一种分层式混凝土结构及其施工方法与流程

本发明涉及混凝土施工，特别是一种分层式混凝土结构及其施工方法。

背景技术：

1、随着社会经济的不断发展，船闸、水坝等大型建筑结构已越来越常见，对于这类大型建筑结构，出于施工方便、减少裂纹的考虑，一般会将建筑结构的主体沿高度方向分为多层，再逐层进行浇筑。

2、但是在某大型船闸的实际施工过程中，设计人员发现即使对船闸进行分层施工，单个混凝土层的体积仍然过大，为了防止浇筑时间过长从而导致混凝土层中出现冷缝，还需要将单个混凝土层继续分块为若干个更小的混凝土板；然而相邻两个混凝土板之间存在施工缝，一方面会导致混凝土结构的刚度和承载能力下降，另一方面在船闸、水坝的使用情形中，也会降低混凝土结构的水密性；因此对于大型混凝土结构，尤其是船闸水坝，仍然需要开发一种新型的分层式混凝土结构及其施工方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：解决大型混凝土结构在分层浇筑的过程中需要进一步对混凝土层进行分块，导致混凝土层中存在施工缝，进而导致混凝土结构的承载力和水密性下降的问题，提供了一种分层式混凝土结构及其施工方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种分层式混凝土结构，包含混凝土主体，混凝土主体沿竖向分为多个混凝土层；每个混凝土层包含至少两个沿水平方向分布的混凝土板，相邻两个混凝土板之间具有施工缝；相邻两层混凝土层中的施工缝相互错开。

4、混凝土层包含至少两个沿水平方向分布的混凝土板，例如混凝土层包含沿某一方向连续分布的若干矩形混凝土板，或混凝土层包含呈棋盘状分布的多个矩形混凝土板。

5、相邻两层的混凝土层中的施工缝相互错开，以混凝土层包含沿x方向连续分布的若干矩形混凝土板为例，若第n个混凝土层中各施工缝沿x方向所在的位置分别为xn,1、xn,2、xn,3……，第n+1个混凝土层中个施工缝沿x方向所在的位置分别为xn+1,1、xn+1,2、xn+1,3……，则xn,1≠xn+1,1∩xn,2≠xn+1,2∩xn,3≠xn+1,4……；以混凝土层包含呈棋盘状分布的多个矩形混凝土板为例，可将施工缝拆分为沿x方向分布和沿y方向分布的两组，沿x方向连续分布的施工缝可以继续使用上述规则，即xn,1≠xn+1,1∩xn,2≠xn+1,2∩xn,3≠xn+1,4……，对于沿y方向连续分布的施工缝，则比较各施工缝沿y方向所在的位置，即yn,1≠yn+1,1∩yn,2≠yn+1,2∩yn,3≠yn+1,4……。

6、本方案的分层式混凝土结构将相邻两个施工缝之间位置错开，一方面，错开处的上层混凝土板底面能够与下层混凝土板顶面贴合，即施工缝左右两侧的混凝土板能够相互咬合，形成类似于榫卯连接的结构并增加施工缝左右两侧混凝土板的接触面积，进而能确保浇筑完成的混凝土主体的刚度与承载能力；另一方面，相邻两层混凝土层的施工缝相互错开，还能使施工缝在混凝土主体上形成的整体路径包含多处曲折，从而形成迷宫密封结构，大幅降低水流在多个混凝土层之间的渗透难度，进而确保混凝土主体的水密性和使用寿命。

7、作为本发明的优选方案，第n个混凝土层的施工缝与第n+2个混凝土层的施工缝位置重合，n≥1。

8、本方案能在保持相邻两个混凝土层中施工缝相互错开的情况下，减少整个混凝土主体中施工缝位置的种类，从而降低施工缝位置设计难度和施工管理难度。

9、作为本发明的优选方案，位于强约束区的混凝土层厚度大于或等于3m。

10、强约束区和弱约束区的划分可参考现有理论，例如距离基础高度0～0.2l的区域为强约束区，距离基础高度0.2l～0.4l的区域为弱约束区，l为混凝土板的最大边尺寸，例如当混凝土板为长方形，则取混凝土板的长边长度为l。

11、由于强约束区的混凝土主体会受到基础岩石约束从而产生内部应力，因此现有规范中规定在浇筑时，使强约束区的混凝土层厚度小于2m；然而申请人发现虽然增加混凝土层的厚度会导致混凝土层中心温度和内表温差增大，但同时也会减小混凝土层的降温速率，因此混凝土层厚度的增加不会必然导致混凝土层的抗裂安全系数低于规范值；且申请人在后续的论证过程中得出，即使将混凝土层的厚度扩大到3m甚至以上，仍然能保证混凝土层的抗裂安全系数大于或等于1.8，因此本方案推荐位于强约束区的混凝土层厚度大于或等于3m，在保证混凝土层的开裂风险满足规范的同时，也有助于减少基础强约束区内的混凝土层的数量，从而提高施工速度，减少施工时间。

12、作为本发明的优选方案，相邻两个混凝土层之间还设置有混凝土坯层，混凝土坯层的强度等级高于混凝土层的强度等级。

13、本方案推荐在相邻两个混凝土层之间设置强度等级更高的混凝土坯层，例如当混凝土层是二级配混凝土，则混凝土坯层为三级配混凝土，从而增强相邻两层混凝土层之间的结合效果。

14、作为本发明的优选方案，施工缝处还设置有止水片，止水片沿施工缝的高度方向通长设置，止水片沿施工缝宽度方向的两端分别埋设于两侧的混凝土板中。

15、止水片，例如常用的紫铜片、不锈钢片、塑料片。

16、本方案推荐在混凝土板中预埋止水片，能够增加水流从施工缝渗入混凝土板的难度。

17、作为本发明的优选方案，止水片为紫铜片。

18、本方案选用成熟的紫铜片作为止水片，具有良好的之水效果和耐腐蚀性。

19、作为本发明的优选方案，位于强约束区以外的混凝土层的厚度大于或等于2m且小于或等于3m。

20、本方案推荐了位于强约束区以外的混凝土层的具体厚度，例如弱约束区的厚度，能够在减少混凝土层开裂风险和方便施工之间取得良好的平衡

21、作为本发明的优选方案，还包含伸缩缝，位于伸缩缝处的混凝土板朝向伸缩缝的一面设置有防水层。

22、防水层，例如耐腐蚀混凝土壁、防水涂料、防水膜。

23、除了施工缝，在混凝土主体中有时也需要设置伸缩缝，在船闸、水坝等存在水流的使用环境中，水会流入伸缩缝并对伸缩缝两侧的混凝土产生侵蚀，因此本方案在伸缩缝处设置防水层保护对应位置的混凝土。

24、一种分层式混凝土结构施工方法，应用于本发明的分层式混凝土结构，包含如下步骤：

25、s1：浇筑第n个混凝土层，n≥1；

26、s2：浇筑第n+1个混凝土层，第n+1个混凝土层中各施工缝与第n个混凝土层中各施工缝相互错开。

27、在步骤s1中，同一混凝土层中的各混凝土板可以同时施工以增加施工效率；同时施工时，相邻两个混凝土层之间可以通过模板隔开。

28、本方案的分层式混凝土结构施工方法采用分层浇筑的方式浇筑混凝土层，且单个混凝土层也由体积更小的混凝土板组成，能够减少单次浇筑难度和浇筑的时间，从而降低混凝土层出现裂纹的概率；且相邻混凝土层的施工缝错开布置，能够确保浇筑完成后的混凝土主体具有足够的强度、承载能力和水密性。

29、作为本发明的优选方案，浇筑完一层所述混凝土层后，在所述混凝土层的侧面和顶面设置聚乙烯泡沫板进行保温。

30、本方案能降低混凝土层的散热速率、减小混凝土层内外温差，从而降低混凝土层的开裂概率。

31、综上，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

32、1、本发明的一种分层式混凝土结构能够在施工缝处形成榫卯连接的结构，既能确保浇筑完成的混凝土主体的刚度与承载能力，又能确保混凝土主体的水密性，从而确保船闸的使用寿命。

33、2、本发明的分层式混凝土结构施工方法能够减少单次浇筑难度和浇筑的时间，从而降低混凝土层出现裂纹的概率；且相邻混凝土层的施工缝错开布置，能够确保浇筑完成后的混凝土主体具有足够的强度、承载能力和水密性。