史宏剛 齊國剛 劉振華 雷祎輝 馬燁霖

摘要：目前工程中常用設(shè)置沉降后澆帶的方法來減少高層建筑與地下車庫（裙樓）之間的差異沉降。但是沉降后澆帶的存在會給工程質(zhì)量和施工進(jìn)度帶來一些不良影響。本文結(jié)合工程實(shí)例，探討了提前封閉沉降后澆帶的理論依據(jù)和施工控制措施。沉降后澆帶能否提前封閉要根據(jù)理論計(jì)算的沉降值及實(shí)測沉降觀測記錄，預(yù)測沉降變形發(fā)展趨勢，以滿足差異沉降值和筏板的整體撓度值要求為控制標(biāo)準(zhǔn)。一般地，當(dāng)沉降后澆帶封閉后，所預(yù)測的主樓與相鄰地庫柱的差異沉降不大于其跨度的1‰、主樓下筏板的整體撓度值不大于0.5‰時，可以提前封閉沉降后澆帶或取消沉降后澆帶。

關(guān)鍵詞：沉降后澆帶;差異沉降;筏板的整體撓度值;提前封閉或取消;經(jīng)濟(jì)效益

0 引言

通常，由于主樓和車庫的荷載和剛度有較大差異，導(dǎo)致基礎(chǔ)的內(nèi)力和基底的反力產(chǎn)生較大差異，容易導(dǎo)致基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降，造成底板開裂漏水甚至出現(xiàn)更嚴(yán)重的后果。為解決上述問題，設(shè)計(jì)單位往往會在主樓與車庫之間設(shè)置沉降后澆帶。但是，沉降后澆帶應(yīng)在主體結(jié)構(gòu)頂板澆筑后14天，其兩側(cè)結(jié)構(gòu)單元沉降基本穩(wěn)定（根據(jù)沉降觀測數(shù)據(jù)），并經(jīng)設(shè)計(jì)單位同意后澆筑，這會影響到二次結(jié)構(gòu)、肥槽及頂板回填等后期工序的插入，同時經(jīng)過主體結(jié)構(gòu)施工周期，后澆帶處存在漏水等質(zhì)量隱患、后澆帶支撐部位非實(shí)體材料的經(jīng)濟(jì)投入。對于裝配式結(jié)構(gòu)來說會影響預(yù)制構(gòu)件的堆放。

解決后澆帶問題最徹底的辦法就是在滿足各方面條件的前提下取消或提前封閉沉降后澆帶。本工程委托符合要求的工程勘察單位綜合考慮工程地質(zhì)、主樓及車庫的地基基礎(chǔ)及荷載等情況對地基沉降值及筏板整體撓度進(jìn)行計(jì)算，并邀請《超長大體積混凝土結(jié)構(gòu)跳倉法技術(shù)規(guī)程》-DB11/T1200-2015[1]參編的權(quán)威專家，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2人）、建筑施工（2人）、工程監(jiān)理（1人）方面的專家（共計(jì)5人），同時組織邀請本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位、地勘單位、地基設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位及其設(shè)計(jì)部、工程監(jiān)理單位、沉降觀測單位、混凝土攪拌站單位等技術(shù)負(fù)責(zé)人參加提前封閉后澆帶專家評審會，通過對計(jì)算分析報(bào)告分析、5位專家的權(quán)威評審，各參見單位結(jié)合本工程具體情況從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、地質(zhì)分析、施工保證措施、過程監(jiān)督管控、沉降觀測點(diǎn)位設(shè)置及頻率分別闡述分析，最終一致通過提前封閉了沉降后澆帶，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益并節(jié)約工期保證質(zhì)量。

1 工程概況

該工程位于北京市，分為3個地塊，總建筑面積約54萬平米， 1#地塊有11棟住宅樓和一個地下車庫，2#地塊有15棟住宅樓和一個地下車庫，3#地塊18棟住宅和一個地下車庫。該工程住宅均為裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)。提前封閉沉降后澆帶評審會階段，本工程主樓已施工至地上一層，地庫已施工完畢，為方便預(yù)制構(gòu)件堆放及土方回填等后期工序的穿插，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)積極與工程設(shè)計(jì)單位溝通、委托具備資質(zhì)計(jì)算分析，組織權(quán)威專家評審，邀請各參建方技術(shù)負(fù)責(zé)人研討評審，最終通過提前封閉沉降后澆帶評審會。

現(xiàn)以2#地塊的6#樓及2#地塊地下車庫為例來說明沉降后澆帶提前封閉的情況。

2#地塊6#樓為裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)，地上21層，地下三層，采用平板式筏板基礎(chǔ)，筏板厚度800mm，基礎(chǔ)埋深10.85m，采用CFG樁復(fù)合地基;車庫地下兩層，采用平板式筏板基礎(chǔ)，筏板厚度600mm，基礎(chǔ)埋深10.65m，采用天然地基。為防止主樓基礎(chǔ)與地庫基礎(chǔ)產(chǎn)生差異沉降，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂等，設(shè)計(jì)單位在車庫頂板上沿主樓周邊設(shè)置了沉降后澆帶，后澆帶寬度為800mm，如下圖4所示（藍(lán)色部分即為沉降后澆帶）。

2 工程重難點(diǎn)

本工程混凝土結(jié)構(gòu)采用跳倉法施工主要存在以下特點(diǎn)與難點(diǎn)：

1）本工程混凝土澆筑為流水施工作業(yè)，施工一次性投入的機(jī)械與材料較多，混凝土澆筑量大，需加強(qiáng)施工協(xié)調(diào)與配合。

2）本工程周邊加工場地小，道路窄，鋼筋加工與周轉(zhuǎn)材料堆放場地受限。

3）本工程場施工現(xiàn)場循環(huán)道路，東側(cè)緊鄰京平路，混凝土運(yùn)輸與澆筑受一定的影響，組織協(xié)調(diào)難度比較大。

4）本工程底板1米厚的地方屬于大體積混凝土部位較少，基礎(chǔ)筏板600、700、800厚的地方與墻體300厚地方區(qū)域較多，又逢夏期施工，混凝土需要加強(qiáng)保濕養(yǎng)護(hù)，避免裂縫的發(fā)生，質(zhì)量控制難度大。

5）本工程結(jié)構(gòu)標(biāo)高錯落較多，給模板工支模及混凝土澆筑帶來諸多不便。

6）施工工期緊，根據(jù)指揮部要求，按照時間節(jié)點(diǎn)要求，6層結(jié)構(gòu)施工完畢。

7）本工程基坑深度達(dá)約11米，1#地塊地下車庫總長度和總寬度約為：337.67m×219.8米;2#地塊地下車庫總長度和總寬度約為：324×170m;3#地塊地下車庫總長度和總寬度約為：272.419m×222.538m;混凝土水平和垂直泵送難度大。

8）各倉一次澆筑混凝土方量大約993立方米，混凝土坍落度需要嚴(yán)格控制，混凝土分層振搗面積較大，合理組織混凝土的澆筑速度，避免混凝土因供料不及時容易發(fā)生冷縫的現(xiàn)象。

3 計(jì)算分析[2]

1）計(jì)算方法

通過如下方法計(jì)算主樓基礎(chǔ)的附加應(yīng)力產(chǎn)生的最終沉降量：

計(jì)算建筑物地基變形時，地基內(nèi)的應(yīng)力分布采用各向同性均質(zhì)線性變形體理論，按分層總和法計(jì)算最終沉降量，使用復(fù)合地基沉降計(jì)算軟件進(jìn)行各計(jì)算點(diǎn)的最終沉降量，壓縮層厚度由軟件自動搜索確定并滿足規(guī)范規(guī)定的要求，CFG樁樁長范圍內(nèi)的壓縮模量采用樁土復(fù)合模量，樁底以下采用相應(yīng)土層的壓縮模量。

沉降后澆帶兩側(cè)的主樓基礎(chǔ)和車庫內(nèi)的柱基礎(chǔ)或當(dāng)沉降后澆帶在兩柱間時后澆帶兩側(cè)的柱基礎(chǔ)設(shè)計(jì)沉降計(jì)算點(diǎn)，計(jì)算其沉降差值與其距離的比值。

每座主樓選取沉降后澆帶距離主樓基礎(chǔ)邊最近的一組進(jìn)行計(jì)算。依據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79-2012）[3]和《北京地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)勘察設(shè)計(jì)規(guī)范》（DBJ11-501-2009）（2016年版）[4]設(shè)計(jì)計(jì)算。

1.主樓計(jì)算參數(shù)

2#地塊-6#樓南長邊中點(diǎn)外側(cè)柱工程，±0.00相當(dāng)于絕對標(biāo)高：35.7（m），基礎(chǔ)墊層底相對標(biāo)高-11.01（m），地下水位相對標(biāo)高-3.7（m），天然地基承載力特征值120（kPa），由于天然地基承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求，因此，擬采用中心壓灌混凝土樁（CFG樁）復(fù)合地基。設(shè)計(jì)院要求處理后的復(fù)合地基承載力特征值不小于420（kPa），沉降量不大于：60（mm），整體傾斜不大于：1.5%。

2.基礎(chǔ)中心點(diǎn)沉降量計(jì)算

最終沉降量 s = S + s0 = 18.024 （mm）< [60]（mm），滿足設(shè)計(jì)要求的沉降量控制值;

3.基礎(chǔ)傾斜計(jì)算

（1）角點(diǎn)1的沉降量計(jì)算

最終沉降量 s = S + s0 = 6.153 （mm）< [60]（mm），滿足設(shè)計(jì)要求的沉降量控制值;

（2）長邊中點(diǎn)的沉降量計(jì)算

最終沉降量 s = S + s0 = 10.430 （mm）< [60]（mm），滿足設(shè)計(jì)要求的沉降量控制值;

（3）短邊中點(diǎn)的沉降量計(jì)算

最終沉降量 s = S + s0 = 11.928 （mm）< [60]（mm），滿足設(shè)計(jì)要求的沉降量控制值;

（4）長邊中點(diǎn)外的沉降量計(jì)算（距離長邊4.8m處）

最終沉降量 s = S + s0 = 6.313 （mm）< [60]（mm），滿足設(shè)計(jì)要求的沉降量控制值;

長邊中點(diǎn)與長邊外中點(diǎn)的沉降差=0.858‰<1‰;

（5）基礎(chǔ)撓度計(jì)算

本工程基礎(chǔ)長邊方向的中點(diǎn)撓度：

|（10.430-6.153）|/（30.8/1000 ）=0.1389‰<0.5‰;

本工程基礎(chǔ)短邊方向的中點(diǎn)撓度：

|（11.928-6.153）|/（13.1/1×1000）=0.4408‰<0.5‰;

2）計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)計(jì)算結(jié)果：

差異沉降：長邊中點(diǎn)與長邊外中點(diǎn)的沉降差=0.858‰<1‰，滿足規(guī)范要求。

基礎(chǔ)長邊方向的中點(diǎn)撓度=0.1389‰<0.5‰，基礎(chǔ)短邊方向的中點(diǎn)撓度=0.4408‰<0.5‰，即2#地塊6#樓的差異沉降及筏板整體撓度滿足規(guī)范要求，其他各樓的計(jì)算過程類似，結(jié)果也符合規(guī)范要求。

本工程車庫采用天然地基，主樓采用CFG復(fù)合地基，由于CFG樁復(fù)合地基的復(fù)合承載力比較高，且CFG樁端在⑥層細(xì)中砂層，樁底以下均屬低壓縮性土層，這有效地控制了主樓與車庫間的沉降差值，解決了主樓地基與車庫地基的不均勻沉降問題。

本工程主樓和地下車庫地基均為大面積同時開挖，地基回彈以后進(jìn)行CFG樁施工，且樁端進(jìn)入密實(shí)的細(xì)中砂層中，總沉降量比較小，回彈再壓縮也不會高。

3）結(jié)論及建議

1.本工程地下車庫和主樓同步施工時，可以取消沉降后澆帶或提前澆筑沉降后澆帶;

2.在工程施工期間和使用期間應(yīng)進(jìn)行沉降觀測，觀測期應(yīng)從基礎(chǔ)底板施工完成時至沉降穩(wěn)定，觀測期應(yīng)重點(diǎn)對主樓與車庫交界部位進(jìn)行觀測;

3.施工期間應(yīng)維持地下水位在基底以下不小于500mm，以確保后續(xù)施工的順利進(jìn)行。

4 保證措施

1）優(yōu)化混凝土配合比

根據(jù)專家意見，沉降后澆帶處采用與后澆帶兩側(cè)結(jié)構(gòu)同標(biāo)號的混凝土，水泥含量220～240 kg/m3，不采用膨脹劑及膨脹劑類外加劑，石子空隙率控制40%，嚴(yán)格控制粗細(xì)骨料含泥量和機(jī)制砂石粉含量;混凝土中摻入適量粉煤灰，改善混凝土性能，降低混凝土水化熱。

本項(xiàng)目根據(jù)提前封閉沉降后澆帶對預(yù)拌混凝土的要求，制定了《沉降后澆帶處預(yù)拌混凝土質(zhì)量控制專項(xiàng)方案》，對預(yù)拌混凝土生產(chǎn)單位進(jìn)行專項(xiàng)交底，嚴(yán)格控制沉降后澆帶處預(yù)拌混凝土的質(zhì)量，并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，取得了理想的效果。

2）制定后澆帶提前封閉專項(xiàng)施工方案

采用跳倉法施工工藝，并制定《沉降后澆帶提前封閉專項(xiàng)施工方案》，將沉降后澆帶劃分為不大于40m的倉格，合理組織施工順序，務(wù)必保證相鄰倉格間的澆筑時間大于7天，避免混凝土產(chǎn)生收縮裂縫。同時做好混凝土澆筑前做好沉降后澆帶處的清理及剔鑿工作、混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù)工作。

3）制定后澆帶提前封閉專項(xiàng)施工管理辦法[5]

合理規(guī)劃混凝土攪拌車交通路線，保證沉降后澆帶混凝土澆筑的連續(xù)性，避免出現(xiàn)施工冷縫。及時進(jìn)行地下室外墻及頂板防水、回填土施工，嚴(yán)格控制車庫頂板施工荷載。

4）加強(qiáng)沉降觀測

根據(jù)專家意見，沉降后澆帶提前封閉后，在沉降后澆帶兩側(cè)設(shè)置沉降觀測點(diǎn)，加大觀測頻率，保證觀測值的準(zhǔn)確性。

5 經(jīng)濟(jì)對比分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，本工程沉降后澆帶總長3144.65m，寬0.8m，提前封閉沉降后澆帶之后，沉降后澆帶處獨(dú)立支撐可提前200天拆除。后澆帶獨(dú)立支撐使用185234m鍵槽式鋼管（租賃價(jià)格為0.026元/m.d），使用14151m鋼包木（租賃價(jià)格為0.032元/m.d），使用11320.74㎡膠合板（購買價(jià)格為37.62元/㎡），可節(jié)約總成本1479669.44元。同時預(yù)計(jì)節(jié)約工期45天。

6 結(jié)語

該工程通過計(jì)算分析，并積極采取各種施工保證措施，提前封閉了沉降后澆帶，保證了肥槽及車庫頂板回填土的及時穿插，為預(yù)制構(gòu)件的堆放創(chuàng)造了良好條件，避免了沉降后澆帶處的滲漏風(fēng)險(xiǎn)及施工質(zhì)量隱患，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]《超長大體積混凝土結(jié)構(gòu)跳倉法技術(shù)規(guī)程》（DB11T1200-2015），2015-04-30，18-19頁

[2]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011），2011-07-26，84-85頁

[3]《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79-2012）， 2012-08-23

[4]《北京地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)勘察設(shè)計(jì)規(guī)范》（DBJ11-501-2009）（2016年版）

[5]范榮輝，李鑫奎，譚英輝.地下室底板取消沉降后澆帶的技術(shù)分析與應(yīng)用.建筑施工，第40卷，第12期，2044-2047頁