武漢體育中心體育場(chǎng)工程基礎為樁基承臺基礎梁結構,環(huán)向總長(cháng)800余米,基礎梁斷面尺寸為800×(800~1200)m,混凝土設計等級為C30;主體露天看臺為預應力鋼筋混凝土結構,最長(cháng)段230m,板厚6mm,混凝土設計等級為C40、C45。
1、技術(shù)難點(diǎn)
1.1 本工程基礎梁鋼筋混凝土結構均屬環(huán)向超長(cháng)結構,與一般超長(cháng)結構比其兩端沒(méi)有自由端,且基礎梁下每間隔12m有樁承臺,形成有約束結構。由于使用功能的要求,設計不留置伸縮縫。
體育場(chǎng)看臺屬于露天結構,溫度變化較大,容易出現由于溫差而引起的裂縫,另外看臺厚度一般設計只有60~80㎜,而武漢體育中心體育場(chǎng)看臺厚度僅為60㎜,宜造成混凝土散熱過(guò)快導致開(kāi)裂。施工中如何配置混凝土、控制混凝土澆筑,施工后如何保證結構不裂縫,保證看臺不滲漏等,是本工程需要解決的難題。
1.2 超長(cháng)度連續曲線(xiàn)預應力露天結構的設計施工國內少見(jiàn),對于應力的設計、施工提出了很多課題。超長(cháng)預應力混凝土樓面如何分段布置預應力筋,分段張拉。分段過(guò)長(cháng),預應力損失較大;分段過(guò)短,張拉次數多、效率低,錨具費用大。
2、方案的確定
本工程基礎830m長(cháng)環(huán)向結構和看臺230m長(cháng)超薄結構比較少見(jiàn),經(jīng)過(guò)分析研究采取無(wú)縫施工綜合技術(shù):鋼筋混凝土采用微膨脹混凝土澆筑,看臺采取預應力座臺L型肋梁,面層鋼纖維混凝土技術(shù)。
3、微膨脹混凝土施工
3.1 工藝原理
為了抵抗混凝土在伸縮時(shí)產(chǎn)生的應力,達到防止和減少伸縮裂縫的出現,在混凝土中摻加CSA膨脹劑,使混凝土產(chǎn)生適量的膨脹,在鋼筋和臨位限制下,在鋼筋混凝土中預壓應力,可大致抵消混凝土伸縮時(shí)產(chǎn)生的伸縮應力,防止混凝土開(kāi)裂。
3.2 混凝土技術(shù)要求
所有原材料均經(jīng)過(guò)計量后投入攪拌機,計量偏差滿(mǎn)足要求(按重量計),水泥、CSA膨脹劑、粉煤灰、減水劑、水±1%、石±2%;CSA膨脹劑和減水劑的計量嚴格按配合比投料。冬期拌制混凝土采用外加劑,降低水的結冰溫度,外加劑確保-10℃時(shí)水不結冰。
3.3 施工工藝
3.3.1 微膨脹混凝土的試配
微膨脹級配合比設計時(shí),除進(jìn)行常規的設計、試驗外,還增加對混凝土的限制膨脹率的設計、測試內容。
3.3.2 混凝土攪拌
混凝土攪拌采用強制式攪拌機攪拌,嚴格控制攪拌時(shí)間,確;炷涟韬衔锞鶆。及時(shí)測定砂、石的含水量、以便及時(shí)調整混凝土級配,嚴禁隨便增減用水量。
3.3.3 混凝土的輸送
混凝土攪拌完成后,采用固定泵泵送工藝直接輸送到作業(yè)面,以確;炷猎谧疃虝r(shí)間運至澆筑面上。
3.3.4 混凝土的澆筑
1)混凝土澆灌前準備:鋼筋模板按設計圖紙安裝、綁扎、安裝要牢靠,模板表面涂刷脫模劑。模板縫用海綿墊補嚴密,模板內的所有雜物必須清理干凈并澆水濕潤。
2)混凝土澆筑采用循序推進(jìn)的連續澆筑方法,為避免混凝土出現冷縫,每個(gè)澆筑帶的寬度均控制在2m以?xún)葹橐。同時(shí)嚴格控制混凝土的澆筑速度,分層澆搗,逐步推進(jìn)。
3)CSA混凝土振搗必須密實(shí),不漏振、欠振、不過(guò)振。振點(diǎn)布置均勻,振動(dòng)器要快插慢拔。在施工縫、預埋件處,加強振搗。梁的振搗點(diǎn)可采用“行列式”,每次移動(dòng)的距離為400到600mm;板的振搗采用平板式振搗器振搗。嚴格控制振搗時(shí)間及插入深度,并重點(diǎn)控制混凝土流淌的最近點(diǎn)和最遠點(diǎn),盡可能采用兩次振搗工藝,提高混凝土的密實(shí)度。
4)先后澆筑的混凝土接槎時(shí)間不宜超過(guò)150分鐘(嚴格控制在初凝時(shí)間內)。
5)混凝土成型后,等表面收干后采用木抹子搓壓混凝土表面,以防止混凝土表面出現裂縫(主要是沉降裂縫、塑性伸縮裂縫和表面干縮裂縫),抹壓2~3遍,最后一遍要掌握好時(shí)間;炷帘砻娲陦和戤吅,應立即進(jìn)行養護。
6)冬天施工,采取防凍措施,除摻加防凍劑外,尚需保證混凝土入模溫度不得低于5℃。雨季施工,采取有效防雨措施,嚴格按事先編制好的冬雨季施工措施執行。
3.3.5 混凝土養護
CSA混凝土的養護是保證質(zhì)量的最重要的措施之一;炷翝仓,立即在其表面覆蓋一層塑料薄膜,然后長(cháng)時(shí)間地澆水養護,一方面避免溫度過(guò)快降低,另一方面避免混凝土表面水分的過(guò)快散發(fā)。
4、鋼纖維混凝土施工
4.1 工藝原理
在體育場(chǎng)看臺面層大量使用鋼纖維混凝土,因為鋼纖維混凝土摻有微膨脹劑,除了鋼纖維本身抗拒作用外,在微膨脹劑發(fā)揮作用時(shí),對鋼纖維有預壓作用,增強了這種抗拉能力混凝土結構因此抗拉性質(zhì)顯著(zhù)提高,有效阻止了結構中微裂縫的開(kāi)展和傳播,并具有抗滲作用。
看臺面層設計要求:立面為35mm厚1:2水泥砂漿,平面50mm厚CF30鋼纖維混凝土,鋼纖維摻量為0.8%,立面、平面均為原漿壓光,不做其它裝飾。
4.2 施工工藝
4.2.1 鋼纖維混凝土配合比配置
由試驗室在開(kāi)工前進(jìn)行試配準備,在混凝土試配過(guò)程中,發(fā)現鋼纖維易成束結團附在粗骨料表面、且分布不均,顯然這不利于鋼纖維發(fā)揮其作用。因此,參照各類(lèi)文獻,按粗骨料粒徑為鋼纖維長(cháng)度一半對粗骨料進(jìn)行了嚴格的進(jìn)料控制和篩選(控制在15~20mm左右)。另外發(fā)現纖維拌合中易互相架立。在混凝土中形成微小空洞,影響混凝土質(zhì)量、微孔還使鋼纖維與水泥沙漿無(wú)法形成有效握囊,發(fā)揮不了鋼纖維的增強作用,對比,我們較同標號普通混凝土提高了砂率和水泥用量,有效地解決了上述問(wèn)題。
4.2.2 看臺面層施工
1)踏步施工按圖紙設計踏步階數,踏步留20mm裝修面層支模澆C30素混凝土,待看臺面層施工完畢后帶通線(xiàn)嵌陽(yáng)角條抹上人踏步面。
2)面層施工鑿毛→刷膠→刷素水泥漿→找平→釘鋼板網(wǎng)→抹灰→嵌陽(yáng)角條及分格條→綁扎鋼筋網(wǎng)片→澆筑混凝土
4.2.3 鋼纖維混凝土拌制
1)鋼纖維混凝土現場(chǎng)機械拌制,其攪拌程序和方法以攪拌過(guò)程中鋼纖維不結團并可保證一定的生產(chǎn)效率為原則;采用將鋼纖維、水泥、粗細骨料先干拌而后加水濕拌的方法,鋼纖維用人工播撒。整個(gè)干拌時(shí)間大于2min,干拌完成后加水濕拌時(shí)間大于3min,視攪拌情況,可適當延時(shí)以保證攪拌均勻。
2)攪拌鋼纖維混凝土專(zhuān)人負責,確;炷撂涠群陀嬃繙蚀_。
3)混凝土攪拌過(guò)程中,注意控制出料時(shí)實(shí)測混凝土坍落度,作好相應記錄,并根據現場(chǎng)混凝土澆筑情況作出相應調整。嚴禁雨天施工。
4.2.4 鋼纖維混凝土澆筑
1)混凝土的澆筑方法以保證鋼纖維分布均勻、連續為原則。
2)澆筑施工連續不得隨意中斷,不得隨意留施工縫。
3)混凝土用手提式平板式振動(dòng)振搗。每一位置上連續振動(dòng)一定時(shí)間,正常情況下為25~40S,但以混凝土面均出現漿為準,移動(dòng)時(shí)間依次振搗前進(jìn),前后位置和排與排間相互搭接3~5cm,防止漏振。
4)混凝土初凝前分四次抹平、原漿壓光,并及時(shí)清理陽(yáng)角條和分格條上混凝土漿;炷练謪^完成后再抹立面第三遍灰,原漿壓光,抹灰流向同混凝土澆筑流向。
4.2.5 鋼纖維混凝土養護
面層采用舊麻袋覆蓋養護,避免草袋覆蓋養護污染及水份蒸發(fā)過(guò)快等影響裝飾效果和質(zhì)量。
5、后張拉無(wú)粘結預應力施工
5.1 施工流程支梁底模、梁筋綁扎→放線(xiàn)確定預應力筋位置→鋪放無(wú)粘結預應力筋→預應力鋼筋托架固定、封側模→張拉端承壓板、螺旋筋、穴模安放及固定→隱檢→澆混凝土及養護→預應力筋張拉、切割、封堵。
5.2 施工工藝
5.2.1 預應力筋張拉準備
當預應力鋼筋綁扎完畢后,穿設預應力筋,預應力筋的搭接在梁支座處進(jìn)行。為防止張拉過(guò)程中在同一截面產(chǎn)生裂縫,將相鄰兩根梁的預應力筋的張拉端錯開(kāi)500mm。承壓板,螺旋筋等放置完畢后即進(jìn)行自檢、專(zhuān)檢及隱蔽驗收合格后澆混凝土。當混凝土強度達到1.2N/m㎡時(shí)及時(shí)將張拉端的穴模清理干凈。當混凝土的強度達到設計要求的張拉強度時(shí),進(jìn)行預應力筋的張拉(用同條件下養護的試塊來(lái)判別)。
5.2.2 無(wú)粘接預應力張拉
預應力筋的張拉根據設計要求采取變角張拉施工工藝,預應力筋下料長(cháng)度包括變角塊厚度,單根預應力筋張拉端承壓板采用90×90×12mm的鋼板,螺旋筋采用φ6.5的鋼筋,螺距為25mm,4圈,直徑為75mm;對于群錨體系承壓板采用150×150×20mm,螺旋筋采用φ8的鋼筋,螺距為25m,9圈,直徑為150mm.依據設計控制張拉應力,對于超長(cháng)鋼絞線(xiàn)的張拉均需采用倒換行程的方法張拉,預應力筋的張拉力以控制應力為主,校核預應力鋼絞線(xiàn)的伸長(cháng)值。
5.2.3 張拉穴口的封堵
預應力筋張拉完畢經(jīng)檢查無(wú)誤后,即可切割多余的鋼絞線(xiàn),切割后的鋼絞線(xiàn)外露長(cháng)度距錨環(huán)夾片的長(cháng)度為30mm,按規范要求用防水涂料或防銹漆涂刷錨具,然后清理穴口,用高一等級的內摻10%CSA的細石混凝土進(jìn)行封堵。
6、實(shí)施效果
環(huán)向超長(cháng)混凝土無(wú)縫施工技術(shù)是一個(gè)綜合技術(shù),武漢體育中心體育場(chǎng)基礎超長(cháng)環(huán)向有約束混凝土、看臺超長(cháng)超薄鋼筋混凝土結構采用了無(wú)縫施工技術(shù)綜合技術(shù),工程竣工二年后,經(jīng)實(shí)地檢測,未發(fā)現有任何裂縫。說(shuō)明本綜合技術(shù)解決環(huán)向超長(cháng)混凝土結構裂縫問(wèn)題是行之有效的。
此外,充分重視,精心安排,設計與施工緊密配合,理論指導施工,施工實(shí)踐經(jīng)驗融入理論之中,也是本技術(shù)得以成功的一個(gè)重要原因。
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