大型地下室混凝土施工技术

    1．工程概况

    江苏省东台市人民医院住院大楼工程由东南大学建筑设计研究院设计，地下一层，地上十八层，框架—剪力墙结构。该工程的加速机房位于地下室的西南角，建筑面积356.8m²，基础采用钢筋混凝土灌注桩承台，加速机房的钢筋混凝土底板厚500，抗辐射混凝土墙及顶板厚度达2.5m，混凝土标号为C50，抗渗等级为S8，配筋为Φ32的粗直径钢筋，混凝土浇筑量达1350m³。根据抗辐射混凝土的要求，混凝土墙及顶板必须一次性连续浇筑，不得留设水平施工缝。因此，该抗辐射混凝土的施工应着重解决模板、大体积混凝土施工、粗钢筋等强度滚轧直螺纹的连接等技术问题。

    2．模板对拉螺栓计算

    2.1  砼侧压力
    标准值    F1=0.22γct0β1β2V1/2
    β1——外加剂影响修正系数，掺有缓凝作用外加剂时取1.2
    β2——混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度为110—150mm时取1.15
    砼浇筑速度    V=2米/h
    > 施工时平均气温T=5℃，则混凝土t0= 10℃
    F1=0.22×25×10×1.2×1.15×21/2=107.34KN/m2
    （当V=4米/h时   F1=151.8KN/m²）
    F2=γc×H=25×4.5=112.5KN/m²
    （H—混凝土侧压力计算位置至新浇筑混凝土顶的总高度取H=4.5m）
    F1   F2二者取较小值，
    当V=2米/h时，取F1=107.34KN/m²
    当V=4米/h时，取F2=112.5KN/m²
    设计值，F=F2×分项系数×折减系数
            =112.5×1.2×0.85=114.75KN/m²

    2.2  倾倒砼时产生的水平荷载2KN/m²
    荷载设计值为2×1.4×0.85=2.40KN/m²

    2.3  荷载组合    F=114.75+2.4=117.15KN/m²

    2.4  对拉止水螺栓的应力计算：
    采用φ16mm的对拉止水螺栓，纵横向间距均为450mm，φ16mm截面面积A=144mm²，
    N=F×横间距×纵间距
    N=117.15×0.45×0.45=23.72KN
    σ=N/A=23720N/144mm2=164.72N/mm2<170N/mm²，符合要求。

    3．地下室防辐射砼顶板（2500厚）模板支撑计算

    3.1 荷载设计值
    模板自重   1.1×1.2=1.32KN/m2
    砼自重   24×2.5×1.2=72KN/m2
    钢筋自重   2.5×1.1×1.2=3.3KN/m2
    施工人员及设备荷载  2.5×1.4=3.5KN/m2
    倾倒砼时产生的荷载  4×1.4=5.6KN/m2
    振捣砼时产生的荷载标准值对水平面模板采用2×1.4=2.8KN/m2
    计算荷载总计：1.32+72+3.3+3.5+5.6+2.8=88.52KN/m2，取90KN/m2。

    3.2 平台板底模板支承
    (1)横向支承
    板底横杆采用Φ48×3.5钢管，间距为400mm，
    则每边横杆承受荷载为90×0.4=36KN/m
    连续梁最大弯距    M=0.105×36×0.42=0.585KN·m  
    支座R=ql=36×0.4=14.4KN
    Φ48×3.5钢管惯性矩Ix=12.19cm4，抵抗矩Wx=5.08cm3
    E=2.06×105N/mm2
    强度验算：σ=115N/mm2<200N/mm2
    刚度验算：ω=0.677
               ≈0.24mm    (2)垂直支撑（立杆）
    采用纵横向距400mm的φ48×3.5钢管作垂直支撑。
    根据资料表明：φ48×3.5钢管，横杆步距1000mm时，扣件对接可承受35.7KN>R=14.4KN，故纵横400mm的间距满足要求。
    扣件连接时，一个扣件能承受抗滑移力8KN,故必须在连接扣件下部紧靠加一个扣件，采用双扣件抗滑移，2×8KN=16KN>14.4KN，满足要求。

    4. 大体积砼施工

    4.1  原材料：

    4.1.1  水泥选用水化热低，凝结时间长，耐热性能好，适宜大体积砼的525#矿渣水泥，因为矿渣水泥比普硅水泥降低水化热约30%左右。

    4.1.2  掺入特密斯TMS-F型(粉)复合高效防水剂。特密斯TMS-F型(粉)复合高效防水剂对新拌砼具有很好的保坍作用，减水率达20%，与普通砼相比较，掺有特密斯TMS-F型(粉)复合高效防水剂的砼，28d抗压强度可提高30~65%，且后期强度性能稳定，在保证相同强度的前提下，除内掺替代的部分水泥外，还可节省水泥用量20%，根据有关大体积砼工程实例资料表明，单方水泥每减少10kg，水化热可降低10℃以上，因此，减少水泥用量，降低砼内部温度的有力措施之一，特密斯TMS-F型(粉)复合高效防水剂的水化作用，使得砼在早期产生大量钙矾石，砼产生微膨胀，从而补偿了砼的收缩，增加砼的抗裂能力；此外，特密斯TMS-F型(粉)复合高效防水剂还具有早期水化热低，高耐久性、粘结力、防冻能力强等优点。

    4.1.3  细骨料选用粗、中砂，含泥量<3%。碎石选用最大粒不超过25mm连续级配的优等品，含泥量<1%。

    4.1.4  水采用深井水，并在水中加入冰块。

    4.2  砼配合比
    该抗辐射砼施工，采用现场搅拌，泵送砼。抗辐射砼标号为C50，抗渗等级为S8，坍落度14~16cm，砂率为38%，委托江苏省建设工程质量检测中心试验，砼配合比为水泥：特密斯TMS-F型(粉)复合高效防水剂：水：砂：石=1：0.05：0.355：1.39：2.29，施工过程根据天气情况，测定砂、石含水率，及时调整配合比。

    4.3  砼浇筑

    4.3.1  砼泵管上覆盖草包，经常喷水保持湿润，以减少砼拌合物因运输而造成的温度升高。

    4.3.2  采用“分段定点下料，一个坡度，薄层浇筑，循序渐进，一次到顶”的浇筑方案，振捣时布置三道振动棒，第一道至砼坡顶，第二道在砼斜坡中间，第三道在砼坡脚。三道相互配合，保证覆盖整个坡面，确保不漏振，随着砼浇筑工作的向前推进，振动棒也相应跟上，以确保整个高度砼的质量。

    4.3.3  经征得设计单位及设备厂家的同意，顶板2.5m厚砼分为两层间隔浇筑，第一层1.5m厚与砼墙板一起浇筑，第二层为1.0m厚，以减少结构尺寸，减轻内外约束，利于散热，降低最高温升。
    （1）为了加强分层间歇浇筑层间的结合，插入Φ16钢筋，伸入上下层砼600mm，间距400mm，成“梅花形”布置。
    （2）为了保证每个浇筑层上下均有温度筋，在上下层砼中设置φ10@150的双向钢筋网片，这样，又提高砼表面的抗拉能力。
    （3）分层的时间间隔既要有利于散热，防止新浇砼引起下层砼表面温度骤降，又要考虑下层对上层的约束，以下层砼表面温度与新浇筑砼的浇筑温度之差不超过10℃为宜。

    4.3.4  采用二次振捣的方法，增加砼的密实和均匀性。

    4.3.5  新浇筑的砼大坡面接近侧模时，改变砼的浇筑方向，由侧边模板处往回浇筑，与原斜坡相交，形成一个集水坑，用软轴泵及时将水排出。

    4.4  大体积砼温度监控

    4.4.1  测温点布置：
    垂直方向：在距砼表面10cm以及砼中间部位分别布置三个测温点。水平方向：分别在距边缘1m和中间部位布置。

    4.4.2  测温工具的选用：采用JDC-2型便携式建筑电子测温仪。

    4.4.3  测温线布置：用钢筋将测温线固定好，传感器距离钢筋端部10cm，不得与钢筋接触，将钢筋另一端与上层钢筋固定好以后，将引出线收成一束，穿入管中，固定在横向钢筋下引出，以免浇筑时受到损伤。

    4.4.4  测温制度：在砼升温保持阶段，2-3h测温一次，在温度下降阶段，4-8小时测温一次。

    4.4.5  大体积砼温度控制参数:
    （1）砼的浇筑温度不得超过28℃。
    （2）砼内部与表面的温度之差不得超过25℃，砼的温度骤降不得超过10℃。

    4.4.6  大体积砼在养护期间的温度控制
    （1）大体积砼浇筑完毕后，待其收水后，在顶板的表面覆盖塑料薄漠，和两层湿草帘。在外侧的钢模板表面覆盖，一层薄膜和两层草帘，内侧面的钢模板上覆盖两层草帘，并将加速机房的门洞封堵，以防散热过快。
    （2）根据监控结果，如果砼内部升温较快，表面保温效果不好，砼内部与表面温度之差有可能超过控制值时，及时增加保温层厚度。
    （3）当昼夜温差较大或天气预报有暴雨袭击时，现场准备足够的保温材料，并根据气温变化趋势以及砼内部温度监测结果及时调整保温层厚度。
    （4）当砼内部与表面温度之差不超过20℃，且砼表面与环境温度之差也不超过20℃时，逐层拆除保温层，当砼内部与环境温度之差接近内部与表面温差控制值时，则全部撤掉保温层。

    5．钢筋等强度滚轧直螺纹连接技术
    钢筋等强度滚直螺纹接头是一种采用滚压轮直接将带肋钢筋头部滚轧成直螺纹，通过直螺纹连接套把两根钢筋连接成一体，达到接头与被连接钢筋等强度的接头，是钢筋机械连接接头中强度等级最高的接头之一，它具有接头强度高，延性好，质量稳定，连接方便，适应性强，便于检测等诸多优点，是一种钢筋连接的新技术，适应于直径为16mm~40mm同径或异径的Ⅱ~Ⅲ级钢筋连接。该接头还具有不镦粗、不去肋、无切削，一次成型，速度快和成本低等更多的优点，本工程Φ32钢筋采用等强度滚轧直螺纹连接接头。

    5.1  连接套

    5.1.1  连接套由生产厂家预先制作，每个套筒均必须经量规自检合格。

    5.1.2  连接套进场时提供产品合格证，并经施工单位、监理单位进行复检。

    5.1.3  连接套不得有严重锈蚀，油脂等影响砼质量的缺陷或杂物。

    5.1.4  连接套螺纹及精度不得低于6级，表面粗糙度不得低于6.3，连接套的外径和长度尺寸允许偏差均为±0.5mm，连接套表面应有明显的规格标记。

    5.1.5  根据施工的实际需要，直螺纹接头可设计成其它形状，如异径接头，可调接头等。

    5.2  施工准备

    5.2.1  凡参与接头施工的操作人员，技术管理和质量管理人员均应进行技术培训，设备操作人员均须经考核合格后持证上岗。

    5.2.2  钢筋切口端面必须与钢筋轴线垂直，不得有马蹄形或翘曲，采用砂轮片切割机切断。

    5.3  钢筋直螺纹加工

    5.3.1  必须使用合格滚丝机加工钢筋端头螺纹。螺纹的牙形、螺距等必须与连接套牙形、螺距一致，且经配套的量规检测合格，螺纹量规精度应符合5f要求。

    5.3.2  加工钢筋端头的螺纹时，采用水溶性润滑液，不得使用油性润滑液。

    5.3.3  操作人员必须按照要求逐个检查钢筋端头螺纹的外观质量。 

    5.3.4  经自检合格的钢筋端头螺纹，监理单位对每种规格加工批量随机抽检10%，且不少于10个，如有一个端头螺纹不合格，则对该批加工批逐个检查，不合格的端头螺纹必须重新加工经再次检验合格方可使用，并填写钢筋直螺纹加工检验记录。

    5.3.5  对已检验合格的端头螺纹加以保护。钢筋端头螺纹戴上保护帽，并接规格分类堆放整齐待用。

    5.4  钢筋连接

    5.4.1  连接钢筋时，钢筋规格和连接套的规格必须一致，并确保钢筋和连接套的丝扣干净完好无损。

    5.4.2  当采用预埋接头时，连接套的位置、规格和数量必须符合设计要求，带连接套的钢筋必须固定牢，连接的外露端加设密封盖。

    5.4.3  连接钢筋时用普通扳手拧紧，外露有效丝扣牙数在3牙以内，并做好拧紧标记。

    5.5  检验与验收

    5.5.1  由提供直螺纹连接技术单位的提供检验报告。

    5.5.2  检查连接套出厂合格证和连接套原材料质量保证书。

    5.5.3  检查钢筋连接开始前及施工过程中，对每批进场钢筋和接头进行以下性能检验
    （1）钢筋母材进行抗拉强度试验
    （2）钢筋接头试件数量不少于三根
    （3）三根接头试件的抗拉强度必须满足强度要求

    5.5.4  按接头数量的5%抽样，用普通扳手检测是否拧紧，抽检接头都必须合格，若发现有一个不合格，则该验收批接头必须全数检查，对查出的不合格接头重新连接，直至合格为止。

    5.6  接头应用

    5.6.1  采用A级接头连接，同一截面的接头百分率不大于50%

    5.6.2  钢筋弯曲点与接头端头距离大于钢筋直径的10倍，严禁在接头处弯曲

    5.6.3  接头套筒处保护层不小于15mm，连接套之间横向间距大于25mm

    6．结束语
    本工程采用的技术是成功的，经现场验收，砼无一胀模、裂缝、渗漏现象，降低了工程成本、提高了工作效率、缩短了施工周期，达到了预期的效果。设备安装调试结束后，经江苏省卫生厅等多家单位组成的专家验收组共同验收，该砼的抗辐射性能达到了国家标准，一次性通过专家组的验收，赢得良好的社会信誉和经济效益。