摘要:随着中国城市化进程的不断加深,国内主要城市的建筑密度越来越高,地面以上的空间利用率已趋饱和。因此人们近年改向发展地下空间的利用,市区特别是闹市区修建的建筑几乎百分百包含地下室的建设。以广州市天河区沙河先烈东路159号业务综合楼工程为范例,研究闹市区的地下室施工除常规的施工质量关键点外,如何计算分析及进行地下室外壁的混凝土施工部署。
关键词:闹市地区;地下室外壁;施工部署
一、工程概况
广州市天河区沙河先烈东路159号业务综合楼工程位于闹市中心,周围为服装成衣批发中心,总建筑面积10066 m2,为地下两层地上十三层框架结构。
该工程占地仅约3000m2,是典型的狭窄场地。场内仅东北及西南角共有近410m2的可利用场地,但东北角215m2的矩形场地用于作为钢筋加工场及材料堆场,西南角约75m2的不规则场地则用于安装塔吊。仅塔吊南侧具约5.2×6.2m即32m2的空间可供利用,场地南侧亦仅有约4米宽、40米长的场内运输通道。场地东侧外为住宅小区唯一通道(含消防通道功能),因该工程地下室部分设计为在该小区通道下方,故为保障该通道的使用功能,基坑支护施工的同时于东南角修筑了钢筋混凝土临时便桥。如图所示:
二、混凝土浇捣方式可行性分析选择
1、混凝土泵车
如选择采用混凝土泵车作混凝土浇捣设备,需对场地条件进行可行性分析。根据拟建建筑物几何形状为矩形,几何尺寸为约40×36m,矩形对角线最大长度约为约54m。因此如保守估计亦应选用52m系列的混凝土泵车。但混凝土泵车必须展开支腿,并架设牢固方可安全有效地进行混凝土泵送作业,而该系列混凝土泵车的含支腿展开宽度达12.5m以上,再者混凝土泵车车长超过10.5m。据此需在场内配备最少10.5×12.5m即约131.25m2的作业空间供混凝土泵车架设作业,该工程现场施工条件根本无法满足。
2、车载泵
因场地条件无法选用混凝土泵车,只能选用作业空间占用相对较小的车载泵作为混凝土浇捣方式。车载泵占地尺寸一般仅约为9.2×2.5m的作业空间,恰好可以布置于场地西南角塔吊以南宽约6.2m的可利用空间中,超出部分车载泵车长占用小部分运输通道。但场地可利用空间有限,亦只能安排一台车载泵进行混凝土泵送浇捣作业。
三、混凝土量计算
该工程地下室共分两层,地下室外壁厚度均为400mm。其中负一层层高4.60m,负二层层高4.00m,以较高的层高即负一层作为研究分析对象。地下室以施工缝划分浇捣施工顺序,第一道施工缝留于底板面以上500mm高的内外壁处,第二道施工缝留于地下负一层梁下口100mm处,第三道施工缝留于负一层板面以上500mm高的内外壁处,第四道施工缝留于地下首层梁下口100mm处,各道施工缝的外壁及地下室部位处设钢板止水带作止水处理。故负一层地下室外壁的浇筑高度实为3.60m。地下室外壁周长L约为153m,因地下室外壁与支护排桩间平均约150mm的空隙同样使用混凝土填充,故地下室外壁计算厚度应为550mm,按1.02损耗系数计算负一层地下室外壁总体混凝土量约为
混凝土运输车按每台运载力10m3计则需31车次进行负一层外壁混凝土浇捣。
四、混凝土浇捣数据计算分析
为保证地下室外壁施工质量,单次布料浇捣高度控制在600mm以内,沿地下室外壁周长循环浇捣。以此计算每车次(10m3)可浇捣的外壁长度(距离)为
约153m周长的地下室外壁在控制浇捣高度的情况下循环作业一周所需车次为
意即该工程5车次可实现一周的外壁浇捣循环。分析以上数据的目的,在于为下面的地下室外壁混凝土施工部署提供基础数据支持。
五、混凝土浇捣作业时间计算分析
混凝土失去塑性但不具备机械强度的时间称为混凝土的初凝时间,混凝土失去塑性且具备机械强度的时间成为终凝时间。混凝土的初凝时间和终凝时间对混凝土施工非常重要,混凝土到了初凝意味着混凝土已经到了触变极限,也就是说混凝土已失去塑性,不能再采用震动棒或高频振捣器,因为混凝土都已无法发生塑性变形亦即到了混凝土施工的极限。
该工程的混凝土添加了JZB-3混凝土缓凝超塑化剂(俗称缓凝剂),以尽量延迟混凝土的初凝时间。经试验添加缓凝剂后地下室外壁初凝时间基本上可有效延长至约150分钟。减除一般理想状态下混凝土从搅拌站运输至施工现场所需的约20分钟场外运输时间,留给混凝土泵送作业时效T约为130分钟。这意味着地下室外壁循环浇捣一周的施工时间必须保证在130分钟以内。据此每车次的作业时间仅为:
一般的车载泵混凝土理论输送量可达55m3/h,即约0.92 m3/min。每辆混凝土运输车理论泵送时间即约为11min。因场地条件限制了混凝土运输车仅可停靠两辆在场内,根据前期桩基础等施工阶段的数据统计,平均一辆混凝土运输车的进出场时效约为6min。所以留给泵管安装拆卸与混凝土浇捣的作业时间仅余约8.5min,可说是非常紧迫的。
六、施工部署
综上,该工程的地下室外壁混凝土必须做好以下施工部署。
1、配备足够的混凝土施工作业工人:最少配备2组每组各6-7人的混凝土工,轮流进行混凝土浇捣与泵管装拆作业,以保证混凝土浇捣的效率;同时配备1组6-7人的混凝土工,必要时根据施工效率投入支援施工作业。
2、配备5人以上的交通指挥疏导组:其中1人于场内指挥车辆;3人于大门处分别指挥疏导小区道路、先烈东路及人行道的车流与人流;1人为机动指挥人员,根据交通状况支援工地大门处的交通疏导,或到先烈东路路口处引导及指挥疏解后续混凝土运输车辆的补充。
3、在地下室外壁混凝土中掺加UEA膨胀剂,以降低混凝土接近初凝时可能产生的微小裂缝对混凝土构件强度的影响。
七、小结
闹市地区的地下室外壁混凝土施工,除了常规的质量技术控制外,还需根据狭窄的场地与繁忙的交通等周边环境影响因素,进行分析并作出具针对性的施工部署。
主要参考文献
1.中华人民共和国国家标准,混凝土结构工程施工规范(GB50666-2011),北京:中国建筑工业出版社,2012
2.北京土木建筑学会,混凝土工程现场施工处理方法与技巧,北京:机械工业出版社,2009
3.《建筑施工手册》(第四版)编写组,建筑施工手册(第四版),北京:中国建筑工业出版社,2003