地下结构的钢筋混凝土工程

第二章地下结构的钢筋混凝土工程谢雄耀教授xiexiongyao@第二章地下结构的钢筋混凝土工程§2.1概述§2.2地下结构模板工程§2.3大体积混凝土工程施工§2.4水下浇筑混凝土施工§2.5混凝土养护质量检查与缺陷补救钢筋混凝土工程广泛应用于地下结构§2.1概述地下结构钢筋混凝土工程的特殊性地下结构的外墙及某些地梁施工，其模板可以采用土模、砖模或者围护结构，这一点是上部结构没有的；一些地下结构的底板是大体积混凝土，混凝土浇筑产生的温度应力需要在施工组织中特别考虑；地下结构有时还采用水下混凝土浇筑工艺，它的施工组织应考虑的因素也与一般的钢筋混凝土工程有所不同。§2.2地下结构模板工程重要性现浇混凝土结构用模板工程的造价约占钢筋混凝土工程总造价的30%，总用工量的50%。模板系统是由模板和支撑两部分组成。模板是使混凝土结构或构件成型的模型。支撑是保证模板形状、尺寸及其空间位置的支撑体系。§2.2地下结构模板工程按结构类型分类按结构的类型模板分为：基础模板、柱模板、梁模板、楼板模板、楼梯模板、墙模板、隧道模板等多种。按施工方法分类1.现场装拆式模板；2.固定式模板；3.移动式模板随着混凝土的浇筑，模板可沿垂直方向或水平方向移动，称为移动式模板。如烟囱、水塔、墙柱混凝土浇筑时采用的滑升模板、提升模板和筒壳浇筑混凝土时采用的水平移动式模板等。§2.2地下结构模板工程§2.2地下结构模板工程模板及其支撑系统必须符合下列基本要求1.保证土木工程结构和构件各部分形状尺寸和相互位置正确；

2.具有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠地承受新浇混凝土的重量和侧压力，以及施工过程中所产生的荷载；

3.构造简单，装拆方便，并便于钢筋的绑扎与安装、混凝土的浇筑及养护等工艺要求；

4.模板接缝不应漏浆。2012年12月31日晚，上海地铁12号线金桥停车场地面检修库房在施工浇筑过程中发生平台坍塌事故，造成5人死亡，18人受伤。2012年12月31日晚，上海地铁12号线金桥停车场地面检修库房在施工浇筑过程中发生平台坍塌事故，造成5人死亡，18人受伤。§2.2地下结构模板工程模板按所用的材料不同，分为木模板、钢木模板、钢模板、钢竹模板、胶合板模板、塑料模板等。地下工程中底板、地梁和边墙的混凝土施工，常常采用砖模和土模。§2.2地下结构模板工程现浇整体式结构对模板及其支架拆除的要求和注意事项当设计无要求时，拆模应符合下列规定：1．不承重的侧模板，应在混凝土强度能保证其表面及棱角不因拆除模板而损坏时，方可拆除。2．承重模板应在与结构同条件养护的试件达到表中的规定强度后，方可拆除。3.拆模的一般顺序为:柱模、楼盖底模、梁侧模、梁底模。§2.2地下结构模板工程3．

拆模工作关系到质量、安全、节约各个方面，要制定专门工艺或进行专项交底。应注意下列事项：（1）不得强力震动或硬撬应砸；（2）应按合理顺序进行，不得大面积同时撬落或拉倒；（3）每人应有足够工作面并选好安全场所，数人同时操作应科学分工，统一信号和行动；（4）重要承重部位（梁、柱），应拆除侧模检查混凝土无质量问题后方可继续拆除其承重模板；（5）拆除木料应集中堆放，整理或及时外运；（6）在拆模过程中，如发现混凝土有影响结构安全的质量问题时，应暂时拆除。经过处理后方可继续拆除混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称为大体积混凝土。《大体积混凝土施工规范（GB50496-2009）》§2.3大体积混凝土工程施工大体积混凝土结构在浇筑后水泥的水化热量大，由于体积大，水化热聚集在内部不易散发，浇筑初期混凝土内外温差过大则易于在混凝土表面产生裂纹。一般混凝土的硬化过程会产生体积收缩，而且在浇筑后期，混凝土内部逐渐冷却也产生收缩，由于受到基底或已浇筑混凝土的约束，接触处将产生很大的剪应力，在混凝土正截面形成拉应力。当拉应力超过混凝土当时龄期的极限抗拉强度时，便会产生裂缝，甚至会贯穿整个混凝土断面，由此带来严重的危害。2.3.1大体积混凝土的原料选择大体积混凝土工程中的水泥，应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥。如硅酸盐水泥细骨料宜采用中砂，含泥量不大于3%；粗骨料宜选用粒径5~31.5mm的骨料，并连续级配，含泥量不大于1%可添加适量的粉煤灰和粒化高炉矿渣粉一般混凝土的初凝时间在2-5小时之间，而对于大体积混凝土，其初凝时间一般控制在12-15小时之间，适当延长初凝时间，可有效降低温度应力2.3.2大体积混凝土的浇筑与捣实全面分层

分段分层

斜面分层为保证混凝土整体性，要求浇筑的混凝土用量：

Q=(F*H)/T式中：Q---混凝土最小浇筑量（m3/h）；

F---混凝土浇筑区的面积（m2）;H---浇筑层厚度，取决于混凝土捣实方法；

T---下层混凝土从开始浇筑到初凝为止所允许时间间隔（h）；对于大体积混凝土工程，应采用二次振捣工艺，即在混凝土浇筑后即将凝固前，在适当的时间和位置给予再次振捣，可减少内部微裂缝和改善混凝土强度，提高抗裂性。2.3.3大体积混凝土的养护与温控自然养护是指利用平均气温高于50C的自然条件，用麻袋、草帘等对混凝土加以覆盖，适当浇水，使混凝土在一定时间内保持足够的湿润状态。大体积混凝土结构，应及时按温控技术措施的要求进行保温养护。保湿养护的时间不得少于14天，应经常检查塑料薄膜或养护剂涂层的完整情况，保持混凝土表面湿润。保温覆盖层的拆除应分层逐步进行，当混凝土的表面温度与环境最大温差小于200C时，可全部拆除。当发现混凝土内部温度与环境温度之差超过250C时，应及时加强保温或延缓拆除保温材料。暑期施工时，混凝土浇筑后采用冷水养护降温，或采用覆盖材料养护。冬季施工可利用蓄热法和加热法进行养护，还可采用保温模板和保温材料，以防热量散失过快。在对混凝土进行温度控制时，需布置三个温度传感器。§2.4水下浇筑混凝土施工水下浇筑混凝土深基础、沉井、沉箱和钻孔桩的封底，以及地下连续墙施工等，常采用导管法施工；导管法既可防止尚未凝结的混凝土中的水泥浆被水冲走，又可防止水进入混凝土内。导管法又叫竖管法，竖管由若干节直径为250-300mm的钢管连接而成，最小直径不得小于骨料粒径的8倍，各钢管节间连接采用密封性能良好的法兰，接头必须确保水不进入管内，而管内的水泥浆不漏出，最上部由料斗与竖管连接，整个竖管吊于起重设备上，可以根据施工需要作升降移动。导管法灌注混凝土施工设备及工艺图导管法施工注意事项：浇筑前，导管下口用带线的球塞（木、橡皮等）堵塞；插入水（或泥浆）中导管口距地基面应保持30cm；浇筑时，上提导管速度宜保持在0.5-3m/h为宜，且导管下口必须始终保持在混凝土表面之下一定数值；整个浇筑过程中，一般应避免水平移动导管；浇筑完毕，应清除顶面与水面接触的厚约20cm松软层。2.4.1水下灌筑的混凝土混合料混合料的流动性：坍落度控制在15-20cm范围内；“保持流动系数”K：K就是维持坍落度在15cm以上的最小时间（以小时计），要求K=1-2小时灌注强度I，也可用水下混凝土面上升速度来衡量，单位为m/h，一般为0.5m/h.2.4.2水下浇筑混凝土施工如水下结构物面积大，可用几根导管同时浇筑，导管的有效作用半径R取决于最大扩散半径。导管插入深度与混凝土表面坡度和作用半径有关。T=R/32.4.2水下浇筑混凝土施工2.4.2水下浇筑混凝土施工导管布置根据导管的作用半径和施工地区的面积，求出导管数量，然后进行导管布置。2.4.2水下浇筑混凝土施工例：某地下墙工程，单幅墙宽4m，槽宽600mm，墙深20m，试设计水下浇筑砼导管及浇筑砼时导管上提速度？已知：地下水位在-0.5m,漏斗高1.5m，砼保持流动系数K=1。在工程实际应用中，一般导管作用半径R最大值不超过4m。2.4.2水下浇筑混凝土施工解：（1）由墙深20m，可知应选用7节导管，7×3m=21m>20m

导管直径可选φ250mm。（2）假定插入砼深度取1.0m，则在墙底时导管口混凝土超静压力:P=0.025h1+0.015h2=0.025*3.3+0.015*18.2=0.3555MPa>0.25MPa可知，连续浇筑时，导管作用半径R=4.0m，则插入深度可取1.5m>R/3=4/3=1.3m

验算P=0.025*3.3+0.015*17.7=0.3480MPa>0.25MPa(3)由R=0.85KQ/i,得Q=Ri/0.85K，则混凝土灌注强度

Q=（4*1/7）/（0.85*1）=0.672m/h∈(0.5m/h,3m/h)即浇筑砼时导管上提速度取每小时60cm.§2.5混凝土养护质量检查与缺陷补救混凝土质量检查

1）施工中检查混凝土拌制与浇筑的材料质量；混凝土坍落度，应在交货地点进行坍落度检查。2）养护中检查取出少量实际施工中使用的混凝土料制成试块，进行标准养护。

15cm边长的标准立方体试块标准养护28天测抗压强度。3）拆模后完工检查有无漏筋，蜂窝，孔洞，裂缝等缺陷连续墙内斜向贯穿