工業(yè)建筑中架空大體積混凝土的施工技術(shù)

王建偉

（八冶建設集團第二建設公司，甘肅 金昌 737100）

大體積混凝土工程是工業(yè)建筑工程中十分重要的部分，在工業(yè)建筑中大體積混凝土特別是架空大體積混凝土設備基礎使用越來越廣泛，大體積混凝土施工的質(zhì)量及施工安全直接影響整個工程的質(zhì)量和進度，在整個施工過程中顯得十分重要。工業(yè)建筑中大體積混凝土與民用建筑有著明顯差異，民用建筑大體積混凝土主要坐落于地基上，在施工時僅考慮混凝土本身的質(zhì)量控制，而在工業(yè)建筑上，很多大體積混凝土往往需架空設置，使得工業(yè)建筑的大體積混凝土施工增加了難度。在施工過程中出現(xiàn)問題，勢必會給建筑物帶來嚴重的安全及及質(zhì)量影響。針對這種情況，需要建筑企業(yè)在工程施工中，結(jié)合工業(yè)建筑大體積混凝土工程自身所具有的特點，防范大體積混凝土容易出現(xiàn)安全及質(zhì)量問題?？茖W合理應用大體積混凝土的施工技術(shù)。

1 工業(yè)建筑架空大體積混凝土設備基礎的施工特點

大體積混凝土結(jié)構(gòu)特性，體現(xiàn)在混凝土本身強度高、剛度大，對于承受重量大及在使用過程中有震動的設備十分適用，在工業(yè)建筑的設備基礎中得到了廣泛應用。但由于對工程施工技術(shù)要求較高，具體實施條件在要求上具有一定的復雜性。

1）結(jié)構(gòu)斷面相較普通混凝土要大。根據(jù)國家現(xiàn)行《大體積混凝土施工規(guī)范》規(guī)定：混凝土最小截面尺寸不小于1 米，即定義為大體積混凝土，其相關要求均按照大體積混凝土的標準進行施工。

2）結(jié)構(gòu)自重大，對于模板體系的支撐要求高，增加了施工難度

3）大體積混凝土均要求一次性完成澆筑，混凝土的澆筑強度高，結(jié)構(gòu)頂面標高多，預埋件、預埋螺栓及預留孔洞多；

4）在具體工程施工過程中，因存在模板支設穩(wěn)定性差、內(nèi)外溫差大及水泥在硬化過程中的收縮等各種因素，使得其經(jīng)常出現(xiàn)裂縫，對工程施工質(zhì)量構(gòu)成一定的影響。

2 大體積混凝土的材料選擇

1）優(yōu)先選擇水化熱相對較低且實際凝結(jié)時間比較長的礦渣水泥為主，之所以這樣做，主要是為了在最大程度上延長產(chǎn)生水化熱的時間來降低水化熱的強度，水泥3 天的水化熱不得大于240KJ/kg；砂采用潔凈中砂，石子采用連續(xù)級配石子，含泥量不大于1%，并摻加粉煤灰和礦物摻和料。

2）在混凝土中加入高效減水緩凝劑，有效減少水的實際用量，使結(jié)構(gòu)的表面不致析出現(xiàn)過多的蒸發(fā)水分，減少混凝土的裂縫。

3 大體積混凝土施工前期的技術(shù)工作

3.1 模板工程設計

根據(jù)圖紙設計計算支撐系統(tǒng)承受荷載是模板設計的關鍵工作，大體積混凝土由于自重大特點，支撐系統(tǒng)的布置十分關鍵；支架的縱橫桿件及水平桿件間距布置，以及基礎底座的的尺寸等通過力學計算確定，特別是有些需要設備提前進入的設備基礎，尚應根據(jù)設備的具體尺寸，確定鋼架支護等專門措施，設備基礎內(nèi)預埋螺栓、預留洞口，在模板設計時做出專項設計。

3.2 混凝土配合比的設計

在保證混凝土強度的前提下，盡量減少水泥用量，提高粉煤灰和礦物摻合料替代率，并在保證施工性能的前提下，加大混凝土內(nèi)的石子含量，除按照常規(guī)混凝土配合比要求外，還需進行水化熱、泌水性及可泵性的的技術(shù)參數(shù)試驗，從各環(huán)節(jié)采取降低水化熱，降低混凝土出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象。

4 施工工藝選擇

1）模板體系按照大體積混凝土最小尺寸計算，每平米自重達到2.5 噸，考慮模板重量、施工人員重量以及混凝土沖擊荷載等因素，支架承受重量接近了鋼管支撐體系的限值，模板支撐體系頂端采用頂升絲杠承受荷載，在保證安全的前提下，盡量減少立桿布置支撐設置，滿足模板設計及標準規(guī)定的各項構(gòu)造做法，保證模板的整體穩(wěn)定性，保證施工的安全。

2）水泥硬化時水化熱較高，應用到大體積混凝土中，大量水泥水化熱不易散發(fā)，在混凝土內(nèi)部溫度過高，與混凝土表面產(chǎn)生較大的溫度差，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應力而使表面出現(xiàn)拉應力，當表面拉應力超過早期混凝土抗拉強度時就會產(chǎn)生溫度裂縫，致使砼構(gòu)件不能滿足要求。因此要采取適當措施以保證砼構(gòu)件不因內(nèi)部溫度較高而遭到破壞。采取的措施主要是內(nèi)部預埋水管降溫法及入模溫度的合理控制。在混凝土內(nèi)部預埋平行貫通鋼管，間距800mm 布置，混凝土澆筑完畢后通入冷卻水，降低混凝土內(nèi)部最高溫度；混凝土澆筑采用斜面分層、連續(xù)到頂?shù)氖┕し椒?，混凝土均勻鋪攤，每次攤鋪厚度，必須保證上一層混凝土澆筑必須在下一層混凝土初凝之前進行，振搗至混凝土表面呈現(xiàn)浮漿和不再下沉為宜，澆筑時應特別注意預埋件位置的正確，隨時觀察。工業(yè)建筑大體積混凝土結(jié)構(gòu)常常對于標高控制有較高的要求，需要對混凝土標高控制進行專門設計，根據(jù)標高控制的要求級別，采用焊接的角鋼作為控制標尺，角鋼頂面與混凝土表面一樣高，以角鋼為基準用刮尺刮平；混凝土澆筑完成12 小時內(nèi)覆蓋一層塑料膜，覆蓋兩層草袋，進行澆水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于14 天；隨時掌握大體積混凝土溫度的變化，對混凝土進行溫度檢測控制。澆筑混凝土前埋設測溫管，做好混凝土的測溫工作，混凝土澆筑后1～6 天每3 小時測溫1 次，以后每6 小時測一次，直到溫度持續(xù)穩(wěn)定。根據(jù)測溫情況，必要時采取相應措施，保證內(nèi)外溫差不超過25℃，同時還要確保其表面溫度與大氣溫差是在20 攝氏度內(nèi)，全面且準確的掌握大體積混凝土內(nèi)部的實際溫度變化，相關技術(shù)人員則就能夠根據(jù)所獲得的測量結(jié)果，實施針對性的溫度控制措施。大體積混凝土通過混凝土內(nèi)設循環(huán)導熱管，利用循環(huán)水降溫，表面覆蓋草袋等措施，能有效防止大體積混凝土裂縫，保證混凝土的強度和耐久性。

5 施工案例分析

國內(nèi)某大型金屬加工企業(yè)，通過四輥軋機、六輥軋機及二十輥軋機連續(xù)軋制工藝將鍛造金屬胚料軋制成0.04mm 金屬箔材，生產(chǎn)工藝自動化程度高，施工工藝十分復雜，主要設備為美國I2S 公司產(chǎn)品。主軋機設備基礎為平面尺寸為40m×48m，基礎埋深10m 的箱式基礎，底板厚度1m，墻壁厚度0.8m，頂板厚度為1.5m 至2.5m，地下室凈空高度達到8m，配置有混凝土出渣口；地下空間內(nèi)設置干油站、稀油站及液壓油站，施工頂板前設備必須提前進入，是大型軋機基礎施工的高端代表性工程；

5.1 工程難點

模板支架支撐重量大，部分位置達到8T/M2，支?？臻g達到8 米高?；A頂面有一部分沒有二次灌漿層，頂面直接為基礎支承面，要求混凝土施工標高偏差為±2mm，平整度達到2mm/m；地下室底板及頂板（基礎頂面）直埋螺栓種類及數(shù)量多，埋置形式復雜；基礎本身為大體積混凝土，混凝土澆筑強度高，裂縫預防問題突出。

5.2 主要方案選擇

頂板模板支撐體系采用滿堂腳手架，在放油箱部位采用槽鋼門式剛架；基礎內(nèi)采用鋼骨架結(jié)構(gòu)形式，有利于吊模支拆、大型套管、預留洞模板、埋件安放固定，防止軸線位移；螺栓加固采用鋼框，鋼框是獨立的一個加固系統(tǒng)，鋼框上鉆孔、間距及直徑按照設計尺寸，鋼框按圖固定后把螺栓固定在上面；底板頂板內(nèi)降溫采取內(nèi)部水循環(huán)、外部保濕的方法，有效降低內(nèi)外溫差，防止混凝土裂縫。

5.3 施工工藝流程及操作要點

1）施工工藝流程

施工準備→放線→挖土→墊層施工→基礎、墻壁施工→頂板施工→安裝螺栓→澆筑混凝土→拆模。

2）軸線、標高的控制

采用“主軸”控制網(wǎng)，以廠房定位軸線為基準點，引測縱橫向基準線。采用直角坐標法引測設備基礎的中心線及主要控制線。

3）基礎底板及側(cè)壁施工

基礎及側(cè)壁模板12mm 厚竹膠模板。加固采用Φ48×3.5 鋼管和60mm×80mm的木方，側(cè)壁模板采用φ12 對拉螺栓和鋼管進行加固，螺栓豎向間距為500mm，水平方向間距為400mm。施工縫位于底板上300mm 處，埋置300mm 寬2mm 厚鍍鋅鋼板。

基礎底板采用斜面分層澆筑法施工，根據(jù)截面尺寸、混凝土生產(chǎn)能力及上下層混凝土的銜接時間計算，分層厚度500mm 可以保證混凝土不出現(xiàn)施工冷縫?；炷琳駬v采用插入式振搗器，在20 分鐘后對其進行二次復振。為使分層澆筑上下層砼結(jié)合為整體，振搗時振動棒應插入下面一層砼中，深度100mm。

側(cè)壁混凝土澆筑時沿高度分層澆筑，每層厚度500mm，由兩臺混凝土泵車對稱轉(zhuǎn)圈澆筑，混凝土振搗嚴禁振動棒接觸預埋套管及芯模。

4）頂板施工

頂板模板采用組合鋼模，支撐采用Ф48×3.5 扣件式鋼管腳手架做板底支撐，腳手架排距0.4m，跨距0.4m，步距1m。有油箱的地方支撐采用槽鋼門式鋼架和腳手架結(jié)合的方式。頂板模板必須待油箱放到底板上后，油箱部位采用鋼架防護，鋼架通過專業(yè)力學計算確定。

附：鋼架構(gòu)造計算及油箱部位鋼架防護圖（本文略）。

5）預埋螺栓安裝

設備基礎預埋螺栓種類多、數(shù)量多，設計要求螺栓埋置方式為直埋式，螺栓埋置精度要求高，本項工程結(jié)合工程特點，采用角鋼帶固定法，根據(jù)不同螺栓直徑選擇不同型鋼材料，按照圖紙設計要求尺寸在角鋼上鉆螺栓孔，螺栓與角鋼框焊接連接。

6）螺栓軸線、標高控制措施

頂板底網(wǎng)鋼筋綁扎完后，按照模板上所畫螺栓位置線和圖紙要求的螺栓標高，先固定鋼框，鋼框頂面標高控制在基礎頂板上層筋的下表面，用鋼筋把鋼框與設備基礎頂板底鋼筋焊接固定，在鋼框上投螺栓中心線，位置準確后把鋼框加固牢固，然后進行基礎上層鋼筋的綁扎及各種預埋管配置?；A鋼筋綁扎完后對鋼框進行第二次投線復核，所有螺栓必須以軋機中心線為控制線進行定位。

螺栓按圖紙設計位置準確埋設完，自檢合格后經(jīng)專業(yè)工程師驗收合格后，對預埋螺栓外露絲口，抹完黃油后用塑料套管進行保護。做完螺栓絲口保護后開始澆筑混凝土。

7）大體積混凝土施工

內(nèi)部預埋水管降溫法，操作要點如前述。

圖1 基礎內(nèi)焊管平面布置圖

混凝土澆筑采用斜面分層連續(xù)到頂?shù)氖┕し椒?，每層澆筑厚度控制?00mm 以內(nèi)，保證混凝土接茬和螺栓位置穩(wěn)定。

8）高精度混凝土標高控制

混凝土標高控制采用30×3 的角鋼，用Φ10 的鋼筋焊在頂板上層筋上。角鋼頂面在混凝土澆筑前精確找平以角鋼作為基準用刮尺。

9）混凝土澆筑完成12 小時進行澆水養(yǎng)護，表面覆蓋一層塑料薄膜兩層草袋。

隨時掌握大體積混凝土溫度的變化，對混凝土入模、表面及內(nèi)部進行溫度檢測控制?；A澆筑混凝土前埋設測溫管，混凝土澆筑后1～6 天每4 小時測溫1 次，以后每6 小時測一次，直到溫度持續(xù)穩(wěn)定。根據(jù)測溫情況，必要時采取相應措施保證內(nèi)外溫差不超過25℃。

6 大體積混凝土的裂縫檢查和處理

由于施工過程受各種不可預見因素多，實際施工中大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的情況時有發(fā)生，需要根據(jù)具體情況區(qū)別對待。一般來說大體積混凝土的裂縫，主要有三種形式，分別是表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫。關于表面裂縫，因該問題不會對相關結(jié)構(gòu)應力和安全性等造成影響，因而僅對表面進行封閉處理，采用涂抹水泥或環(huán)氧膠泥，以保證混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。而在深層裂縫和貫穿裂縫這兩個問題，通過對灌漿和嵌縫封堵的方法合理使用進行解決。灌漿法是針對對結(jié)構(gòu)有一定影響的裂縫采用的一種處理方法，它是利用壓力設備將膠結(jié)材料壓入裂縫中，膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而起到封堵加固的目的；嵌縫法主要還是封堵作用，通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌入塑性或剛性材料，達到封閉裂縫的目的。

7 結(jié)語

在工業(yè)項目中，大體積混凝土施工技術(shù)在控制混凝土本身的質(zhì)量以外，對于模板體系的做法提出了新的要求，特別是對混凝土設備基礎的施工方面，采取的技術(shù)措施是多個分項施工方案的緊密結(jié)合。簡單來說就是能夠更好的保障工業(yè)工程建設中施工的質(zhì)量、安全和施工進度。作為建筑施工企業(yè)，在工業(yè)工程項目建設中，首先必須保證工程質(zhì)量符合相關標準，需要充分認識到大體積混凝的施工特點，科學合理的應用大體積混凝土的施工技術(shù)。本文對當前工業(yè)建筑大體積混凝土的施工技術(shù)進行了分析，建議建筑施工企業(yè)在應用施工技術(shù)中，需要注重多個方面，既要合理選擇建筑材料，堅持科學的施工工藝，同時又要重視大體積混凝土內(nèi)外部溫度的控制和大體積混凝土的裂縫檢查和處理等。只有做好這幾個方面的工作，才能夠保證大體積混凝土的施工質(zhì)量，提升建筑企業(yè)在工業(yè)建筑工程上的水平，進而提高其在工程建設中的經(jīng)濟效益和社會效益，促使企業(yè)獲得更大的發(fā)展成果。