正度建设工程有限公司 广东潮州 521000
摘要：某大型工程项目地下室底板体积大，施工过程复杂。在该过程中，优选有限元方法，对各施工情况下后浇带、施工缝方案中的基础底板沉降变形和结构应力进行对比。经实验证明可知，在工程实践中，把各主楼间的沉降后浇带去除，不仅不会对整体工程产生太大干扰，还会避免因设置沉降后浇带导致的各类施工问题。
关键词：地下室底板；沉降后浇带；混凝土浇筑；养护
前言
底板开裂漏水是由不均匀沉降引起的，究其原因，各主楼间或主楼与裙楼之间的荷载、刚度差异过大，对基础内力和基底反力产生干扰，使之发生较大变化。常规情况下，通过设置沉降后浇带解决上述问题。然而，该板块施工会对后续工程操作产生干扰，出现二次施工情况，影响工程质量、进度，甚至使其安全性也无法保障。最佳解决方法是综合考量各类因素，把后浇带取消，实现预期工程质量及效益目标。
1.工程实例及具体分析
1.1项目概况
一金融城项目工程占地面积和建筑总面积分别为186210m2和1325000m2。某条道路将基地一分为二，形成南北2个地块，文章中仅详述其中一地块。这个地块中含A1和A2两座塔楼，前者共14层，后者共9层，二者均外加一屋顶，标高分别是74.3m和50.4m。除此之外，还包括三层地下室。两个核心区的底板厚度分别为1.5m和1.3m，其余区域底板厚度则是1.0m。其中，沉降后浇带的宽度是10m。
1.2计算方法
依次对设置后浇带和取消后浇带这两种工况进行对比和分析，并把受基础底板混凝土收缩徐变和结构自重影响时，这两种施工过程对基础底板沉降变形和结构应力的影响情况作为重点考量内容。选择有限元方法，仿真分析A1施工至14层、A2施工至9层后基础沉降施工过程，并选择土基床系数反复方法对其进行计算[1]。在土质勘查、变形已知时，依据荷载与变形之间的关系，把出土弹簧系数反算出来，继而借助该数值，对设置后浇带、施工缝这两种不同工况下的底板沉降变形、结构受力等各类情况进行模拟分析。
1.3计算工况
参照具体设计规范，明确混凝土材料收缩函数、徐变函数、弹性模量、抗拉强度等指标随龄期变化情况；对于基础底板来说，分别设计设置、取消后浇带两种工况，并对分块浇筑方案加以考量；该背景下，混凝土水化热升温性能可忽略不计；设置板梁结构时，柱的强度设计值已经达标，无需对柱收缩和徐变因素进行考量；无论楼梯、楼板洞口影响因素，还是钢筋对提高混凝土极限拉伸的影响都可忽略不计。
1.4设置后浇带，划分施工缝
在设置后浇带、施工缝两种工况下，对混凝土收缩徐变、结构自重影响等指标加以考量，并对上部结构封顶后底板混凝土应力情况进行计算。计算过程相对比较复杂，后浇带需要封闭两个月，倘若设置施工缝，各底板的浇筑间隔为12d[2]。如图1和图2所示，分别为后浇带设置和施工缝划分情况。
图1 后浇带设置示意图
图2 施工缝划分示意图
1.5计算模型
材料属性。在计算过程中，无论柱的收缩、徐变，还是强度变化等特性，均可忽略不计。把结构设计图纸作为参照指标，严格控制上部结构各构件混凝土材料等级，将其范围确定为C30-C60不等。该背景下，基础底板混凝土等级已知，为C35P8，后浇带施工中，则比其高一个等级，选用微膨胀混凝土，等级C40。混凝土抗压强度模拟过程中，选用欧洲规范混凝土抗压强度发展函数，与之相关的应变曲线亦根据相关规定取值。
单元属性。在结构有限元计算模型中，节点和单元数量分别为10672个和20739个。其中，又可细分为梁单元、板单元、实体单元。梁、柱和楼板、剪力墙分别选用梁单元和板单元模拟，选择实体单元，对基础底板进行模拟，情况最佳。
荷载边界情况。工程实践中，无论结构自重，还是基础底板混凝收缩、徐变影响等各指标都需要考量，而混凝土水化热升温性能则可忽略不计。约束基础结构的同时，竖向变形是被许可的，依托土弹簧单元设置，对结构沉降变形情况加以模拟。
1.6对比模型试算和沉降设计值
选择土基床系数反算方式，对有限元进行计算。结果表明，A1施工至14层后结构变形与设计提供的沉降变形情况类似，该有限元模型反算并无太大失误，结果相对准确。完成上述工作后，选择正确的模型，应用到各个施工环节，对沉降后浇带的设置和取消这两种工况进行分析模拟，了解两种不同浇筑方案对结构应力、基础沉降变形的干扰。
1.7设置混凝土浇筑分块方案
在设置取消后浇带混凝土浇筑分块方案已知的情况下，既要考虑基础底板混凝土收缩徐变作用，还要兼顾结构自重等，以此对各施工工况进行沉降计算和分析。结构边缘之所以发生应力集中情况，是因为有限元边界约束过于复杂，以至于应力值过大。判断整个结构应力时，该数值可忽略不计。
设置后浇带工况。该工程背景下，设置沉降后浇带，对基础底板混凝土进行分块浇筑，并对结构自重、收缩徐变等影响指标加以考量，在各工况下，分析基础底板、后浇带等结构变形及应力情况[3]。结束两个主楼全部梁板柱结构施工封顶工作后，得出基础底板结构最大拉应力及后浇带最大拉应力。无论后浇带结构两侧Z向变形最大值，还是变形差值都能够计算出来，属于同步沉降变形情况。
设置施工缝工况。倘若不设置沉降后浇带，对基础底板混凝土进行分块浇筑，并对结构自重、收缩徐变等影响指标进行考量，在各工况下，依次分析基础底板、应力、后浇带等结构变形情况。结束两个主楼全部梁板柱结构施工封顶工作后，得出基础底板结构最大拉应力。
各浇筑方案混凝土受力对比。充分发挥有限元方法优势，仿真模拟设置后浇带、采用施工缝这两种混凝土浇筑方案，把基础底板结构应力、沉降变形差异作为重要考量指标，总结不同工况下基础底板结构应力值。倘若对结构自重、混凝土收缩徐变等各影响因素进行同步考量，两种工况的最值差异大概为10%左右。因理论计算分析存在一定的局限性，故而，基础底板拉应力最值略微偏大。工程实践中，可以不设置后浇带，或者选用施工缝形式，对基础底板进行浇筑，都比较可行。
1.8计算结果
依托有限元方法，定性对比分析两种混凝土浇筑方案下的基础底板结构应力及沉降变形情况，得出如下结论：优选土基床系数反算法，在土质勘察数据、变形情况等已知时，根据荷载和变形关系，把土弹簧系数反算出来，再对比设计提供数值，无明显差异，故该有限元模型反算适用性强，结果准确。同时，设置施工缝时底板应力比设置后浇带时底板应力大。
2.取消沉降后浇带后技术措施
优化混凝土配合比。地下室底板等大体积混凝土浇筑过程中，配制混凝土时，通常会掺加粉煤灰和矿粉，依托二者叠加，对混凝土性能加以改善，以此对混凝土水化热和内外温差加以控制。该工程项目背景下，依据底板及取消沉降后浇带的工况，与混凝土搅拌站建立良好的沟通互动关系，更改混凝土配比，验证合格后，投入使用[4]。
选用跳仓法施工。大面积底板浇筑过程非常讲究，切忌盲目，完成沉降后浇带取消工作后，需要进行施工分块，以此规避结构制约，把收缩应力释放出来，缩短工期。该项目既要考虑工期，还要兼顾施工质量，通过各分块方案比选，采用上文所述方法。倘若应用跳仓法进行施工，相邻施工段间隔以一周为宜。
灵活规划混凝土搅拌车线路。注重大体积混凝土浇筑过程中的连续性。项目实施过程中，需要对周边交通及高峰时段车辆情况进行考量，分别与交通部门、混凝土搅拌站进行沟通，确定运输路线、时间及各时段混凝土搅拌车蓄车数量。
混凝土养护。完成混凝土浇筑工作后，养护工作也非常关键。该过程中，需要对外部天气情况、养护方案等进行综合考量，依据天气变化，优选不同的养护方法。结合上述项目特征，选择覆盖一层塑料薄膜外加一层麻袋的养护方式即可，实施效果非常好。
3.结语
综上，高层建筑施工过程中，地下室底板实施过程相对比较复杂，将沉降后浇带取消，不仅可简化施工流程，而且实施效果非常好。结合具体工程实例，分别对比设置后浇带和施工缝两种工况，优选最佳施工方法，以此保障整体建筑工程质量，使之进度、安全性、成本投入等都与工程要求相符，为其他各类深基坑地下室底板施工提供参考和借鉴，保障后续同类施工质量和效益，取得技术层面的突破。
参考文献：
[1]秦建.高层建筑地下室底板后浇带施工技术应用分析[J].建材与装饰，2018（35）：22-23.
[2]柳征.高层建筑地下室底板后浇带施工技术探讨[J].技术与市场，2017，24（9）：124-125.
[3]徐小勇，罗文升，等.地下室底板后浇带防水施工技术[J].安徽建筑，2017（05）：248+344.
[4]陈福忠.地下室底板大体积混凝土施工技术研究[J].技术与市场，2017，24（7）：270-270.
论文作者:陈伟煌
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/9
标签：底板论文; 混凝土论文; 结构论文; 应力论文; 工况论文; 基础论文; 情况论文; 《防护工程》2019年9期论文;