高層建筑基礎(chǔ)工程大體積混凝土施工及質(zhì)量控制

【摘 要】大體積混凝土施工過程中，如果在溫差控制、澆筑方法、混凝土養(yǎng)護(hù)等方面處理不當(dāng)，會造成溫差應(yīng)力、收縮等原因形成的裂縫，影響建筑物使用功能和安全。針對該問題，本文結(jié)合高層建筑工程實例，通過對大體積筏板基礎(chǔ)施工技術(shù)研究，總結(jié)了大體積筏板基礎(chǔ)施工的關(guān)鍵技術(shù)，保證高層建筑筏板基礎(chǔ)施工的質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；筏板基礎(chǔ)；大體積：質(zhì)量控制

1、工程概況

湖南某工程，基礎(chǔ)底板長236m，寬85.8m，該基礎(chǔ)屬于梁板式筏基。筏板厚500mm，混凝土總量約為13000m3，屬于大體積混凝土。底板設(shè)置縱向后澆帶5條，橫向后澆帶1條，后澆帶將底板劃分為12個小塊，每塊底板的混凝土量為1000～1330m3，后澆帶屬于溫度后澆帶。筏板（梁）混凝土強(qiáng)度等級為C30，抗?jié)B等級為0.8MPa。

2、大體積混凝土施工

2.1施工段劃分

根據(jù)工程的筏板式基礎(chǔ)長寬度、厚度，以及是否設(shè)計有后澆帶等情況，合理劃分施工段。一般情況，筏板式基礎(chǔ)根據(jù)工程施工組織設(shè)計規(guī)定的施工流水段、筏板式基礎(chǔ)厚度以及后澆帶位置等劃分。每一段應(yīng)盡量一次澆筑成型，中間不得另行劃分施工段。對于存在后澆帶或基礎(chǔ)邊緣處無擋墻的基礎(chǔ)，為確保后澆帶或基礎(chǔ)邊緣筏板混凝土的密實性，在每段混凝土澆筑之前，在其邊緣安裝雙層鋼板網(wǎng)（一疏一密），并做可靠支撐。

2.2施工機(jī)械選擇

施工機(jī)械選擇合理與否對基礎(chǔ)混凝土澆筑質(zhì)量及澆筑速度起決定性作用。對于使用預(yù)拌混凝土的工程，混凝土輸送泵的數(shù)量應(yīng)以60～80m3/（h·臺）標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)進(jìn)行布置，并應(yīng)綜合機(jī)械臺班等經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)基礎(chǔ)厚度較?。?lt;500mm）、現(xiàn)場基坑周邊場地比較寬闊的，可利用混凝土輸送泵車進(jìn)行施工；對于已經(jīng)安裝塔式起重機(jī)的現(xiàn)場，也可在泵送的基礎(chǔ)上，利用塔式起重機(jī)輔助施工?？傊?，根據(jù)工程規(guī)模合理選擇機(jī)械，并發(fā)揮其他可利用現(xiàn)場機(jī)械進(jìn)行施工，盡量降低相應(yīng)機(jī)械成本。

另外，由于大體積混凝土澆筑的連續(xù)性，施工現(xiàn)場應(yīng)根據(jù)該地供電情況，配備一定數(shù)量的發(fā)電機(jī)，作為應(yīng)急供電設(shè)備。

2.3混凝土施工

混凝土澆筑時總體上要分層、分塊、分帶澆筑，首先分層：筏板分層位置設(shè)在翻梁上。內(nèi)翻梁施工縫設(shè)在筏板表面處，外周邊翻梁施工縫設(shè)在距筏板上表面200mm處。分層處均按施工縫要求處理，外周邊施工縫需加設(shè)止水鋼板。其次分塊：按施工圖設(shè)置的“一縱、五橫”后澆帶，將整個筏板分割成12塊，即12個流水施工段。最后分帶：在每個流水施工段內(nèi)再分澆筑帶，澆筑帶寬按小于3m設(shè)置。斜面分層澆筑厚度不大于500mm。加強(qiáng)“二次振搗”，確保新舊帶、新舊斜面分層的接茬處不出現(xiàn)冷縫。

（1）布料順序：混凝土布料應(yīng)由遠(yuǎn)而近分層分帶進(jìn)行；

（2）澆注帶寬度計算：計劃用兩臺輸送泵：泵送能力30m3/（臺·h）；最長澆注帶按50m計；板厚：500mm；混凝土初凝時間：2h34min；則混凝土的最大澆注帶寬度為：（2×30×2.5）/（50×0.5）=6m?？紤]施工時正值夏季，氣溫較高，為確保新舊帶接茬處不出現(xiàn)冷縫，澆注帶寬度計劃為3m，則混凝土的接茬時間為1h17min，遠(yuǎn)低于混凝土的初凝時間，能滿足要求。

（3）澆筑混凝土?xí)r，采用拖式泵和汽車泵相結(jié)合的方法布料，拖式泵采用布料機(jī)（臂長15m）布料。布料時應(yīng)在3m澆注帶范圍內(nèi)移動布料，按1∶6～1∶10坡度斜面分層澆筑。為防止混凝土流淌過遠(yuǎn)，在澆注帶處用密插短鋼管的方法對混凝土封堵，但鋼管必須在45min內(nèi)拔出。如圖1所示。

圖1 底板混凝土臨時擋堵及振搗棒設(shè)置圖

（4）混凝土的振搗：沿澆注斜面布置3排振搗器。振搗混凝土?xí)r，振動棒移動間距為400mm左右，振搗時間為15s，要快插慢拔，且防止過振。在混凝土終凝前（約第一次振搗后隔20～30min），應(yīng)進(jìn)行第二次復(fù)振。

（5）排除泌水：混凝土分層澆筑時，上下層施工的間隔時間較長，經(jīng)過振搗后混凝土的泌水和浮漿順著混凝土坡面流到坑底。這部分泌水在混凝土澆筑完后流向未澆注的防水保護(hù)層上，應(yīng)及時清理。

（6）“二次抹壓”：在混凝土終凝前進(jìn)行“二次抹壓”（用木抹子邊灑水邊搓壓），消除混凝土早期干縮裂縫。

（7）留置施工縫：一旦因交通堵塞、停水、停電或機(jī)械等原因出現(xiàn)較長時間停頓，則應(yīng)及時留置應(yīng)急施工縫（利用已進(jìn)場的混凝土留置較規(guī)整的接茬）；恢復(fù)澆筑前，該處必須按施工縫的規(guī)定進(jìn)行處理后，方可開始澆筑。混凝土澆筑中，應(yīng)保證混凝土的供應(yīng)。特別是水泥和粉煤灰的儲備必須分別達(dá)到200t，且根據(jù)每次澆注量水泥要及時補(bǔ)充。要求攪拌站用2個罐儲備水泥，用1個罐儲備粉煤灰。

（8）突發(fā)故障應(yīng)急措施：一旦因交通堵塞、停水、停電或機(jī)械等原因出現(xiàn)短時停頓，應(yīng)將已進(jìn)場的混凝土攤薄澆筑，維持澆筑面的混凝土新鮮，等到后續(xù)混凝土接續(xù)澆筑。

2.4混凝土測溫

混凝土測溫采用小型電子測溫儀測定，澆筑混凝土?xí)r事先在每個預(yù)定測溫點上、中、下布置熱敏電阻測溫探頭，并留出線頭，編號記錄、測溫點布置，如圖2所示。

圖2 測溫點探頭布置示意圖

測溫要求測混凝土的入模溫度、測大氣溫度、混凝土表面溫度、中部溫度及下部溫度，測溫時間不少于30d，每天分別在2∶00、8∶00、14∶00、20∶00進(jìn)行測溫。

2.5混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土養(yǎng)護(hù)溫度：應(yīng)控制在兩個25℃范圍內(nèi)。混凝土終凝后，根據(jù)測溫記錄，及時掌握溫差變化。當(dāng)混凝土表面和中心溫度差≥25℃時，或混凝土的表面與環(huán)境溫度差≥25℃時，均應(yīng)及時采取調(diào)整保溫的辦法保溫養(yǎng)護(hù)。

混凝土養(yǎng)護(hù)濕度：宜采用滿蓄水養(yǎng)護(hù)。在混凝土上表面的四周及臨澆筑方向的尚未終凝混凝土與已終凝混凝土分界處鋪壓一行機(jī)磚，用混凝土表面的漿體勾縫，注滿水（水層厚度約50mm）養(yǎng)護(hù)。蓄水養(yǎng)護(hù)期不少于7d，然后采用灑水繼續(xù)養(yǎng)護(hù)不少于7d。對翻梁部位采取麻袋片覆蓋，經(jīng)常澆水，保持濕潤的方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)時間不少于14d。

3、大體積混凝土裂縫控制

大體積混凝土最易產(chǎn)生溫度裂縫和干縮裂縫，裂縫的產(chǎn)生對強(qiáng)度及防水造成負(fù)面影響。裂縫產(chǎn)生的原因有：原材料、配合比、振搗、養(yǎng)護(hù)及溫控等多項因素。為了控制裂縫的出現(xiàn)，著重從控制升溫、延緩溫降速度，減小混凝土收縮，提高混凝土極限拉伸，改善約束程度等方面，采取一系列技術(shù)保證措施。

3.1控制內(nèi)約束溫度裂縫的措施

（1）采用超大摻量粉煤灰混凝土，大幅度減少水泥用量，降低混凝土絕熱溫升是最直接簡便的途徑；

（2）摻加高效緩凝減水劑，減小收縮應(yīng)力；高效緩凝減水劑可降低混凝土水灰比，減緩水泥硬化速度，從而使水化熱分散釋放，避免過于集中，達(dá)到控制溫度升高的目的；

（3）控制混凝土內(nèi)外溫差、表面與外界溫差，防止混凝土表面急劇冷卻，加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)格控制混凝土升溫速度，使混凝土表面和內(nèi)部溫差小于25°C?；炷两K凝后采用表面滿蓄水保溫養(yǎng)護(hù)。

3.2控制外約束溫度裂縫的措施

（1）增設(shè)板底滑動層（一道3mm厚SBS），減小板底阻尼（抗滑摩阻約束力），以消除基層約束和嵌固作用；

（2）控制混凝土出機(jī)溫度不高于28℃，混凝土入模溫度不高于32℃；

（3）采用超大摻量粉煤灰技術(shù)，利用混凝土后期強(qiáng)度，用R60替代R28作為設(shè)計強(qiáng)度；摻入高效減水劑以便泵送；粉煤灰的加入，可改善混凝土的和易性及可泵性，部分取代混凝土水泥用量，減少混凝土單方水泥用量，降低混凝土中水泥的水化熱及減小混凝土的收縮；

（4）采用對砂子遮陽防曬、對石子噴灑涼水冷卻以及對散裝水泥提前儲備，避免新出廠水泥溫度過高等措施，來降低混凝土的出機(jī)溫度；

（5）合理安排施工工序，采用分帶斜面分層澆筑法進(jìn)行薄層澆搗，均勻上升，以便于散熱；

（6）加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)，蓄水養(yǎng)護(hù)7d，灑水養(yǎng)護(hù)7d，使混凝土表面緩慢冷卻；

（7）大體積混凝土裂縫控制計算。通過大體積混凝土內(nèi)溫度應(yīng)力來確定，即水化熱絕熱溫升值、各齡期混凝土收縮變形值、各齡期混凝土收縮當(dāng)量溫差、混凝土的溫度收縮應(yīng)力、抗裂安全度等來方面進(jìn)行計算。

依據(jù)計算結(jié)果，當(dāng)綜合溫差ΔT不超過25℃時，可保證混凝土不出現(xiàn)溫度應(yīng)力裂縫，如果超過，則必須采用加厚保溫材料及塑料薄膜的方法提高混凝土表面養(yǎng)護(hù)溫度（即Th），使得混凝土內(nèi)外溫差控制在25℃之內(nèi)，方可保證不出現(xiàn)裂縫。

4、筏板式基礎(chǔ)后澆帶施工

4.1后澆帶的留設(shè)及支模

本工程后澆帶共計約650m，底板厚500mm，減去鋼筋保護(hù)層厚度及鋼筋直徑，凈高只有350mm，加之后澆帶中間有300mm寬鋼板止水帶，所以，用普通支模方法很難施工，因模板封閉不嚴(yán)會造成混凝土漏漿，致使后澆帶后期施工極為困難。通過實踐，采用鋼筋骨架為支撐，鋼板網(wǎng)及鐵絲網(wǎng)為隔離層的永久模板支模方法，很好地解決了以上難題。詳見圖3。

圖3底板后澆帶模板示意圖

4.2混凝土澆筑

嚴(yán)格按施工方案的流水作業(yè)要求進(jìn)行。澆筑混凝土前須檢查鋼絲網(wǎng)模板的加固和支撐。在混凝土澆筑和振搗過程中，應(yīng)特別注意分層澆筑厚度和振搗器距鋼絲網(wǎng)模板的距離。為防止混凝土振搗中水泥漿流失嚴(yán)重，應(yīng)限制振搗器與鋼板網(wǎng)模板的距離不小于50cm，混凝土澆筑厚度≤300mm，以免因澆筑厚度較大鋼絲模板的側(cè)壓力增大而向外凸出，造成尺寸偏差。為保證混凝土密實，垂直施工縫處應(yīng)采用鋼釬搗實。

4.3預(yù)防外界水及雜物侵入底板后澆帶的防護(hù)措施

后澆帶的先澆混凝土完成后，應(yīng)進(jìn)行設(shè)法防護(hù)，頂部應(yīng)遮蓋，四周用臨時欄桿或圍護(hù)砌體圍護(hù)，防止后澆帶內(nèi)垃圾堆積難以清理與施工過程中鋼筋被污染、踩踏。

（1）為防止外界雨水從側(cè)墻外流入帶內(nèi)，在后澆帶兩端側(cè)墻處各增設(shè)擋水磚墻，墻兩側(cè)抹水泥砂漿。

（2）在帶寬兩側(cè)50cm處用砂漿或磚砌壘起寬5cm左右的擋水帶，以防止地下室底板施工積水流入后澆帶。

（3）為防止雜物落入后澆帶內(nèi)，在底板混凝土澆筑完畢，拆除模板并清理干凈后澆帶，室內(nèi)底板后澆帶用防水膠合板覆蓋固定，底板外緣后澆帶用混凝土預(yù)制蓋板封蓋。

4.4施工中需注意的問題

后澆帶施工時需注意的問題如下：

（1）由于施工原因需設(shè)置后澆帶時，視工程具體結(jié)構(gòu)形狀而定，留設(shè)位置應(yīng)經(jīng)設(shè)計院認(rèn)可。后澆帶留設(shè)位置依據(jù)設(shè)計圖紙而定。

（2）后澆帶的保留時間。當(dāng)為沉降縫時，應(yīng)在主體施工完成且建筑物沉降穩(wěn)定后澆筑（以設(shè)計為準(zhǔn)）。

（3）后澆帶的保護(hù)。基礎(chǔ)底板的后澆帶留設(shè)后，應(yīng)采取保護(hù)措施，防止垃圾雜物掉入。保護(hù)措施可采用木蓋覆蓋在底板的上皮鋼筋上，蓋板兩邊應(yīng)比后澆帶各寬出300mm以上。地下室外墻豎向后澆帶可采用砌磚保護(hù)。樓層面板后澆帶兩側(cè)的梁底模及梁板支承架不得拆除。

（4）后澆帶的封閉。澆筑結(jié)構(gòu)混凝土?xí)r，后澆帶的模板上應(yīng)設(shè)一層鋼絲網(wǎng)，后澆帶施工時，鋼絲網(wǎng)不必拆除。后澆帶無論采用何種形式設(shè)置，都必須在封閉前仔細(xì)地將整個混凝土表面的浮漿鑿除，并鑿成毛面，徹底清除后澆帶中的垃圾及雜物，并隔夜?jié)菜疂駶?，鋪設(shè)水泥漿，以確保后澆帶混凝土與原混凝土連接良好。地下室底板和外墻后澆帶的止水處理，按設(shè)計要求及相應(yīng)施工驗收規(guī)范進(jìn)行。后澆帶的封閉材料應(yīng)采用比原結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級提高一級的微膨脹混凝土（可在普通混凝土中摻入微膨脹劑UEA，摻量為8%-10%）澆筑振搗密實，并保持不少于14d的保溫、保濕養(yǎng)護(hù)。

（5）待主體結(jié)構(gòu)完成，主體沉降基本穩(wěn)定后再封閉后澆帶。

4.5后澆帶混凝土澆筑

（1）澆筑前先清除鋼筋表面銹層，施工縫處混凝土表面重新鑿毛，澆水沖刷干凈并保持濕潤。澆筑前用噴槍（用水和空氣）清理底板表面的流漿、鐵銹粉末、零星混凝土渣屑和積水沖洗往積水坑。積水坑處設(shè)抽水泵，將坑內(nèi)積水抽至地面排水井。

（2）后澆帶內(nèi)的后澆混凝土，使用微膨脹的混凝土灌實。微膨脹混凝土采用摻加膨脹外加劑與早強(qiáng)減水劑?；炷恋膹?qiáng)度比原設(shè)計混凝土提高一級。后澆帶混凝土澆筑后澆水養(yǎng)護(hù)時間不得少于28d。

（3）后澆帶混凝土的澆灌時間，以設(shè)計要求為準(zhǔn)。

5、結(jié)語

本工程通過設(shè)置后澆帶，使大體積混凝土可以分塊施工，加快了施工進(jìn)度，縮短了施工工期。同時加強(qiáng)后澆帶的細(xì)部做法，重點底板、梁板、外墻后澆帶的模板支設(shè)，不僅提高了工程的整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量，減少了滲漏水的因素，而且在后期施工中省時省力，取得了良好的工藝效果，可為同類工程提供參考。

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