CN112132706A - 一种跳仓作业取消沉降后浇带的施工方法 - Google Patents

一种跳仓作业取消沉降后浇带的施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种跳仓作业取消沉降后浇带的施工方法，具体实施步骤如下：步骤一、明确建筑物场各项条件；步骤二、建立计算模型；步骤三、计算出各节点的沉降及基础内力；步骤四、逐步进行协同计算分析；步骤五、分析沉降是否满足设计要求，不满足进行地基处理；步骤六对施工段进行流水区间划分。本发明通过对建筑物的沉降计算，且对不符合要求的沉降进行地基处理，由此保证了后续跳仓法的有序进行且符合设计和施工需求；通过取消沉降后浇带的做法，一次浇筑成型，可减少后期封堵工序，可节约工期；取消沉降后浇带，施工缝减少，且施工缝便于清理，并及早地形成整体结构；此外还可极大的节省场地空间、施工时间和施工成本。

Description

一种跳仓作业取消沉降后浇带的施工方法
技术领域
本发明属于建筑施工领域，特别涉及一种跳仓作业取消沉降后浇带的施工方法。
背景技术
后浇带是在建筑施工中为防止现浇钢筋混凝土结构由于温度、收缩、沉降不均可能产生的有害裂缝，根据规范和结构受力特点，人为地将结构暂时划分为若干部分，在各部分分界处的基础底板、墙、梁等相应位置留设部分混凝土带在施工时暂时不浇筑，经过一段时间后，待构件内部收缩或变形完成后再浇捣该部分混凝土，从而将结构连成整体的临时施工缝。后浇带按其作用主要分为三种：
伸缩后浇带：为防止混凝土凝结收缩开裂而设置的后浇带；
沉降后浇带：为解决高层建筑与裙房(荷载差别较大的相邻结构)的沉降差而设置的后浇带；
温度后浇带：为防止混凝土因温度变化开裂而设置的后浇带。
因目前建筑物采用超长结构的较为普遍，所以在进行结构设计时采用后浇带也是一种较为常见的避免结构裂缝的方式。但由于后浇带都要求在施工时滞后较长一段时间通常要60天再进行浇筑，在此期间会引起安全、质量、工期、现场管理等一系列问题，所以采用“跳仓法”施工来取消后浇带逐渐受到工程技术人员的青睐。
“跳仓法”施工原理是运用“抗放兼施、先放后抗、以抗为主”的原则进行施工。通过合理设置跳仓间距，在跳仓施工阶段，释放混凝土早期应力，即所谓“先放”。在封仓阶段，混凝土的抗拉强度已经有所增长，充分利用混凝土的约束减小应变，即所谓“后抗”，并通过封仓后及时做防水层、回填土等措施，避免混凝土结构长期暴露在空气中，使结构承受收缩和温差作用减到最小，进而达到控制混凝土裂缝的目的。采用跳仓法施工取代温度后浇带和伸缩后浇带已经取得很好的效果，但采用跳仓法取消沉降后浇带由于需考虑的因素较多，所以较少采用。而沉降后浇带一般要求结构封顶后，待后浇带两侧结构沉降差稳定后再进行后浇带的浇筑施工，所以沉降后浇带一般要经历更长的时间才能施工，在此期间，预留的后浇带不仅影响结构安全、施工进度、工程质量，而且还增加了成品保护、安全防护、后期处理等费用，尤其在一些采用装配式预制构件的项目，长期留置的后浇带对预制构件的堆放、吊装还有着较大的影响，所以取消沉降后浇带就显得更为迫切。
发明内容
本发明提供了一种跳仓作业取消沉降后浇带的施工方法，用以解决施工作业中沉降后浇带取消设计、无沉降后浇带跳仓施工以及相应的地基处理等技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种跳仓作业取消沉降后浇带的施工方法，具体实施步骤如下：
步骤一、收集主建筑物和附属建筑的基础资料，基础资料包含总平面图、地下结构图、计算荷载图、岩土工程勘察报告和地基处理设计施工图；明确建筑物场地位置、结构形式、受力状况和地质条件；
步骤二、基于建筑物的基础资料，建立计算模型，模型尺度采用工程实际尺度；通过计算分析预测不同施工阶段、荷载情况下建筑的沉降情况，从而预测整体沉降结果；
步骤三、对于步骤二中计算模型根据建筑物基础的刚度情况，采用交叉梁的假设以及差分法，在纵横交叉梁交汇处的计算节点上建立起基础的位移方程，根据各节点的地层情况，并采用土的单向压剪非线性应力应变本构关系，按照布辛奈斯克应力假设和分层总和法建立起地基柔度矩阵，从而列出地基沉降与基底反力的关系式；并按照地基与基础共同作用的原理，假设在各节点处基础与地基的变形是协调一致的，由此获得了以基底反力为未知数的协调方程，求解基底反力，然后计算出各节点的沉降及基础内力；
步骤四、对工程进行地基与基础协同计算分析时，基于工程设计条件和岩土工程勘察报告，根据地基土的非线性应力应变特性及其不均匀性、荷载与地基土分布不均引起的差异沉降、基础刚度对沉降的调整作用、深基坑开挖土的卸荷和沉降的时间效应因素的影响；协同计算分析时共分为计算节点、地基分区分层、计算荷载、基础刚度和分阶段计算五个步骤；
步骤五、根据步骤四中的计算结果，得出主建筑物和附属建筑物间的最大沉降差和相对沉降差，论证其在不设置沉降缝时其沉降量是否满足相关设计和规范要求；若不满足通过对主建筑物和附属建筑物的地基进行处理或改变施工作业方法，直至满足设计沉降要求；
步骤六、满足设计沉降要求后，对施工段进行流水区间划分，每个流水区间内通过跳仓法施工，分仓按照原有后浇带中线进行划分且不设置沉降后浇带；分仓完成后所有墙体直线长度均小于40m，底板及顶板尺寸小于40m×40m；墙柱后浇带按照基础底板分仓调整。进一步的，对于步骤三中，地基假设：按照布辛奈斯克应力假设和分层总和法建立沉降与反力关系式：
{S}＝[δ]·{p}+{S0}
Figure BDA0002693828030000021
Figure BDA0002693828030000022
式中:
{S}——节点沉降向量；
[δ]——地基柔度矩阵；
{p}——平均基底反力向量；
{S0}——外来沉降向量，包括外荷块的荷载引起的沉降量；
nc——地基分层数；
nb——计算节点数；
hik——i节点处第k土层厚度；
σijk——j加荷块作用单位压力时，i节点第k层土的垂直应力；
Mik——由单向压剪非线性本构关系确定的第i节点第k层土的等效垂直
用室内固结试验和动、静三轴试验来描绘土的非线性特性，根据受力情况确定单向压密和剪切模量，并计算出主应变，通过变换可得到垂直方向的应力σz和应变εz，然后由下式即可求得等效垂直变形模量M:
Figure BDA0002693828030000031
基础假设：采用十字交叉梁的基本假设，将基础视为纵横两个方向的梁，计算节点为两个方向梁的交汇处；依据差分法可建立反力与位移关系式：
[A]·{p}-[A]·{p0}＝[C]·{W}
式中:
[A]——基底面积矩阵；
[C]——基础总刚度矩阵；
{W}——位移向量；
{p}——基底反力向量；
{p0}——荷载向量；
共同作用：按照地基与基础共同作用的原理，假定{s}＝{W}，可得：
[K]·{p}＝[A]·{p0}+[C]·{s0}
式中:
[k]——反力系数矩阵；
求上述解方程可得到各节点的反力，由此计算出沉降、弯矩及剪力。
进一步的，对于步骤四中，对于计算节点，按照提供的结构基础平面图，在建筑物范围内按主要的平面轴网、建筑物外墙边等布置计算网格，将基础按十字网格划分成沿轴线纵横两个方向的梁，并在每一纵横梁的交汇处设一个计算节点；对于地基分区分层根据勘察单位提供的工程岩土工程勘察报告，根据地基的不均匀性，在拟建场地范围内将地层划分若干个区；每个区根据土质随深度变化的情况，将基底以下的土层分层；
对于计算荷载，以各加荷点作为加荷块的标志点(即加荷点)，按计算网格的跨中至跨中或者跨中至基础筏板边缘划分加荷块；主建筑物的基底荷载按平均荷载，即以总荷载标准值除以相应面积，再加上基础底板及地面做法的重量；其余部分的基底荷载以柱底竖向荷载标准值除以加荷块的面积，再加上基础底板及地面做法的重量；
对于基础刚度，各节点的计算刚度按下列原则确定：主建筑物按照基础底板、地下墙体及顶板刚度计算；附属建筑物按照基础底板刚度计算；
进一步的，对于步骤四中，分阶段计算，为考虑基坑挖土卸荷及地下室顶板覆土填埋时间的影响，分下列三个阶段计算：
卸荷阶段：模拟基坑开挖，计算大面积挖土卸荷情况下的应力变化，将原生土重中扣除这种应力变化算得的剩余应力作为下一阶段确定非线性模量的初始应力；
第一加荷阶段：主建筑物到顶取其总荷载的70％作为计算荷载，附属建筑物选取在施工至结构顶板预先回填1m覆土，取其总荷载的60％作为计算荷载；地基土层采用短期模量计算沉降；
第二加荷阶段：主建筑物取其总荷载的30％作为计算荷载，附属建筑物回填结构顶板上2m覆土后取其总荷载的40％作为计算荷载；地基土层采用长期模量计算沉降；将以上各拟建建筑的各加荷阶段计算所得的沉降累加，获得最后结果。
进一步的，对于步骤六中，跳仓法的施工工序原则为“隔一跳一”，即至少隔一仓块跳仓或封仓施工；相邻仓的混凝土浇筑间隔时间不宜小于7d；分仓间距大于40米的，要通过进行超长大体积混凝土结构跳仓法施工温度应力和收缩应力的计算，通过(《超长大体积混凝土结构跳仓法技术规程》DB11/T 1200－2015附录)来确定具体的仓格长度。
进一步的，分仓时，分仓缝不设在原设计后浇带受力较小的位置上，在保证符合规范要求间距的基础上，根据施工缝的特点设在钢筋少、便于施工的地方，同时为适应模板支设而取直线设置。
进一步的，对于步骤五中，对计算结果进行论证是，最大沉降量和沉降差相对均匀，符合取消沉降后浇带后的符合相应规范中要求，则可进行不设沉降后浇带的跳仓法施工；若计算结果虽然符合相应规范中对于沉降量的要求，但最大沉降量和沉降差分布不均匀，部分楼座存在较大的支座反力，不利于结构裂缝的控制，为了更好地达到取消沉降后浇带后对裂缝的控制效果，对该地处地基进行了处理，优化后的重新计算直至满足最大沉降量和沉降差相对均匀。
进一步的，当所在地存在地下水、土质不良或土质分层较多时，需要计算和添加建筑基坑开挖引起的地基隆起和回弹再压缩变形对沉降变形的影响；且在施工时，对地下室防水及回填土要及时施工，控制车库顶板施工荷载不超过设计值；在主建筑物与附属建筑相邻跨设置沉降观测点，沉降观测点在底板施工阶段设置，施工时监测数据的需保持及时性和连贯性。
进一步的，在跳仓法施工过程，对已有的高层建筑的基坑回弹和建筑物沉降实测资料进行“反演”，获取经验修正系数，实时检测和修正施工；
以基坑开挖后的应力状态作为起始状态，采用基底总压力计算建筑物总沉降；这样不仅适用于附加压力较大的高层建筑物沉降估算，还可用于基础埋深大建筑物重量不大的低层建筑或纯地下建筑的沉降估算。
进一步的，在跳仓法施工时，底板、外墙采用60d强度等级评定，并留置90d后备试块，优化混凝土配合比，水泥用量控制在220～240Kg/m，增加粉煤灰掺量，不掺或少掺矿粉；严格控制原材质量，石子空隙率控制40％，机制砂石粉含量控制在3％以内，入模坍落度控制在140-160mm；
加强混凝土的温度控制，混凝土入模温度不大于32℃，养护阶段混凝土内部温度与表面温度不应大于25℃，结束养护时混凝土表面温度与环境温度不能大于20℃，混凝土中心部位降温速率不大于2℃/d。
本发明的有益效果体现在：
本发明通过地基与基础共同作用的分析原理，考虑基础刚度对沉降的调整作用，所得的沉降分布比一般自由沉降接近实际；特别在建筑物采用不同的基础类型，其刚度差异性很大时，能反映不同类型基础对沉降调整能力的差异，有利于基础方案的合理选择。
本发明通过对建筑物的沉降计算，且对不符合要求的沉降进行地基处理，由此保证了后续跳仓法的有序进行且符合设计和施工需求；
本发明通过取消沉降后浇带的做法，一次浇筑成型，可减少后期封堵工序，可提前迅速进行土方回填，消除后浇带对后期二次结构、装饰装修等专业施工的影响，节约工期；取消沉降后浇带，施工缝减少，且施工缝便于清理，并及早地形成整体结构，增加了结构防水性；此外还可极大的节省场地空间、施工时间和施工成本；
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解；本发明的主要目的和其它优点可通过在说明书中所特别指出的方案来实现和获得。
附图说明
图1是本发明案例1的跳仓法仓位划分示意。
具体实施方式
以某三种建筑工程为例，案例1为，该建筑车库为地下两层，主楼为地下三层。车库基础底板及顶板属于超长结构，基础底板厚500mm，混凝土强度C30，抗渗等级为P8。主楼位于车库内，其筏板厚度为600mm，混凝土强度C30，抗渗等级为P8。车库内后浇带纵横不规则交错，仅基础底板就超1183米。现场后浇带分为沉降后浇带及收缩后浇带，沉降后浇带主要防止施工中主楼与车库不均匀沉降产生裂缝，收缩后浇带主要为防止温度收缩裂缝，具体设计概况如下表所示。
表1拟建建筑物1设计条件概况表
Figure BDA0002693828030000061
案例2为，建筑工程由12栋高层住宅楼及周边纯地下车库组成，高层住宅楼采用平板式筏板基础，周边纯地下车库采用筏板基础+上柱墩。高层住宅楼采用CFG桩地基处理方案，其余部分采用天然地基。拟建建筑物有关的主要设计条件详见表2。建筑物的设计室内地面标高(±0.00)为38.40m，具体设计概况如下表所示。
表2拟建建筑物2设计条件概况表
Figure BDA0002693828030000062
Figure BDA0002693828030000071
案例3为，建筑工程由9栋高层住宅楼及周边地下车库组成。高层住宅楼采用CFG桩地基处理方案，平板式筏板基础，筏板厚度600mm混凝土强度C30，抗渗等级P8；周边地下车库采用天然地基，筏板基础+上柱墩，筏板厚度500mm，混凝土强度C35，抗渗等级P8。现场后浇带分为沉降后浇带及收缩后浇带，用以控制沉降及温度收缩裂缝；拟建建筑物有关的主要设计条件详见表3.1.3。建筑物的设计室内地面标高(±0.00)为32.30m，具体设计概况如下表3所示。
表3拟建建筑物2设计条件概况表
Figure BDA0002693828030000072
根据跳仓作业取消沉降后浇带的施工方法，具体实施步骤如下：
步骤一、收集主建筑物和附属建筑的基础资料，基础资料包含总平面图、地下结构图、计算荷载图、岩土工程勘察报告和地基处理设计施工图；明确建筑物场地位置、结构形式、受力状况和地质条件。
其中，建筑物场地位置：地理位置、周围环境及构筑物等；
建筑物设计条件：结构形式、基础形式、竖向荷载、标高、筏板厚度等；
地基处理设计条件：桩基、复合地基、天然地基情况；
拟建场地工程地质条件：地形与地面标高、勘察期间地下水位、基底地层岩性及分布。
依据规范：国标规范、地标规范有《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)、《建筑变形测量规范》(JGJ8-2016)、《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)、《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)、《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)、《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)、《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-2012)、《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2009)、《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》(DBJ 11-501-2009)(2016年版)、《建筑地基检测技术规范》(JGJ 340-2015)。
步骤二、基于建筑物的基础资料，建立计算模型，模型尺度采用工程实际尺度；通过计算分析预测不同施工阶段、荷载情况下建筑的沉降情况，从而预测整体沉降结果。
本实施例中，三工程均拟采用“跳仓法”进行地下结构施工，采用“跳仓法”技术，需根据结构沉降发展规律控制差异沉降，包括绝对差异沉降和相对差异沉降，进而有条件取消沉降后浇带。而高层住宅楼与周边地下车库位于同一整体大面积基础上，荷载相差悬殊，主楼与车库之间设置沉降后浇带是解决高低层差异沉降问题的关键手段。要取消沉降后浇带，应充分分析高低层之间的差异沉降，拟建建筑的地基沉降、差异沉降能否得到有效控制并满足工程设计要求，使大体积混凝土浇筑采用“跳仓法”施工得以实现。
步骤三、对于步骤二中计算模型根据建筑物基础的刚度情况，采用交叉梁的假设以及差分法，在纵横交叉梁交汇处的计算节点上建立起基础的位移方程，根据各节点的地层情况，并采用土的单向压剪非线性应力应变本构关系，按照布辛奈斯克应力假设和分层总和法建立起地基柔度矩阵，从而列出地基沉降与基底反力的关系式；并按照地基与基础共同作用的原理，假设在各节点处基础与地基的变形是协调一致的，由此获得了以基底反力为未知数的协调方程，求解基底反力，然后计算出各节点的沉降及基础内力。
(1)地基假设：按照布辛奈斯克应力假设和分层总和法建立沉降与反力关系式：
{S}＝[δ]·{p}+{S0}
Figure BDA0002693828030000091
Figure BDA0002693828030000092
式中:
{S}——节点沉降向量；
[δ]——地基柔度矩阵；
{p}——平均基底反力向量；
{S0}——外来沉降向量，包括外荷块的荷载引起的沉降量；
nc——地基分层数；
nb——计算节点数；
hik——i节点处第k土层厚度；
σijk——j加荷块作用单位压力时，i节点第k层土的垂直应力；
Mik——由单向压剪非线性本构关系确定的第i节点第k层土的等效垂直变形计算模量。
(2)单向压剪非线性本构关系：单向压剪非线性本构关系由我公司张国霞等人(1984年)提出的，它假定土体的变形是由单向压密和剪切变形引起的，如下图1所示。式中：
△σ1、△σ3——最大、最小主应力增量；
△ε11、△ε12——分别为由单向压密和剪切引起的最大主应力方向应变增量；
M11、M12——分别为最大主应力方向的单向压密和单向剪切非线性割线模量；
β——单向压密与剪切的比例系数(简称压剪比)；
μ——泊松比。
用室内固结试验和动、静三轴试验来描绘土的非线性特性，根据受力情况确定单向压密和剪切模量，并计算出主应变，通过变换可得到垂直方向的应力和应变，然后由下式即可求得等效垂直变形模量M:
Figure BDA0002693828030000093
(3)基础假设：采用十字交叉梁的基本假设，将基础视为纵横两个方向的梁，计算节点为两个方向梁的交汇处。依据差分法可建立反力与位移关系式：
[A]·{p}-[A]·{p0}＝[C]·{W}
式中:
[A]——基底面积矩阵；
[C]——基础总刚度矩阵；
{W}——位移向量；
{p}——基底反力向量；
{p0}——荷载向量。
(4)共同作用：按照地基与基础共同作用的原理，假定{s}＝{W}，可得：
[K]·{p}＝[A]·{p0}+[C]·{s0}
式中:
[k]——反力系数矩阵。
求解方程可得到各节点的反力，由此计算出沉降、弯矩及剪力。
步骤四、对工程进行地基与基础协同计算分析时，基于工程设计条件和岩土工程勘察报告，根据地基土的非线性应力应变特性及其不均匀性、荷载与地基土分布不均引起的差异沉降、基础刚度对沉降的调整作用、深基坑开挖土的卸荷和沉降的时间效应因素的影响；协同计算分析时共分为计算节点、地基分区分层、计算荷载、基础刚度和分阶段计算五个步骤；
(1)计算节点
按照设计单位提供的结构基础平面图，在建筑物范围内按主要的平面轴网、建筑物外墙边等布置计算网格，将基础按十字网格划分成沿轴线纵横两个方向的梁，并在每一纵横梁的交汇处设一个计算节点。
(2)地基分区分层
根据勘察单位提供的工程岩土工程勘察报告，考虑地基的不均匀性，在拟建场地范围内将地层划分若干个区。每个区根据土质随深度变化的情况，将基底以下的土层分为21层。每层土质参数按勘察报告提供的土试指标及经验确定，经CFG桩处理的土层按复合地基模量计算，其它所缺的非线性。
(3)计算荷载
以各加荷点作为加荷块的标志点(即加荷点)，按计算网格的跨中至跨中或者跨中至基础筏板边缘划分加荷块。住宅楼的基底荷载按平均荷载，即以设计单位提供的总荷载标准值除以相应面积，再加上基础底板及地面做法的重量；其余部分的基底荷载以设计单位提供的柱底竖向荷载标准值除以加荷块的面积，再加上基础底板及地面做法的重量。
(4)基础刚度
各节点的计算刚度按下列原则确定：住宅楼按照基础底板、地下2层墙体及顶板刚度考虑；地下车库按照基础底板刚度考虑。
(5)分阶段计算
为考虑基坑挖土卸荷及地下室顶板覆土填埋时间的影响，分下列三个阶段计算：
卸荷阶段：模拟基坑开挖，计算大面积挖土卸荷情况下的应力变化，将原生土重中扣除这种应力变化算得的剩余应力作为下一阶段确定非线性模量的初始应力。
第一加荷阶段：住宅楼结构到顶取其总荷载的70％作为计算荷载，纯地下车库考虑在施工至结构顶板预先回填1m覆土，取其总荷载的60％作为计算荷载。地基土层采用短期模量计算沉降。
第二加荷阶段：住宅楼取其总荷载的30％作为计算荷载，纯地下车库回填结构顶板上2m覆土后取其总荷载的40％作为计算荷载。地基土层采用长期模量计算沉降。
将以上各拟建建筑的各加荷阶段计算所得的沉降累加，获得最后结果。
步骤五、根据步骤四中的计算结果，得出主建筑物和附属建筑物间的最大沉降差和相对沉降差，论证其在不设置沉降缝时其沉降量是否满足相关设计和规范要求；若不满足通过对主建筑物和附属建筑物的地基进行处理或改变施工作业方法，直至满足设计沉降要求；
经过上述分析和计算，两个项目的最终沉降差计算结果如下：
表4案例1计算成果汇总表
Figure BDA0002693828030000111
表5案例2计算成果汇总表
Figure BDA0002693828030000121
表6案例3计算成果汇总表
Figure BDA0002693828030000122
计算结果表明：三个案例建筑物长期最大沉降均不大于50mm，高层住宅楼与车库相邻柱基不均匀沉降均小于2L/1000(L为相邻墙、柱基中心距离)，满足《超长大体积混凝土结构跳仓法技术规程》DB11/T1200-2015第4.1.7条之规定。
从上述计算结果可以看出，案例1、3由于主楼层高较少，最大沉降量和沉降差相对比较均匀，符合取消沉降后浇带后的预期效果。而案例2中计算结果虽然符合规范2L/1000的要求，但最大沉降量和沉降差分布不均匀，部分楼座存在较大的支座反力，不利于结构裂缝的控制，为了更好地达到取消沉降后浇带后对裂缝的控制效果，对案例2中地块主楼的CFG桩复合地基进行了优化，优化后的实际情况如下表：
表7案例2CFG桩优化方案对比
Figure BDA0002693828030000131
案例2经优化后的地基处理方案需按照上文协同分析方法进行重新试算和分析，经计算汇总后得到如表8优化计算成果汇总表。
经过两次地基与基础协同计算分析后的案例2和经过一次协同计算分析后的案例1最终都得出如下结论：
1)、经地基基础协同作用分析，主楼采用CFG桩复合地基、车库采用天然地基的地基方案是可行的；主楼与车库相邻柱基不均匀沉降均小于2L/1000(L为相邻墙、柱基中心距离)，满足《超长大体积混凝土结构跳仓法技术规程》DB11/T1200-2015第4.1.7条之规定；
2)、采用“跳仓法”进行结构施工，可全部取消施工后浇带；
3)、结构方案应结合《超长大体积混凝土结构跳仓法技术规程》DB11/T1200-2015的相关规定进行设计；
4)、跳仓施工的分仓方案应与结构设计单位及地基处理设计单位协商确认后方可进行施工；
5)、施工期间应加强建筑沉降监测，若出现特殊情况应计时反馈结构设计单位及地基处理设计单位协商解决。
表8案例2复合地基优化后计算成果汇总表
Figure BDA0002693828030000132
Figure BDA0002693828030000141
步骤六、满足设计沉降要求后，对施工段进行流水区间划分，每个流水区间内通过跳仓法施工，分仓按照原有后浇带中线进行划分且不设置沉降后浇带；分仓完成后所有墙体直线长度均小于40m，底板及顶板尺寸小于40m×40m；墙柱后浇带按照基础底板分仓调整。
跳仓法施工首先要进行合理的分仓，然后根据分仓的情况制定科学高效的施工顺序，最后根据大体积混凝土施工的相关要求制定各项保证措施。下面以案例1为例简要说明编制跳仓法施工方案的方法。结构设计采用温度后浇带来降低由于收缩引起的有害裂缝风险，采用沉降后浇带降低因不均匀沉降而产生有害裂缝的风险。跳仓法的施工工序原则为“隔一跳一”，即至少隔一仓块跳仓或封仓施工，上下层的分仓施工缝可不对齐。最大分块尺寸不大于40m，如果分仓超过40m，则应通过温度收缩应力计算后确定尺寸；相邻仓的混凝土浇筑间隔时间不宜小于7d。
以案例1车库为例，具体如图1所示，根据验槽顺序分为四个区间，分别用1区、2区、3区和4区表示，各区间形成流水，最后形成四个流水区间。每个流水区间内部按照跳仓法进行浇筑；分仓按照原有后浇带中线进行划分通过每个区后面加-1、-2和-3等形式表示，其中奇数在图中通过斜线填充，偶数通过水平线填充。分仓完成后所有墙体直线长度均小于40m，底板及顶板尺寸小于40m×40m。墙柱后浇带按照基础底板分仓调整，车库柱子与跳仓法施工顺序影响不大，主要考虑顶板与外墙浇筑顺序。在进行分仓时要注意几个问题：一是分仓缝不必设在原设计后浇带(受力较小)的位置上，在保证符合规范要求间距的基础上，可以根据施工缝的特点设在钢筋较少、便于施工的地方，同时为方便模板支设而尽量取直线；二是针对个别特殊部位，可以适当突破规范要求的40米的间距，但要通过进行超长大体积混凝土结构跳仓法施工温度应力和收缩应力的计算(详见《超长大体积混凝土结构跳仓法技术规程》DB11/T 1200－2015附录)来确定具体的仓格长度；三是底板、墙体和顶板的分仓不必完全一致，可根据现场情况和施工缝的特点单独布置。
分仓区域划分完成后，可整体流水施工，也可分区域流水施工，但要保证“隔一跳一”，即至少隔一仓块跳仓或封仓施工，且相邻仓的混凝土浇筑间隔时间不小于7d，当底板、墙体、顶板的分仓区域不同时，还要注意竖向结构和水平结构施工缝不在同一位置时的连接和接缝处理。
跳仓法施工的混凝土结构一般均为超长结构，需按大体积混凝土的施工工艺特性进行要求，所以混凝土的施工是保证跳仓法施工效果的关键环节，其从制备、运输、浇筑、养护、测温到特殊情况的处理等几个方面都关系到最终的施工质量。
施工时，要求地下室底板、外墙宜采用60d或90d龄期的强度指标，并作为混凝土配合比设计、混凝土强度评定及工程验收的依据，考虑到现场施工的便利性和商混的相似性，在方案中明确顶板的混凝土也采用60d龄期强度进行设计和评定。
考虑到地下室一般为超长结构，且部分底板等构件的厚度较厚，所以在配置钢筋时除按设计要求进行配置外，还应结合超长大体积混凝土结构的施工方法配置控制因温度和收缩可能产生裂缝的构造钢筋。墙体水平筋设在竖筋外侧，方便施工，有利于控制裂缝：扶壁柱部位按规程增加附加抗裂钢筋；
本实施例中，底板、外墙采用60d强度等级评定，并留置90d后备试块，优化混凝土配合比，水泥用量控制在220～240Kg/m，增加粉煤灰掺量，不掺或少掺矿粉；严格控制原材质量，石子空隙率控制40％，机制砂石粉含量控制在3％以内，入模坍落度控制在140-160。
本实施例中，混凝土要认真振捣，不要漏振，更不可过振。加强混凝土的温度控制，混凝土入模温度不大于32℃，养护阶段混凝土内部温度与表面温度不应大于25℃，结束养护时混凝土表面温度与环境温度不能大于20℃，混凝土中心部位降温速率不大于2℃/d。
本实施例中，地下室防水及回填土要及时施工，严格控制车库顶板施工荷载。在主楼与地库相邻跨设置沉降观测点，沉降观测点应在底板施工阶段尽快设置，以保证监测数据的及时性和连贯性。有关沉降观测的技术按照《建筑变形测量规范》JGJ 8-2016执行。其中尤其要注意的是：沉降基准点与待测建筑的距离应大于该建筑基础最大深度的2倍。基准点的标石，应埋设在基岩或原状土层中，在冻土地区，应埋至当地冻土线0.5m以下。沉降基准点观测宜采用水准测量。观测点必须在打完基础底板后立即开始埋设并测初始标高。另外，观测点应布置在荷载差异较大，且能反映建筑物各部位沉降的位置以及沉降后浇带两侧。
混凝土的变形监测。一般在混凝土终凝且强度达到1.2MPa后，根据两个轴线方向选定最长无障碍通视测量轴、弹线，确定起测点及端点。制作两块白板，分别将两块白板放置在测区两侧十字线处，将测距仪贴地面顶住一块白板，激光与线平直，读取测值。汇总七天变形情况，绘制成变形曲线，分析整体变形趋势，统计7d时最终变形情况。为下一仓混凝土浇筑时间点提供经验数据。以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种跳仓作业取消沉降后浇带的施工方法，其特征在于，具体实施步骤如下：
步骤一、收集主建筑物和附属建筑的基础资料，基础资料包含总平面图、地下结构图、计算荷载图、岩土工程勘察报告和地基处理设计施工图；明确建筑物场地位置、结构形式、受力状况和地质条件；
步骤二、基于建筑物的基础资料，建立计算模型，模型尺度采用工程实际尺度；通过计算分析预测不同施工阶段、荷载情况下建筑的沉降情况，从而预测整体沉降结果；
步骤三、对于步骤二中计算模型根据建筑物基础的刚度情况，采用交叉梁的假设以及差分法，在纵横交叉梁交汇处的计算节点上建立起基础的位移方程，根据各节点的地层情况，并采用土的单向压剪非线性应力应变本构关系，按照布辛奈斯克应力假设和分层总和法建立起地基柔度矩阵，从而列出地基沉降与基底反力的关系式；并按照地基与基础共同作用的原理，假设在各节点处基础与地基的变形是协调一致的，由此获得了以基底反力为未知数的协调方程，求解基底反力，然后计算出各节点的沉降及基础内力；
步骤四、对工程进行地基与基础协同计算分析时，基于工程设计条件和岩土工程勘察报告，根据地基土的非线性应力应变特性及其不均匀性、荷载与地基土分布不均引起的差异沉降、基础刚度对沉降的调整作用、深基坑开挖土的卸荷和沉降的时间效应因素的影响；协同计算分析时共分为计算节点、地基分区分层、计算荷载、基础刚度和分阶段计算五个步骤；
步骤五、根据步骤四中的计算结果，得出主建筑物和附属建筑物间的最大沉降差和相对沉降差，论证其在不设置沉降缝时其沉降量是否满足相关设计和规范要求；若不满足通过对主建筑物和附属建筑物的地基进行处理或改变施工作业方法，直至满足设计沉降要求；
步骤六、满足设计沉降要求后，对施工段进行流水区间划分，每个流水区间内通过跳仓法施工，分仓按照原有后浇带中线进行划分且不设置沉降后浇带；分仓完成后所有墙体直线长度均小于40m，底板及顶板尺寸小于40m×40m；墙柱后浇带按照基础底板分仓调整。
2.如权利要求1所述的一种跳仓作业取消沉降后浇带的施工方法，其特征在于，对于步骤三中，地基假设：按照布辛奈斯克应力假设和分层总和法建立沉降与反力关系式：
{S}＝[δ]·{p}+{S0}
Figure FDA0002693828020000011
Figure FDA0002693828020000012
式中:
{S}——节点沉降向量；
[δ]——地基柔度矩阵；
{p}——平均基底反力向量；
{S0}——外来沉降向量，包括外荷块的荷载引起的沉降量；
nc——地基分层数；
nb——计算节点数；
hik——i节点处第k土层厚度；
σijk——j加荷块作用单位压力时，i节点第k层土的垂直应力；
Mik——由单向压剪非线性本构关系确定的第i节点第k层土的等效垂直
用室内固结试验和动、静三轴试验来描绘土的非线性特性，根据受力情况确定单向压密和剪切模量，并计算出主应变，通过变换可得到垂直方向的应力σz和应变εz，然后由下式即可求得等效垂直变形模量M:
Figure FDA0002693828020000021
基础假设：采用十字交叉梁的基本假设，将基础视为纵横两个方向的梁，计算节点为两个方向梁的交汇处，依据差分法可建立反力与位移关系式：
[A]·{p}-[A]·{p0}＝[C]·{W}
式中:
[A]——基底面积矩阵；
[C]——基础总刚度矩阵；
{W}——位移向量；
{p}——基底反力向量；
{p0}——荷载向量；
共同作用：按照地基与基础共同作用的原理，假定{s}＝{W}，可得：
[K]·{p}＝[A]·{p0}+[C]·{s0}
式中:
[k]——反力系数矩阵；
求上述解方程可得到各节点的反力，由此计算出沉降、弯矩及剪力。
3.如权利要求1所述的一种跳仓作业取消沉降后浇带的施工方法，其特征在于，
对于步骤四中，对于计算节点，按照提供的结构基础平面图，在建筑物范围内按主要的平面轴网、建筑物外墙边等布置计算网格，将基础按十字网格划分成沿轴线纵横两个方向的梁，并在每一纵横梁的交汇处设一个计算节点；对于地基分区分层根据勘察单位提供的工程岩土工程勘察报告，根据地基的不均匀性，在拟建场地范围内将地层划分若干个区；每个区根据土质随深度变化的情况，将基底以下的土层分层；
对于计算荷载，以各加荷点作为加荷块的标志点(即加荷点)，按计算网格的跨中至跨中或者跨中至基础筏板边缘划分加荷块；主建筑物的基底荷载按平均荷载，即以总荷载标准值除以相应面积，再加上基础底板及地面做法的重量；其余部分的基底荷载以柱底竖向荷载标准值除以加荷块的面积，再加上基础底板及地面做法的重量；
对于基础刚度，各节点的计算刚度按下列原则确定：主建筑物按照基础底板、地下墙体及顶板刚度计算；附属建筑物按照基础底板刚度计算。
4.如权利要求3所述的一种跳仓作业取消沉降后浇带的施工方法，其特征在于，
对于步骤四中，分阶段计算，为考虑基坑挖土卸荷及地下室顶板覆土填埋时间的影响，分下列三个阶段计算：
卸荷阶段：模拟基坑开挖，计算大面积挖土卸荷情况下的应力变化，将原生土重中扣除这种应力变化算得的剩余应力作为下一阶段确定非线性模量的初始应力；
第一加荷阶段：主建筑物到顶取其总荷载的70％作为计算荷载，附属建筑物选取在施工至结构顶板预先回填1m覆土，取其总荷载的60％作为计算荷载；地基土层采用短期模量计算沉降；
第二加荷阶段：主建筑物取其总荷载的30％作为计算荷载，附属建筑物回填结构顶板上2m覆土后取其总荷载的40％作为计算荷载；地基土层采用长期模量计算沉降；将以上各拟建建筑的各加荷阶段计算所得的沉降累加，获得最后结果。
5.如权利要求1所述的一种跳仓作业取消沉降后浇带的施工方法，其特征在于，
对于步骤五中，对计算结果进行论证是，最大沉降量和沉降差相对均匀，符合取消沉降后浇带后的符合相应规范中要求，则可进行不设沉降后浇带的跳仓法施工；若计算结果虽然符合相应规范中对于沉降量的要求，但最大沉降量和沉降差分布不均匀，部分楼座存在较大的支座反力，不利于结构裂缝的控制，为了更好地达到取消沉降后浇带后对裂缝的控制效果，对该地处地基进行了处理，优化后的重新计算直至满足最大沉降量和沉降差相对均匀。
6.如权利要求1所述的一种跳仓作业取消沉降后浇带的施工方法，其特征在于，
对于步骤六中，跳仓法的施工工序原则为“隔一跳一”，即至少隔一仓块跳仓或封仓施工；相邻仓的混凝土浇筑间隔时间不宜小于7d；分仓间距大于40米的，要通过进行超长大体积混凝土结构跳仓法施工温度应力和收缩应力的计算，通过(《超长大体积混凝土结构跳仓法技术规程》DB11/T 1200－2015附录)来确定具体的仓格长度。
7.如权利要求6所述的一种跳仓作业取消沉降后浇带的施工方法，其特征在于，
分仓时，分仓缝不设在原设计后浇带受力较小的位置上，在保证符合规范要求间距的基础上，根据施工缝的特点设在钢筋少、便于施工的地方，同时为适应模板支设而取直线设置。
8.如权利要求1所述的一种跳仓作业取消沉降后浇带的施工方法，其特征在于，
对于步骤六中，在跳仓法施工过程，对已有的高层建筑的基坑回弹和建筑物沉降实测资料进行“反演”，获取经验修正系数，实时检测和修正施工；以基坑开挖后的应力状态作为起始状态，采用基底总压力计算建筑物总沉降，用于附加压力较大的高层建筑物沉降估算，用于基础埋深大建筑物重量不大的低层建筑或纯地下建筑的沉降估算。
9.如权利要求1所述的一种跳仓作业取消沉降后浇带的施工方法，其特征在于，
当所在地存在地下水、土质不良或土质分层较多时，需要计算和添加建筑基坑开挖引起的地基隆起和回弹再压缩变形对沉降变形的影响；且在施工时，对地下室防水及回填土要及时施工，控制车库顶板施工荷载不超过设计值；在主建筑物与附属建筑相邻跨设置沉降观测点，沉降观测点在底板施工阶段设置，施工时监测数据的需保持及时性和连贯性。
10.如权利要求1所述的一种跳仓作业取消沉降后浇带的施工方法，其特征在于，
在跳仓法施工时，底板、外墙采用60d强度等级评定，并留置90d后备试块，优化混凝土配合比，水泥用量控制在220～240Kg/m，增加粉煤灰掺量，不掺或少掺矿粉；严格控制原材质量，石子空隙率控制40％，机制砂石粉含量控制在3％以内，入模坍落度控制在140-160mm；加强混凝土的温度控制，混凝土入模温度不大于32℃，养护阶段混凝土内部温度与表面温度不应大于25℃，结束养护时混凝土表面温度与环境温度不能大于20℃，混凝土中心部位降温速率不大于2℃/d。
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