一种地下构筑物墙板后浇膨胀加强带的构筑方法

摘要

本发明提供了一种地下构筑物墙板后浇膨胀加强带的构筑方法，包括：第一步、根据墙板尺寸，确定膨胀加强带形式及布置方式；确定膨胀剂种类及用量；第二步、制作箱型固定结构的凹形固定板；第三步、确定后浇膨胀加强带位置，布置箱型固定结构；第四步、布置预应力钢筋；第五步、绑扎钢筋及预应力钢筋预埋管；第六步、浇筑混凝土；第七步、张拉预应力钢筋并对预埋管灌浆。本发明克服了现有技术没有明确膨胀剂种类及用量确定方法、无法有效隔离墙板混凝土与后浇膨胀加强带混凝土、施工困难且复杂、无法适应较高防水要求、对后浇膨胀加强带应用受到限制等缺点，实现地下构筑物防水抗裂结构设计施工，有效防止混凝土渗水和开裂。

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土结构工程技术领域的设计施工方法，具体地，涉及一种地 下构筑物墙板后浇膨胀加强带的构筑方法。

背景技术

随着我国城市化进程的加速进行，大量地下空间建设项目需要开展。作为城市空间 的一部分，地下铁道、地下车库和地下商业街等地下构筑物的建设对于城市发展至关重 要。地下构筑物的混凝土外墙长期与地下水接触，承担防止地下水侵入地下空间的功能。 常规方法对墙板采用外防水措施以防止地下水的侵入，但外防水措施易出现由于墙板裂 缝及局部外防水材料缺陷引起的外防水失效。近年来，由于地下构筑物外防水措施和混 凝土裂缝控制措施效果不佳，地下构筑物墙板渗水现象屡见不鲜。随着地下构筑物防水 抗裂要求的提高，地下构筑物要求进行整体式结构设计施工，地下构筑物的墙板要求尽 量少设或不设变形缝。考虑混凝土膨胀剂的膨胀效果，把混凝土膨胀剂加入混凝土中， 水化反应产生膨胀性水化物钙矾石和氢氧化钙的复合产物，能够填充混凝土内部的空 隙，增加混凝土的密实性。同时，由于水化产物的膨胀性，在钢筋的约束下，可在结构 中建立预压应力。因此，现阶段常采用设置后浇带及膨胀加强带等方法达到地下构筑物 防水抗裂的目的，常规方法通过焊接钢丝网或设置快易收口网等方式分隔底板中先后浇 筑的两种混凝土。但在墙板中，当墙板长度较大时，按规范要求应该分段浇筑混凝土， 膨胀加强带采用后浇式，由于墙板高度大，压力较大，常规方法不能有效分隔先后浇筑 的两种混凝土，严重影响墙板防水抗裂性能，后浇式膨胀加强带的构筑方法在目前也并 不明确。对于防水抗裂要求较高的地下构筑物，现有的墙板构筑方法已经限制了地下构 筑物在防水抗裂要求较高领域的应用。

对现有的技术文献进行检索后发现三项相关专利的申请，发明专利“[申请号为 201210240243.3]，发明名称：地下室防水工程的施工方法”，该专利外墙采用防水层及 防水加强层承担墙体防水功能，其防水层在长期易失效造成墙体渗漏水，在防水抗裂要 求较高的地下构筑物中的应用受到严重限制。发明专利“[申请号为200910187474.0]， 发明名称：膨胀带垂直焊接钢板的地下室剪力墙”，该专利采用垂直焊接钢板来隔离膨 胀加强带混凝土与墙板混凝土，需采用多层钢板，结构复杂且造价高昂；该专利采用穿 墙螺栓及水平钢筋固定垂直焊接钢板，对钢板的钻孔，穿墙螺栓的固定及水平钢筋的固 定等的施工质量难以保证且施工困难；该专利所应用的领域为连续浇筑的膨胀加强带， 没有提及后浇膨胀加强带的构筑方法，应用受到限制。发明专利“[申请号为 201310616333.2]，发明名称：现浇钢筋混凝土结构后浇带施工工法”，该专利采用双层 钢丝网作为墙体后浇带两侧模板，没有考虑墙板高度相比底板厚度大很多，在混凝土重 力作用下，钢丝网无法有效防止墙体混凝土通过钢丝网孔渗漏；该专利采用掺10％的膨 胀剂的混凝土浇筑后浇带，没有考虑不同种类膨胀剂的应用限制且没有说明膨胀剂种类 的选择方法与用量确定方法；该专利仅仅描述后浇带的施工工法，没有说明后浇膨胀加 强带的构筑方法，在高防水抗裂要求构筑物领域的应用受到限制。因此亟需一种地下构 筑物墙板后浇膨胀加强带的构筑方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种地下构筑物墙板后浇膨胀加强 带的构筑方法，该方法克服了现有技术中没有明确膨胀剂种类及用量确定方法，无法有 效隔离墙板混凝土与后浇膨胀加强带混凝土，施工困难且复杂，无法适应较高防水要求， 对后浇膨胀加强带的应用受到限制等缺点和不足，实现地下构筑物防水抗裂结构设计施 工，有效防止混凝土渗水和开裂。

为实现以上目的，本发明提供一种地下构筑物墙板后浇膨胀加强带的构筑方法， 所述方法包括如下步骤：

第一步、根据墙板尺寸确定膨胀加强带形式及布置方式，并确定膨胀剂种类及用量

即：当墙板长度L≤50m时，膨胀加强带混凝土可连续浇筑，墙板无需设置后浇膨 胀加强带；当墙板长度50m<L≤100m时，在墙板中部设置一条后浇膨胀加强带；当墙 板长度L>100m时，在墙板中每隔50m设置一条后浇膨胀加强带；

膨胀剂的种类分为硫铝酸钙类膨胀剂、氧化钙类膨胀剂和硫铝酸钙-氧化钙类膨胀 剂三类；膨胀剂种类的选择根据工程环境确定：环境温度长期过高或墙板厚度过大，高 于80℃或墙板厚度大于1m，使用氧化钙类膨胀剂；有侵蚀水的环境使用硫铝酸钙类与 硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂；无上述环境条件，选用硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂；

所述膨胀剂的用量：分别制作膨胀剂用量为20kg/m³、30kg/m³、35kg/m³、40kg/m³ 及50kg/m³的五种混凝土试件分别进行混凝土膨胀剂的限制膨胀率测试，在第14天限 制膨胀率超过0.035％的试件中选择最小膨胀剂用量作为墙板混凝土膨胀剂用量；后浇 膨胀加强带混凝土采用膨胀剂用量为在墙板混凝土膨胀剂用量基础上提高5kg/m³；膨胀 加强带的混凝土强度等级相比墙板混凝土提高一个等级；

第二步、根据墙板的配筋设计，制作箱型固定结构的凹形固定板

制作两块凹形带耳的凹形固定板，并根据墙板配筋、伸入后浇膨胀加强带的附加钢 筋设计及预应力钢筋预埋管位置，在两块凹形固定板相应位置处预制钻孔；

第三步、确定后浇膨胀加强带位置，布置箱型固定结构

在后浇膨胀加强带位置放置凹形固定板，两块凹形固定板通过耳部的预制钻孔用螺 栓固定成箱型固定结构；在两块凹形固定板的墙体侧用敷设快易收口网；

第四步、布置预应力钢筋

沿墙板高度方向每隔0.25倍墙板高度布置一根预应力钢筋预埋管，采用后张拉预应 力钢筋进行张拉，锚固段设置于墙板外侧；

第五步、绑扎钢筋及预应力钢筋预埋管

绑扎墙体钢筋及预应力钢筋预埋管，固定墙体模板；后浇膨胀加强带中的附加钢筋 及预应力钢筋预埋管通过凹形固定板上的预制钻孔插入并绑扎固定，并用高分子密封胶 封堵预制钻孔与钢筋之间的间隙；

第六步、浇筑混凝土

一次浇筑墙板混凝土并采取混凝土保温保湿养护措施；根据所选用膨胀剂用量对应 室内试验的限制膨胀率随时间变化的试验曲线，找到限制膨胀率增长拐点对应时间，确 定为后浇膨胀加强带的浇筑时间；在墙体混凝土浇筑完成对应拐点所处时间后，拧下凹 形固定板耳部的螺栓，拆除箱型固定结构，并固定后浇膨胀加强带模板；浇筑后浇膨胀 加强带混凝土并采取混凝土保温保湿养护措施；

第七步、张拉预应力钢筋并对预埋管灌浆

待后浇膨胀加强带混凝土强度达到设计强度的80％时穿入预应力钢筋，对预应力钢 筋进行张拉，其中首次张拉应力为张拉控制应力的105％并保持2分钟，然后张拉至张 拉控制应力并锚固；向预埋管中灌注硅酸盐水泥浆，采取压力灌浆措施，灌浆压力设定 为0.5～1.0MPa，并对锚固段采取防锈措施待墙板混凝土和后浇膨胀加强带混凝土分别达 到设计强度后，分别拆除墙体模板与后浇膨胀加强带模板。

优选地，第一步中：

所述膨胀加强带为一种设置在建筑物中采用更高强度等级和更高膨胀剂用量的混 凝土浇筑用来补偿混凝土收缩变形并在混凝土中建立膨胀应力的带状钢筋混凝土结构；

所述后浇膨胀加强带为一种设置在建筑物中采用更高强度等级和更高膨胀剂用量 的混凝土浇筑用来补偿混凝土收缩变形并在混凝土中建立膨胀应力的带状钢筋混凝土 结构，根据结构尺寸及养护条件待其两侧混凝土浇筑完毕一段时间后进行浇筑；

所述硫铝酸钙类膨胀剂为与水泥、水拌合后经水化反应生成钙矾石的混凝土膨胀 剂；

所述氧化钙类膨胀剂为与水泥、水拌合后经水化反应生成氢氧化钙的混凝土膨胀 剂；

所述硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂为与水泥，水拌合后经水化反应生成钙矾石和氢氧 化钙的混凝土膨胀剂。

所述混凝土试件尺寸为100mm×100mm×300mm；

所述限制膨胀率测试为GB23439-2009中所提供的测试方法；

所述墙板混凝土为除膨胀加强带混凝土之外墙板中所浇筑的混凝土；

所述后浇膨胀加强带混凝土为墙板膨胀加强带中所浇筑的混凝土。

优选地，第二步中：

所述箱型固定结构放置在后浇膨胀加强带位置，用来分隔墙板混凝土与后浇膨胀加 强混凝土；

所述凹形固定板的底边长度为墙体厚度、两侧边的长度为后浇式膨胀加强带长度的 一半、垂直于侧边的耳部长度为100mm；两块凹形固定板相应位置处预制钻孔直径在 相应钢筋及预埋管直径大小的基础上增加2mm；

所述耳部位于凹形固定板两侧，耳部上预制钻孔，两块凹形固定板通过耳部的预制 钻孔用螺栓连接拼接成箱型结构，以构成稳固的箱型固定结构；

所述预应力钢筋预埋管为在混凝土浇筑之前埋设并在其中穿入预应力钢筋的管道。

优选地，第三步中，所述快易收口网为与混凝土结合的永久性模板，在混凝土浇 灌后，其网孔的角形嵌合会自动嵌入留住灌注的混凝土；所述快易收口网的尺寸与墙板 截面的尺寸相同。

优选地，第四步中，所述锚固段为嵌固在墙板外侧为预应力钢筋提供锚固力的部 分。

优选地，第五步中，所述高分子密封胶为使用高分子材料随密封面形状而变形、 不易流淌、具有粘结性的密封材料。

优选地，第六步中：

所述限制膨胀率增长拐点为限制膨胀率随时间变化曲线开始下降时对应时间点；

所述混凝土保湿保温养护措施为洒水养护及蒸汽养护；

所述试验曲线为第一步中进行限制膨胀率测试所得的限制膨胀率与时间的关系曲 线。

优选地，第七步中，所述张拉控制应力为预应力钢筋在进行张拉时所控制达到的 最大应力值。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明针对地下构筑物墙板混凝土渗水开裂问题，提供一种地下构筑物墙板后浇膨 胀加强带的构筑方法，相比现有专利技术，明确了具体设计施工措施，避免了外防水施 工作业，有效隔离了墙板混凝土与后浇膨胀加强带混凝土，在墙板混凝土及后浇膨胀加 强带混凝土中均添加了膨胀剂有效提高了地下构筑物底板的防水抗裂性能，设置预应力 钢筋充分保证了墙板抗裂性能，本发明设计施工措施明确，防水抗裂性能高，持久性强。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特 征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例中的膨胀加强带位置示意图；

图2为本发明实施例中的凹形固定板图；

图3为本发明实施例中的箱型固定结构示意图；

图4为本发明实施例中的预应力钢筋预埋管位置示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人 员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于 本发明的保护范围。

如图1-图4所示，本实施例提供一种地下构筑物墙板后浇膨胀加强带的构筑方法， 用于某地下车库墙板工程，地下车库墙板长度为90m，高度为4m，墙板厚度400mm， 有较高防水要求，考虑到外防水效果不佳，且墙板长度较大，采用后浇膨胀加强带整体 式设计施工形成结构自防水抗裂功能，保证墙板长期防水性能，具体设计施工步骤如下：

第一步，根据墙板尺寸，确定膨胀加强带形式及布置方式，并确定膨胀剂种类及用 量：

本实施例的墙板长度L为90m>50m，确定应设置后浇膨胀加强带，在墙板跨度中 部设置一条后浇膨胀加强带，后浇膨胀加强带位置设置如图1所示。

根据本实施例的施工条件判断，墙板所处环境温度不高且无侵蚀水，选用硫铝酸钙 -氧化钙类混凝土膨胀剂；根据限制膨胀率测试，第14天限制膨胀率超过0.035％的最小 膨胀剂用量为35kg/m³，因此，墙板混凝土选用膨胀剂用量为35kg/m³，根据工程设计要 求，强度等级选用C30，后浇膨胀加强带混凝土选用膨胀剂用量为40kg/m³，强度等级 选用C35；墙板混凝土配合比为水：174kg/m³，水泥：254kg/m³，粉煤灰：23kg/m³，矿 渣粉：51kg/m³，砂：768kg/m³，碎石：1040kg/m³，减水剂：8.24kg/m³，膨胀剂：35kg/m³； 后浇膨胀加强带混凝土配合比为水：176kg/m³，水泥：291kg/m³，粉煤灰：21kg/m³，矿 渣粉：57kg/m³，砂：724kg/m³，碎石：1041kg/m³，减水剂：8.65kg/m³，膨胀剂：40kg/m³。

第二步，根据墙板的配筋设计，制作箱型固定结构的凹形固定板：

粘结胶合木质板材，制作两块凹形带耳的凹形固定板；凹形固定板的底边长度为 400mm，两侧边的长度为后浇膨胀加强带长度的一半即200mm，垂直于侧边的耳部长 度为100mm；根据墙板配筋、伸入后浇膨胀加强带的附加钢筋设计及预应力钢筋预埋 管位置，在两块凹形固定板相应位置处预制钻孔，该钻孔直径在相应钢筋及预埋管直径 大小的基础上增加2mm，凹形固定板示意图如图2所示。

第三步，确定后浇膨胀加强带位置，布置箱型固定结构

本实施例墙板的后浇膨胀加强带位于墙板中部，因此，在墙板中部后浇膨胀加强带 位置放置凹形固定板；在两块凹形固定板的墙体敷设快易收口网，该快易收口网尺寸与 墙板截面尺寸相同，两块凹形固定板通过耳部的预制钻孔用螺栓固定成箱型固定结构， 箱型固定结构如图3所示。

第四步，布置预应力钢筋

墙板高度为4m，沿墙板高度方向每隔1m布置一根预应力钢筋预埋管，共埋置3 根；采用后张拉预应力钢筋进行张拉，锚固段设置于墙板外侧，预应力钢筋预埋管的位 置如图4所示。

第五步，绑扎钢筋及预应力钢筋预埋管

绑扎墙体钢筋及预应力钢筋预埋管，固定墙体模板；后浇膨胀加强带中的附加钢筋 及预应力钢筋预埋管通过凹形固定板上的预制钻孔插入并绑扎固定，并用高分子密封胶 封堵预制钻孔与钢筋之间的间隙。

第六步，浇筑混凝土

一次浇筑墙板混凝土并采取洒水养护及蒸汽养护措施；根据所选用膨胀剂用量对应 室内试验的限制膨胀率随时间变化的试验曲线，找到限制膨胀率增长拐点对应时间为第 12天，在墙体混凝土浇筑完成12天后，拧下凹形固定板耳部的螺栓，拆除箱型固定结 构，并固定后浇膨胀加强带模板；浇筑后浇膨胀加强带混凝土并采取洒水养护及蒸汽养 护措施。

第七步，张拉预应力钢筋并对预埋管灌浆

待后浇膨胀加强带混凝土强度达到设计强度的80％时，穿入预应力钢筋，对预应力 钢筋进行张拉，其中首次张拉应力为张拉控制应力的105％并保持2分钟，然后张拉至 张拉控制应力并锚固；向预埋管中灌注硅酸盐水泥浆，采取压力灌浆措施，灌浆压力设 定为0.8MPa，并对锚固段采取防锈措施待墙板混凝土与后浇膨胀加强带混凝土分别达 到设计强度后，分别拆除墙体模板与后浇膨胀加强带模板。

本实施例所述的一种地下构筑物墙板后浇膨胀加强带的构筑方法，针对地下构筑物 防水抗裂设计施工特点，通过添加膨胀剂在墙板混凝土内部建立较大的膨胀应力，设置 后浇膨胀加强带充分补偿混凝土收缩应变，无需外防水措施实现结构自防水，采用木质 箱型固定结构及快易收口网有效分隔墙板混凝土及后浇膨胀加强带混凝土，采用后张预 应力钢筋充分保障墙板抗裂防水效果，大幅提高地下构筑物底板防水能力，保障墙板构 筑效果。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上 述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改， 这并不影响本发明的实质内容。