“跳倉法施工技術”未能普及的深度思考

摘要:

最近有幸拜讀了

楊嗣信老教授寫得一篇《從設置“永久伸縮縫”到“取消後澆帶”》的文章,心裡頗有些想法。筆者在十年前也已開始將“跳倉法施工技術”充分應用於自己所主管的多項工程上,效果良好!但筆者每次在親自推廣應用的過程中也是阻力重重,只能以個人聲譽和風險擔當才能勉強推行下去。這也讓我屢次體會了楊老曾說過的一段樸實的話: “創新是有風險的,只有拋棄了個人自私的想法才能敢於創新。在公與私的鬥爭中,在對新事物的認識中,在大家的默契合作中,我們通過創新提高工程質量,提高個人素質。”

首先,我們一起重溫一下楊老這篇文章:

原文刊載於施工技術雜誌社出版的《施工技術資訊》雜誌2014年第11期


從設置“永久伸縮縫”到“取消後澆帶”


近三十年來, 全國範圍內的建築施工都採取設置後澆帶的方法來解決建築物的溫度、收縮和因沉降導致的混凝土裂縫問題。後澆帶可分為兩種,一種是施工後澆帶又叫“伸縮後澆帶”,是為控制超長混凝土在結構施工階段中的裂縫;另一種是沉降後澆帶,是為控制主樓( 高層) 與裙房( 多層) 或地下車庫之間的差異沉降而可能產生的結構構件附加內力與裂縫設置的,兩者是完全不同的。


由於這兩種後澆帶性質完全不同, 因此解決的方法也各有不同。取消施工後澆帶的主要措施是採用跳倉施工法,施工後澆帶主要是由於建築物結構超長, 基礎又是厚大的大體積混凝土, 為控制混凝土中膠凝材料( 水泥) 水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫的產生, 所以在混凝土施工順序上採取了跳倉施工法。其方法是將超長的混凝土整體塊體劃分為若干小塊體並進行間隔施工, 經過短期的應力釋放( 即適當收縮後), 再將若干小塊體連成整體, 依靠混凝土自身產生的抗拉強度來抵抗下一階段混凝土收縮的溫度收縮應力( 即混凝土的溫度、收縮變形受到約束時, 混凝土內部所產生的應力), 而沉降後澆帶目前只能有條件的取消或提前進行封閉, 並要與設計單位密切配合進行設計計算,同時採取一些必要的措施。現將這兩類後澆帶的處理意見分敘於下。


一、關於施工後澆帶改為跳倉施工法的問題

從上世紀五十年代到八十年代初, 為解決超長建築物的伸縮和相鄰建築高度不等的沉降問題都設置了“永久伸縮縫”, 不僅給施工帶來了困難, 而且造成了滲漏隱患。由於將整體建築立面切成若干小塊, 立面整體性不好, 因此也不受建築師的歡迎。人民大會堂曾成功地採用了施工後澆帶, 但未能全面推廣應用, 一直到1980 年北京長城飯店工程( 由美國設計的一幢8 萬m2 的五星級酒店), 其中採用施工後澆帶代替了永久伸縮縫, 使立面更加完整美觀, 自此北京和全國逐步開始推廣施工後澆帶, 又稱“伸縮後澆帶”。與此同時,沉降後澆帶也開始廣泛應用, 這項技術一直沿用至今,應該說這是一項重大的創新技術, 並很快得到了推廣應用。


為解決這條永久伸縮縫, 其實在上世紀七十年代, 上海寶鋼就已經成功地研究採用了跳倉施工法, 取消了這條“縫”,這項技術雖問世已近四十年,在全國卻還遠遠沒有推廣,只是在少數地區少數工程中應用,既沒有規範、規程,甚至在最近出版的現行專業規範中(除混凝土結構施工規範曾露一面外)基本未提及,在設計規範中更是未見隻字片語,因此給這項“新”技術的推廣帶來了極大的困難。


二十一世紀初,在上海寶鋼副總工程師王鐵夢的直接指導和幫助下,北京市開始接觸這項新技術,經過近十年努力,北京已在36 項工程推廣應用這項新技術,但只佔全北京市全部工程的極少部分。眾所周知,這條不到一米寬的後澆帶給施工增添了很多麻煩,在施工中這條後澆帶長期得不到封閉,特別在地下部分從底板開始地下二層、一層……一直到地上這條帶遲遲不能封閉。遇到雨期,地面和樓層的雨水一直衝到地下室底板,地下室變成了水池。另外後澆帶在澆築前還必須徹底清理乾淨,鋼筋密集、一米多厚的底板,工人很難進入,清理工作困難,既費時間又費勞動力,工作條件惡劣。由於封閉後澆帶時上層樓面已封閉,因此後澆帶澆築時混凝土運輸困難,混凝土布料杆和混凝土泵送車都無法使用。由於澆築後澆帶的混凝土量少,澆築時間又較長,對預拌混凝土供應也造成一定的困難,同時也影響現場正常的施工順序。更嚴重的是,在後澆帶兩側支承樓板的模板支架長期不能拆除,影響正常週轉,增加了成本,同時也影響機電設備和二次結構施工的提前進入,無法進行立體交叉作業,對進度不利。特別是沉降後澆帶半年甚至一年內不得封閉,對工程進度的影響更為嚴重。另外,後澆帶混凝土在封閉後進行養護極為困難,混凝土中通常都摻加了膨脹劑,由於無法進行蓄水、養護不到位,往往造成混凝土嚴重開裂,一條縫變成了兩條縫,後澆從進度、質量、環保、安全、管理等方面給施工單位帶來極大困難,經濟上的損失更大,所以取消後澆帶是一項重大的改革。儘管僅僅是一條“帶”的變革,卻具有重大的歷史意義和顯著的經濟效益和社會效益。實踐證明,科技進步與發展生產力的關係是何等密切!


取消施工後澆帶,採用跳倉施工法的工藝十分簡單,施工方便,根據基礎筏板面積大小沿長度和寬度方向各分為不大於40m 的區格,沿各自方向分別編號。具體施工順序是:先澆築第一批即1-1~1-6,相隔7d 後再澆築第二批即2-1~2-6(見圖1)。

“跳倉法施工技術”未能普及的深度思考

跳倉施工法中需注意以下幾個問題:


1)由於基礎底板屬於大體積混凝土,其混凝土設計強度等級宜為C25~C40,可採用60d 或90d 齡期的強度指標作為其混凝土設計強度。

2)地下室外牆也可採用跳倉施工法,其區格長度不宜大於40m,也可沿外牆30~40m 設一條800mm施工後澆帶,帶的兩側採用鋼筋網或鋼板網,後澆帶可在頂板澆築混凝土時同步澆築,且不少於7d。

3)地下室頂板及地上樓板也可採用跳倉施工法,平面的縱向和橫向分為各不宜大於40m 的區格,沿各自方向編號,各層及基礎底板(包括牆體)不必在同跨內,可各自分區格(即其施工縫不必上下對齊)。

4)採用跳倉施工法時,必須嚴格遵守、滿足有關的規範要求。

5)樓板也可以採用跳倉施工法,與基礎底板施工方法相同,出於樓板厚度較薄的考慮,澆築間隔時間可相應縮短一些,其實過去分段流水作業中已有這方面的經驗。


二、關於沉降後澆帶的問題

沉降後澆帶近十年來也有很大突破,目前正在繼續研究。過去對沉降後澆帶的封閉時間,必須等高層部分結構封頂後或封頂後再觀察一段時間,然後再由設計決定是否封閉,這給施工帶來極大困難。沉降後澆帶長期(甚至一年)不封閉,一場大雨能從頂層一直淋到地下室底板;模板因不能拆除,長期積壓不得週轉,可以說沉降後澆帶比施工後澆帶難度還大。近十年來,沉降後澆帶也已經有不同程度的創新,以北京為例,在設計人員的密切配合下,有的工程提前封閉沉降後澆帶,有的工程甚至取消了沉降後澆帶。實踐證明,採取這種措施的工程後期效果非常理想,未發生異常情況,尤其是北方地區地基條件比較好,完全有條件取消或提前封閉沉降後澆帶,即使在南方大量採用了樁基,也完全可以做到取消沉降後澆帶或提前封閉,但必須要有設計方配合。通過綜合比較近幾年來的工程實踐,針對沉降後澆帶提出如下意見:主樓與裙房或地下車庫連成整體的基礎(這類設計今後越來越多),當設計滿足下列規定時,可考慮取消沉降後澆帶。


1)主樓(高層部分)、裙房或地下車庫的基礎均採用了樁基,並經過計算最終相鄰跨的差異沉降值在規範規定的範圍內(1 / 500)。

2)主樓、裙房或地下車庫的基礎埋置深度較深,且基礎底的土質承載力高、壓縮模量大,基礎底的附加壓力小於土的原生壓力,各自的基礎沉降量很小,差異沉降值遠小於規範允許值。

3)主樓基礎採用樁基或複合地基,裙房或地下車庫採用滿堂天然地基,經計算最終相鄰的差異沉降值在規範規定的範圍內。

4)主樓基礎採用樁基或複合地基,裙房或地下車庫採用了獨立柱基抗水板的天然地基,經計算最終相鄰跨的差異沉降值在規範規定的範圍內。

眾所周知,設置沉降後澆帶的目的是為控制相鄰建築高度不等的基礎、主樓與裙房或地下車庫之間的差異而可能產生的結構構件附加內力和裂縫。工程實踐證明,在基礎設計時減少主樓建築沉降量和裙房或地下車庫的沉降量不致過小,採取上述措施可不設置沉降後澆帶,不符合上述措施條件的工程可在施工過程中加強對沉降後澆帶兩側的沉降觀察(監測),觀其兩側的差異沉降值。如果差異沉降值趨於穩定並在規範規定的範圍內,則可會同設計商議採取提前封閉沉降後澆帶的措施。在北京不少工程採用過這種方法,效果較好。


在筆者看來,這是一篇有極高社會價值和經濟價值的公益性務實文章,但為什麼“跳倉法施工技術”未能普及,筆者有以下幾點思考分析(不過多展開):

思考一:為什麼少有人推動?

這種新技術的推動和新材料的推動不一樣,沒有巨象的、直接的經濟受益企業,只是減輕了最底層的施工工人師傅們的工作難度而已。而這個群體又正好是沒有發言權的,況且這個群體不可能從理論上理解分析吸收這項新技術。工程項目上有發言權的推動者往往不一定具備像楊老那樣專業精神、敬業精神和無私品德!同時,這項新技術本身就缺乏巨象的、完善具體的現行規範支撐,萬一出現什麼問題還要承擔本不存在的額外責任!


思考二:誰是最佳第一推動者?

針對每一個具體過程項目而言,推廣一個在規範上找不到完全支撐的技術,首先要有一個第一推動者!那麼,誰是最佳第一推動者?設計單位總工?施工單位總工?監理公司總監?建設單位總工?根據筆者的親身經歷來看,建設單位總工是最佳第一推動者。施工單位總工往往理論素質不太夠、人微言輕;設計單位總工本身是設計規範的遵守者,他會理解和接收這個技術,但擔當推動主體不合適;監理公司總監理論素質和經驗往往也不一定夠,只是一個監督者角色。實際上,這項技術實施的最大受益方是甲方,因為可以顯著地降低成本和縮短工期,建設單位總工擔當第一推動者義不容辭。

思考三:什麼樣項目才有可能推動成功?

關於技術條件問題,楊老在前文中已闡述得非常清楚,無需重述!根據筆者推動成功幾個項目的親身經歷來看,應具備以下幾個方面的人文因素:第一,有一個真正有素質的甲方總工!因為只有無私的思考方式才能引導我們走向真正的成功。記得我在2008年首次擔任甲方總工在某超大型項目上推動應用此技術時,由於當時項目上各參建主體方人員均不理解而整體反對,我只有以個人聲譽給公司最高領導立下軍令狀!我是基於對技術真理的崇高尊重!

第二,應有一個明事理、有素質的土建施工方!如果出現有其它原因(如養護不到位、混凝土配合比不合理等)導致的混凝土裂縫,不明事理、無素質的土建施工方會把責任歸結於這個新技術的應用!因為,如前文所述,此項新技術畢竟沒有完全的規範支撐,誰也斷不了這個糊塗冤案!


引用稻盛和夫的一段原話作為結束語:

較之於玩樂,勞動更能讓人快樂;簡單勞動也能專研改進,體會其中的興味;不是被迫的、被動的工作,而是自己作為工作的行為主體發揮作用。人在工作中成長。為了提升心性、豐富心靈,需要全身心投入到工作之中。這樣做,自己的人生就會更加美好、更加豐富!

來源:《施工技術資訊》2014年第11期,文/楊嗣信;築龍施工,文/向進軍


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