、大的特点,还采用分层浇注的办法,在每一区混凝土浇注中因故不能保持连续时,对停灌超过45分钟以上再行浇注的斜面,均加设竖向插筋,尽可能地防止这些薄弱部位出现开裂。
(4)为了控制大体积混凝土的内外温差,确保混凝土的质量,必须切实做好关键的养护工作
2高层建筑地下防水
该工程底板标高达-15.6m,而该场地地下水位标高在-1.5m左右。可见,要保证地下室正常使用,防水防潮非常重要。
该地下室工程采用了全套防水方法,即材料防水、剛性防水和构造防水。
(1)底板和侧墙均采用了防水混凝土,抗渗等级要求大于B12级。底板C45混凝土中还加设了国家建材部、建设部推广的BS2型无机铝盐防水剂。
侧墙原设计也为C45防水混凝土,经过调查了解和认真分析研究,根据侧墙的受力特性,提请设计院修改设计,将C45混凝土降为C35混凝土。因为现场施工中竖向构件的养护条件较差,高标号的混凝土水化热降低比较困难,容易引起温度裂缝。而侧墙设计由于连续浇注的长度很大,关键是其水平钢筋设置的合理性,这样才能保证不出现竖向裂缝,从而,保证其抗渗作用,而不是靠提高混凝土标号来提高抗渗防裂能力。相反,由于多用了水泥,提高了水化反应,从而,对混凝土抗裂产生有害作用。深圳地区很多地下室侧墙出现竖向裂缝就是这一原因。
(2)地下室底板采用材料内防水做法。施工中采用价格适中的防水涂膜做内防水层,严格按照其施工操作规程施工,分两遍涂抹该防水胶2mm厚,为了保证该防水层的质量和不被破坏,其上做了一层130mm厚的混凝土垫浇层(内配Ф6@200钢筋网)。由于先行施工的基坑支护结构距离后面施工的地下室侧墙太近,无法实现原设计的混凝土侧墙做完后再涂刷柔性防水胶的做法,因此,我们结合现场实际情况,将侧墙混凝土的外模板改为一次性永久砖模,砖模表面做一层防水砂浆刚性防水层。浇注完侧墙混凝土后,其内抹灰也采用防水砂浆层。从竣工后的检查情况看,效果较好,达到了抗渗效果,避免了类似工程出现的质量通病。
(3)该地下室侧墙、底板施工中,凡是后浇带、施工缝等处,我们均加设了目前来看比较先进、防水效果很好的钢板止水带。对于需要与外界连接的预留洞孔更为重视,就连拉结侧墙内、外模板的穿墙螺杆都做了防止水沿螺杆渗进的处理。
总之,地下室工程的防水施工非常重要,要结合各工程的自身特点,选择适合的材料防水、刚性防水和构造防水方法,保证地下室建筑的正常使用。
3重视水浮力对地下室结构安全的危害
通常由于地下水位较高,当高层建筑的全封闭基础(如箱型基础、地下室整体)完工后,尽管有桩基在地基中的锚固作用,还是相当于一个坐落于饱和土中的水池,有可能被浮起。深华商业大厦地下室后浇带施工完成后就面临这样的问题,而设计单位没有考虑。该工程地下室完工后要缓建一段时间,而这段时间又恰好是深圳地区地下水位最高时期。因此,这一问题必须认真考虑对待。经计算,在完成地下室4层后,地下静水位若保持在-1.5m左右,地下室有被浮起的可能。为此,采取了以下对策:
①增加建筑自重。经测算,完成地上3层主体结构后,浮力与抗浮力可平衡。
②降低地下水位。根据以上计算结果,我方通知乙方进行人工降水,要求保证地下水位标高在-4.5m以下。
由于对浮力这一问题事先足够重视,并采取了有效措施,保证了地下室结构的安全。
4基坑挡土支护措施对工程结构的影响
众所周知,高层建筑的基础必须有足够的埋置深度,以满足地基承载力、稳定性的要求和结构本身的抗倾覆和抗滑能力。高层建筑优先选用箱形基础,正是出于这一点考虑,通过底板、侧墙等,将结构与桩基连成一体,通过共同作用来抵御外力,因此,不能低估侧墙四周土对基础的嵌固作用。但目前高层建筑地下室施工中,基坑支护的结构措施却直接影响了这一作用。市中心建高层很少有采用放坡开挖基坑的可能,绝大多数都是在人工支护的条件下进行基坑开挖。目前常用的基坑支护结构不外乎有钢板桩、钢筋混凝土板桩、钢筋混凝土护坡桩、地下连续墙等等。这些支护结构的作用均是支护边坡,为地下室施工提供安全保障。但人们很少想到不同的支护结构对主体结构有不同的影响。
结束语
综上所述,建筑物就是通过基础将结构与地基连在一起共同起作用。而这种支护措施恰恰疏远了侧周土与基础的亲密关系。可以想象,高层建筑完工后,四周土没有对基础起到嵌固作用,建筑物犹如一个没有埋入土中的电线杆,这将是一个多么可怕的事情。因此,笔者认为,地下室完工后,应当人为地破坏原基坑的支护结构,让四周土密密实实地拥抱地下室。优先选用地下连续墙等,既是基坑支护结构,又作为永久结构的一个组成部分与主体结构一同受力的结构形式。总之,侧周土对地下结构的嵌固程度是一个影响建筑物安全的重要因素。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。