探究大體積混凝土在高層建筑基礎(chǔ)施工技術(shù)的要點(diǎn)

【摘 要】高層建筑基礎(chǔ)對于建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性至關(guān)重要，而高層建筑基礎(chǔ)的施工關(guān)鍵在于大體積混凝土。本文在總結(jié)高層建筑基礎(chǔ)大體積混凝土特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對高層建筑基礎(chǔ)大體積混凝土的鋼筋工程、模板工程和混凝土工程分別進(jìn)行了施工技術(shù)探討。

【關(guān)鍵詞】高層建筑基礎(chǔ)；大體積混凝土；施工技術(shù)

一、高層建筑基礎(chǔ)大體積混凝土的特點(diǎn)

高層建筑基礎(chǔ)大體積混凝土如箱形基礎(chǔ)和筏式底板，有以下特點(diǎn)：

（1）均為地下或半地下建筑，有防水要求，鋼筋混凝土必須控制裂縫開展，一般不存在承載力不足問題。

（2）結(jié)構(gòu)形式常采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土超靜定結(jié)構(gòu)，溫差和收縮變化復(fù)雜約束作用較大，容易引起開裂。

（3）超靜定的地下建筑結(jié)構(gòu)，一般都能滿足承載力要求，有較大的安全度，控制溫度收縮作用是控制裂縫的主要因素。

（4）混凝土標(biāo)號高，水泥用量多，水灰比大，收縮變形較大，經(jīng)常會出現(xiàn)收縮裂縫。

（5）這些結(jié)構(gòu)一般均為配筋結(jié)構(gòu)，其構(gòu)造配筋率約為0.2%～0.5%，控制裂縫必須考慮鋼筋作用。

（6）水化熱升溫較高，降溫散熱較快，收縮和降溫共同作用是引起混凝土裂縫的主要原因。

（7）控制裂縫的方法主要是靠改進(jìn)構(gòu)造設(shè)計(jì)，合理配筋及改進(jìn)澆筑方案，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等方法提高結(jié)構(gòu)的抗裂性能。

二、大體積鋼筋混凝土施工裂縫控制

大體積鋼筋混凝土施工的關(guān)鍵是控制裂縫的產(chǎn)生，而裂縫控制涉及到施工、設(shè)計(jì)、環(huán)境等多方面因素。首先是控制材料的質(zhì)量和混凝土配比，而重點(diǎn)是控制施工各階段的溫度。為了驗(yàn)算由溫差和混凝土收縮所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，是否超過當(dāng)時的基礎(chǔ)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度，我們進(jìn)行了防裂的理論計(jì)算，以便制定有效防裂措施。假設(shè)選取平面尺寸及厚度較大的B2區(qū)進(jìn)行驗(yàn)算，其短邊長54.78m，厚度2.5m，2.5/54.78=0.048﹤0.2，符合均勻收縮的假定。

1.計(jì)算絕熱溫升值及各齡期的降溫溫差：

Tmax=WQ/CV=335×334720/（993.7×2400）=47℃

齡期3d時水化熱最大，其絕熱溫升值：

T3=0.65×Tmax =0.65×47=30.6℃

各齡期混凝土的降溫溫差如下：

T（3-6）=1.41℃；T（6-9）=2.35℃；T（9-12）=4.23℃；

T（12-15）=4.7℃；T（15-18）=4.23℃；T（18-21）=2.8℃；

T（21-24）=1.9℃；T（24-27）=1.41℃；T（27-30）=0.47℃；

2.各齡期混凝土的收縮當(dāng)量溫差

按照：Ty（t）=εy（t）/α

εy（t）= εy（1-e-0.01t）。M1.M2.…。Mn

計(jì)算得：Ty（3-6）=1.35℃；Ty（6-9）=1.31℃；Ty（9-12）=1.37℃；

Ty（12-15）=1.26℃；Ty（15-18）=1.28℃；Ty（18-21）=1.18℃；

Ty（21-24）=1.15℃；Ty（24-27）=2.31℃；Ty（27-30）=1.10℃；

3.各齡期混凝土的綜合溫差

由各齡期的降溫溫差和收縮當(dāng)量溫差相加而得。如：T（3-6）=1.41+1.35=2.76℃

4.各齡期混凝土彈性模量

按公式E（T）=Ec（1-e-0.09t）計(jì)算得：

E（3）=0.26×105（1-e-0.09t）=0.0616×105N/mm2

E（6）=0.108×105N/mm2；E（9）=0.1443×105N/mm2；

E（12）=0.1716×105N/mm2；E（15）=0.1924×105N/mm2；

E（18）=0.2080×105N/mm2；E（21）=0.2210×105N/mm2；

E（24）=0.2370×105N/mm2；E（27）=0.2371×105N/mm2；

E（30）=0.2430×105N/mm2。

5.計(jì)算最大溫度應(yīng)力

綜上所述，混凝土30d齡期抗拉強(qiáng)度為1.75N/mm2，抗拉安全系數(shù)為1.76/1.493=l.172﹥1.15，能夠滿足要求，但富余量不大，雖然設(shè)計(jì)中鋼筋布置較密，且配有抗裂筋，但還是應(yīng)該采取防裂措施。底板混凝土內(nèi)部的最高溫度為：3d后的實(shí)際溫度30.6℃+混凝土入模溫度30℃=60.6℃；混凝土表面溫度可達(dá)到30℃-40℃?；谙募救掌骄鶞囟仍?5℃-28℃，因此這表明混凝土整體澆筑后不會產(chǎn)生表面裂縫。

三、模板工程施工

模板是保證工程結(jié)構(gòu)外形和尺寸的關(guān)鍵，而混凝土對模板的側(cè)壓力是確定模板尺寸的依據(jù)。大體積混凝土采用泵送工藝，其特點(diǎn)是速度快，澆筑面集中，不可能同時將混凝土均勻地分送到澆筑混凝土的各個部位，而使某一部分的混凝土升高很大，然后再移動輸送管，依次澆筑另一部分的混凝土。因此采用泵送工藝的大體積混凝土的模板應(yīng)根據(jù)實(shí)際受力狀況，對模板和支撐系統(tǒng)等進(jìn)行計(jì)算，以確保模板體系具有足夠的強(qiáng)度和剛度。

高層建筑基礎(chǔ)大體積混凝土結(jié)構(gòu)墊層面積較大，墊層澆筑后其面層不可能在同一水平面。因此宜在基礎(chǔ)鋼模板下端統(tǒng)長鋪設(shè)一根50mm×100mm小方木，用水平儀找平，以確保基礎(chǔ)鋼模板安裝后其上表面能在同一標(biāo)高上。另外沿基礎(chǔ)縱向兩側(cè)及橫向于混凝土澆筑最后結(jié)束的一側(cè)，在小方木上開設(shè)50mm×300mm的排水孔，以便將大體積混凝土澆筑時產(chǎn)生的泌水和浮漿排出。箱形基礎(chǔ)的底板模板，多將組合鋼模板按照模板配板設(shè)計(jì)組裝成大塊模板進(jìn)行安裝，不足處以異形模板補(bǔ)充。模板要支撐牢固，防止在混凝土側(cè)壓力作用下產(chǎn)生變形。有的工程基礎(chǔ)底板邊線距離支護(hù)樁很近，難以支設(shè)模板，其底板側(cè)?？捎闷龃u模代替。然而用磚砌模板混凝土澆筑后無法檢查混凝土的澆筑質(zhì)量，因此事先要與有關(guān)質(zhì)量檢查部門聯(lián)系并取得許可。

四、大體積鋼筋混凝土施工措施

1.混凝土的配制

混凝土選用低熱值的礦渣水泥或普通硅酸鹽425號水泥，用量在356kg/m3以內(nèi)，摻入10%的粉煤灰，以減少水化熱，增加可泵性。粗骨料要求選用含泥量﹤1%，針片狀顆粒﹤15%的碎石，細(xì)骨料為細(xì)度模數(shù)﹥2.3，含泥量﹤3%的粗中砂，水灰比控制為0.5，坍落度180mm-200mm.另外，按水泥用量的14%摻入U(xiǎn)EA膨脹劑，能有效防止龜裂，提高防水性能。摻入0.7%EP-T型緩凝減水劑，對水泥的水化熱有延時、延峰的作用（試驗(yàn)復(fù)試可緩凝18h），大大提高了混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能。

2.主要施工措施

（1）鋼筋：在墊層上量出頂層及底層筋的位置，按照量線排放鋼筋，頂層和底層鋼筋架立采用架立柱，架立柱由6φ25二級鋼筋作立筋，φ10@200箍筋綁焊構(gòu)成，間距1500mm.

（2）澆筑：由遠(yuǎn)到近、自下而上逐層沿混凝土的流淌方向連續(xù)澆筑，在前一層混凝土初凝之前將后一層混凝土澆灌完畢，并沿混凝土推移方向逐段拆卸泵管。

（3）振搗：在出料口布置兩臺振搗棒，解決上部振搗；在流淌坡角處布置兩臺振搗棒，確?；炷撩軐?shí)。為了防止混凝土集中堆積，應(yīng)該先振搗出料口處，形成自然流淌坡度；然后全面振搗，振搗時間15s-30s為宜，并以砂漿上浮，石子下沉不出氣泡為止，插捧間距400mm-500mm為宜。

（4）表面處理：泵送混凝土表面水泥砂漿較厚，振搗后用長度3m的刮尺刮平、搓壓、整平、檢查標(biāo)高，待至初凝階段將一種礦物骨料耐磨損地面材料均勻地撒于表面，用磨光機(jī)磨光，使耐磨材料與混凝土形成一個整體，成為高致密性的耐磨地面，滿足地下車庫地面的要求。實(shí)踐證明這種地面處理方法，能減少混凝土水分蒸發(fā)，防止筏基表面出現(xiàn)沉裂現(xiàn)象，增強(qiáng)抗裂能力，并能在8h內(nèi)轉(zhuǎn)入下道工序。

（5）養(yǎng)護(hù)：耐磨地面處理完后立即灑水，嚴(yán)密覆蓋一層塑料布和一層巖棉被，減少內(nèi)外溫差。

（6）接縫施工。一方面由于筏板基礎(chǔ)的頂?shù)字杏腥龑铀戒摻?，支設(shè)和拆除側(cè)面模板相當(dāng)困難，因此后澆帶采用小網(wǎng)眼鋼板作為側(cè)面模板，同時穿過鋼筋固定，澆筑完混凝土后小網(wǎng)眼鋼板也不必取出。小網(wǎng)眼鋼板內(nèi)貼一層鋼絲窗紗，既減少了漏漿，也增強(qiáng)了豎向抗裂性能。另一方面，外墻施工縫設(shè)置兩道止水帶，一道鋼板止水帶置于外墻正中，另一道橡膠止水帶置于外墻外皮處，這樣可有效防止外墻施工縫處滲漏。

（7）測溫：因?yàn)榈装灞砻嫦禂?shù)大，只能在不同部位代表性地布孔測溫，測溫管采用了φ40鋼管，底部焊上底板，用溫度計(jì)測溫，測溫時間間隔為前三天2h一次，此后4h一次，要求密切注意觀測混凝土內(nèi)部溫度變化。測溫時若發(fā)現(xiàn)內(nèi)外溫差﹥25℃，就需要及時加蓋巖棉被。

（8）為了控制入模溫度在30℃以下，可采用的方法是：

①用巖棉被覆蓋砂石，減少陽光直曬；

②泵管上包裹隔熱材料，并灑水降溫；

③氣溫超過35℃時，攪拌混凝土并加入冰水。參考文獻(xiàn)

[1]趙志絡(luò)，趙帆.高層建筑施工[M].北京:中國工業(yè)出版社，1997.

[2]鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范編寫組.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GBJ10-89)[S].1989.