【精读】环形超长无缝混凝土结构施工技术

摘要：在超长混凝土结构施工中，混凝土裂缝的控制是一个很重要的课题。在加蓬奥耶姆体育场项目环形超长无缝混凝土结构的施工过程中，分别采用合理划分施工段、设置后浇带、优化混凝土配合比等技术措施, 有效地控制了裂缝的产生，结构质量得到了有效保证。

关键词：环形结构；配合比；后浇带；超长体混凝土施工

1 项目概况

加蓬奥耶姆体育场项目坐落于西非国家加蓬的奥耶姆市郊，是为加蓬共和国举办2017年非洲杯足球赛而设计建造的20 000座体育场，总建筑面积24 000 m2，高度34 m，外形为椭圆形。工程采用条形基础，上部3层钢筋混凝土框架结构，钢结构屋盖。南北向长轴约210 m，东西向短轴约195 m。楼板厚度120 mm，梁板柱混凝土强度为C35，工程环向最大长度为638 m。

2 工程施工特点、难点

1）工程量大，工期紧。项目从场地平整到竣工的施工周期为18个月，非洲地区每年有约5个月的雨季时间严重影响施工效率，因此要在这么短的时间内完成整个项目施工难度非常大。

2）为确保体育场钢筋混凝土现浇结构整体受力性能良好，减少不均匀沉降，方便施工，保证外形美观，控制工程造价，结构设计采用无永久缝的整体结构形式。无永久缝结构的施工需选择合适的施工方式以实现结构整体性。

3）当地建筑市场较为落后，建筑材料和建筑资源的供应严重不足，原材料质量不稳定等因素需要采取技术措施加以克服。

3 永久无缝结构施工方案的确定

1）超长无缝现浇钢筋混凝土结构施工可采用设置后浇带或者分块跳仓的方法进行施工。

2）在境外施工此类型的结构，尤其在受资源、劳动力、环境等限制较多的地区，主要考虑在满足结构安全的条件下尽量方便施工、加快施工速度。

3）由于本工程施工周期短，包括结构施工周转材料在内的资源供应有一定困难，因此选择设置后浇带的方法较为合理。总体上将环形结构分为长30～40 m的若干段，留设800～1 000 mm的后浇带，钢筋连续；后浇带位置楼板、梁均设置有附加钢筋，可以有效抵抗温度变形和收缩徐变产生的裂缝。

4 施工措施

在施工中，从合理设置后浇带、优化混凝土的配合比和采取有效施工措施入手，减少钢筋混凝土结构收缩产生的影响和环境温度对结构的影响，确保结构的稳定安全。

4.1 后浇带设置及施工

4.1.1 后浇带设置

加蓬奥耶姆体育场处在加蓬北部的奥耶姆省，属于热带雨林气候，常年平均温度为22～24 ℃，最高温度30 ℃，最低17 ℃。考虑到工期原因和现场实际施工条件，依据后浇带的设置规范，后浇带实际按以下设置（图1）：

图1 基础、主体1、2层后浇带布置示意

1）基础、主体1层、2层各设14道后浇带。其中，第3、7、10、14道设置在分隔东、西、南、北区之间的入场通道处；第4、6、11、13道设置在东、西区3层结构与2层结构交界处；东、西区主体3层各设1道后浇带，设置在东、西区3层跨中位置。通过后浇带把东、西、南、北区分别分开，同时把3层结构和2层结构区域分开。

2）后浇带留设间距（结构外环长度）为34～43 m，其中东、西区3层后浇带留设距离为43 m，其他区域为34～38 m。后浇带宽度按1 000 mm设置。

4.1.2 主体结构后浇带楼板支撑

后浇带的模板支撑设计如下：后浇带采用φ48 mm×3.5 mm＠300 mm×300 mm的碗扣脚手架，范围为后浇带所处的结构梁、板单跨范围内每层均搭设，支设高度为基础梁顶至2层或3层顶板。后浇带混凝土浇筑的顺序是从基础层至结构顶层，依次按设计要求的时间顺序浇筑。待后浇带混凝土浇筑完毕，并达到设计强度的100%后方可拆除低层的支撑架（图2）。

图2 支撑架搭设体系

4.1.3 后浇带施工

后浇带浇筑时应先进行凿毛、清理处理，浇筑前洒水湿润，以确保接缝严密，防止漏水。后浇带混凝土的浇筑时间为同层结构混凝土浇筑60 d后，采用比结构混凝土高一级的C40混凝土进行浇筑。浇筑混凝土时应从结构低层逐层向上层推进，并进行洒水保温保湿养护，养护时间至少15 d，当强度达到100%时方可拆除模板和支撑体系。

另外，为达到接槎平直、严密等要求，后浇带混凝土模板支撑体系在混凝土浇筑前应进行二次加固，确保达到要求。

4.2 优化混凝土配合比

作为超长结构混凝土，为了控制或减少混凝土的徐变、干缩和施工期间的水泥水化热应力，即控制结构裂缝的产生和发展，需要根据当地原材料的性能设计和优化混凝土配比。

1）水泥：选择水化热小、强度高的水泥，在当地优先选用P.O 42.5N水泥（当地实际就只有这一种水泥可用）。

2）骨料：由于当地生产的骨料不太理想，特别是砂含泥量较大。先对当地砂子进行清洗，再采用从邻国赤道几内亚采购的砂子和当地砂按比例混合的方式，既可改善骨料性能又可确保供应。

3）减水剂：掺加减水剂有利于控制混凝土早期水化热，避免因浇筑速度、天气等原因形成的施工冷缝，而且可缓和温度升高引起的混凝土强度变化。

4）优化配合比：通过现场多次实际配比试验，最终确定混凝土的配合比。

4.3 混凝土施工要点

本项目位于加蓬奥耶姆省，建筑施工行业落后，没有预拌混凝土市场，也无汽车泵等可靠的混凝土输送工具，自拌混凝土、固定泵输送为本项目混凝土施工的最佳方案。现场共采用4台JS750强制式混凝土搅拌机，同时配备2套PL1200计量设备，分南、北2个搅拌站，分别对体育场南、北2段的混凝土进行搅拌；另采用1台HBT80混凝土固定泵进行混凝土的水平和垂直输送。

4.3.1 混凝土的搅拌

1）搅拌前根据混凝土配合比对JS750计量系统进行计量校准，保证混凝土各种用料计量准确。

2）上料顺序依次按石子、水泥、外加剂、砂子倒入上料斗中，然后再由搅拌机提升装置将料送入机内搅拌，最后推动计秒水泵进水。搅拌机一般搅拌2 min左右，待混凝土拌和物搅拌均匀，即可出料。

3）混凝土搅拌过程中严格控制混凝土的水灰比和坍落度，未经试验人员同意严禁随意加减用水量。

4.3.2 混凝土的输送

1）混凝土通过固定泵输送到达使用现场，混凝土输送泵管水平最长距离230 m，最高18 m，为防止出现堵泵现象，第1盘料采用砂浆，先将泵管湿润、润滑。

2）泵送混凝土时匀速泵送，为避免出现泵送中断，我们采用了2台搅拌机2个溜槽同时伸入1台固定泵中。为保证在停泵后不出现堵泵现象，现场在等待混凝土时每隔10～15 min开泵1次，同时开动固定泵中的搅拌器不停地搅动以防止混凝土产生离析现象。

3）每盘混凝土搅拌完成后，均需在60 min内完成浇筑。

4.3.3 混凝土浇筑

1）以后浇带作为混凝土水平方向的施工缝，尽量做到不留设其他施工缝，如必须单独留设施工缝时，应将其设置在受力较小部位。

2）浇筑前将混凝土泵管接至最远处，泵管所过之处做好泵管支架，不能直接摆放在钢筋上，防止钢筋被破坏，同时加强模板支撑体系的加固工作。根据泵管方向混凝土由远到近，边浇边退进行浇筑，混凝土间隔时间不能超过混凝土初凝时间。

3）浇筑混凝土前先对模板进行洒水湿润，柱底先铺厚2 cm的接头砂浆，柱、梁、板均采用插入式振动器振捣混凝土。

4）混凝土浇筑采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。

5）避免在雨中或大风中浇筑混凝土。

4.3.4 混凝土养护

为防止底板混凝土升降温速度过快形成温度收缩裂缝和早期脱水造成表面干缩裂缝，本工程采取保温保湿养护。在混凝土浇筑完成达到终凝后，在表面铺设塑料薄膜，并浇水养护。养护时间不少于7 d，每天浇水2次。

5 实施的效果

1）在南、北区2层看台每个疏散通道处边缘的结构次梁各有1～2道0.10～0.15 mm的裂缝，其他区域均没有发现裂缝现象，通过多次观测比较，裂缝没有扩大或增加，能够满足结构安全要求，达到质量标准。

2）留设后浇带，可以根据工程实际情况，合理划分施工段，减少人员、机械、周转材料的重复配置，加快施工速度，控制了工程成本。

3）环形超长结构采用后浇带施工方法代替结构留设永久沉降缝和伸缩缝，外形美观，同时也避免了因为伸缩缝年久失修造成漏水等常见问题，使建筑物的耐久性更好。

6 结语

在超长混凝土结构中，通过合理设置后浇带，优化配合比，制订合理的施工顺序和施工时间，做好混凝土的养护，能有效约束超长结构的变形，提高了混凝土结构抵抗温度变化的能力，从而能够有效地减少结构因温度和收缩引起的变形并抑制结构的开裂。本施工技术在加蓬奥耶姆体育场项目结构中的成功应用，可为今后类似项目的设计施工提供参考。

作者：尹卫华