某超高層筏板基礎(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)

王小女 （安徽水利開發(fā)股份有限公司工程建設(shè)分公司，安徽 合肥 230001）

1 工程概況

華侖國際（蕪湖）文化廣場二期酒店、辦公工程位于弋江區(qū)長江南路與利民路交叉口，工程由37層塔樓、5層裙房和2層地下車庫等組成，總建筑面積85362m2，其中地上建筑面積為69267m2，地下建筑面積16095m2。塔樓為框筒結(jié)構(gòu)，裙樓為框架結(jié)構(gòu)，局部采用型鋼梁—型鋼柱框架體系，建筑使用功能為辦公、酒店，建筑物總高度168.3m。

基礎(chǔ)型式為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，地下室采用密實(shí)級(jí)配防水混凝土，抗?jié)B等級(jí)為P8。地下室埋置深度最大為-15m，地下室承臺(tái)混凝土、底板混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)：塔樓為C40P8，裙樓等為C35P8，底板面積約8000m2，一次澆筑混凝土方量約6050m3，其中核心筒底板厚2500mm，核心筒以外為底板板厚分別1000mm、700mm，采用預(yù)拌混凝土施工。

2 施工難點(diǎn)和方案選擇

①本工程地下室埋置深度深（最深處達(dá)15m），且臨近長江邊，地下水豐富。

②混凝土（C40P8）設(shè)計(jì)抗?jié)B等級(jí)要求高，混凝土施工質(zhì)量控制難度大。

③本工程地下室底板設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)在主樓部分未設(shè)伸縮縫，要求連續(xù)澆筑，不留施工縫，混凝土一次澆筑量大，施工組織難度大。

3 施工準(zhǔn)備

3.1 配合比優(yōu)化和材料準(zhǔn)備

3.1.1 設(shè)計(jì)原則

混凝土配合比采用混凝土雙摻技術(shù)，合理摻加粉煤灰、礦粉，減少水泥用量，降低水化熱，通過調(diào)控和易性、砂率及粗骨料連續(xù)級(jí)配等，提高混凝土的抗?jié)B性能。

3.1.2 材料選用

水：選用飲用生活水，PH值＞4.5。

水泥：選用PⅡ52.5級(jí)硅酸鹽水泥。

砂：選用中粗砂，含泥量要求不大于1.0%。

石：選用連續(xù)級(jí)配，粒徑5～31.5㎜，含泥量要求不大于1%。

外加劑：①減水劑，選用JM-PCA(I)接枝共聚羧酸類高效減水劑。②膨脹劑，選用CAL纖維復(fù)合型膨脹劑。

摻合料：①粉煤灰，選用Ⅰ級(jí)粉煤灰；②礦粉，選用S95級(jí)?；郀t礦渣粉。

3.1.3 配合比的選定

經(jīng)嚴(yán)格的計(jì)算和反復(fù)試配，最后確定混凝土理論配合比（㎏/m3）?；炷撂涠瓤刂圃?40±30mm，砂率0.40。配合比見下表。

每立方米混凝土材料用量（kg） 表1

3.2 施工機(jī)具選擇及布置

在現(xiàn)場設(shè)置3臺(tái)拖式混凝土輸送泵（其中1臺(tái)拖泵作為備用），1臺(tái)56m混凝土汽車泵。2臺(tái)混凝土托式輸送泵設(shè)置在辦公區(qū)北邊的慢車道路邊上，56m汽車泵設(shè)置在塔樓南邊的現(xiàn)場道路上，氣泵中途移動(dòng)布置到場地東邊，保證氣泵澆筑半徑能滿足施工要求，備用一臺(tái)輸送式拖泵應(yīng)急突發(fā)事件，3臺(tái)輸送泵的出方量經(jīng)計(jì)算，能滿足混凝土初凝以及現(xiàn)場管理的要求，詳見泵車平面布置示意圖，見圖1。

圖1 泵車平面布置示意圖

圖2 混凝土澆筑路線圖

3.3 施工組織、安排

3.3.1 商品混凝土攪拌站選擇

基礎(chǔ)底板預(yù)拌混凝土攪拌站選擇技術(shù)實(shí)力雄厚、質(zhì)量可靠、信譽(yù)良好、供應(yīng)能力強(qiáng)、運(yùn)輸半徑適中，混凝土供應(yīng)前簽訂混凝土技術(shù)協(xié)議，明確原材料、技術(shù)資料、供應(yīng)能力和相關(guān)技術(shù)參數(shù)（混凝土的和易性、混凝土入模溫度、初終凝時(shí)間、總堿含量等）等要求，并符合環(huán)境保護(hù)和綠色施工要求。

3.3.2 施工流水段的劃分

將主樓后澆帶范圍內(nèi)基礎(chǔ)底板作為一個(gè)整體，3臺(tái)泵車從南往北大斜面分層澆筑，一次澆筑成型不留施工縫，每臺(tái)泵車澆筑寬度計(jì)算確定，3臺(tái)泵車澆筑推進(jìn)速度保持基本一致。

3.3.3 施工順序

混凝土分三個(gè)區(qū)域同時(shí)從南往北大斜坡分層澆筑，分層澆筑混凝土厚度500～600mm，混凝土總方量為6050m3，計(jì)劃澆筑不超過72h，混凝土采用連續(xù)澆筑。集水坑部位須先澆筑集水坑底板混凝土，擠出坑內(nèi)積水，防止混凝土不密實(shí)。詳見澆筑順序圖，如圖2。

4 相關(guān)技術(shù)驗(yàn)算

4.1 混凝土入模溫度控制

混凝土供應(yīng)采用預(yù)拌商品混凝土，要求攪拌站混凝土配置設(shè)計(jì)時(shí)，保證混凝土到達(dá)現(xiàn)場時(shí)入模溫度＜20℃(計(jì)算按20℃)，由混凝土攪拌站根據(jù)原材料、溫度、工藝及攪拌設(shè)備等進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4.2 混凝土溫度計(jì)算

4.2.1 最大絕熱溫升計(jì)算

Th=（mc+K·F）Q/c·ρ=[（265+0.25×165）×370]÷[（0.97×2400）]

Th：混凝土最大溫升（℃）；

K：摻合料折減系數(shù)，粉煤灰取0.25；

Q：水泥28d水化熱（kJ/㎏）經(jīng)查表取370；

c：混凝土比熱，取0.97〔kJ/（㎏·K）〕；

F：混凝土活性摻合料用量（包括礦粉）（165㎏/m3）；

ρ：混凝土密度，取 2400㎏/m3；

mc：混凝土中膠凝材料用量（包括膨脹劑）（265㎏/m3）；

經(jīng)計(jì)算，混凝土最大絕熱溫升：Th＝48.67℃。

4.2.2 混凝土中心溫度計(jì)算(混凝土澆筑厚度按最大厚度2500mm)。

T1(t)=Tj+Th·ξ（t）

T1(t)—t齡期混凝土中心計(jì)算溫度（℃）；

Th—混凝土最大絕熱溫升（48.67℃）；

ξ（t）—t齡期降溫系數(shù)，經(jīng)查表（3d 取 0.65；6d 取0.62；9d 取 0.57；12d 取 0.48；15d 取 0.38）；

Tj—混凝土澆筑溫度（℃）（按20℃?。?/p>

經(jīng)計(jì)算，混凝土中心計(jì)算溫度為：T1(3)＝51.64℃。

由混凝土溫度計(jì)算得知，在混凝土澆筑后第三天混凝土內(nèi)部實(shí)際溫升為51.64℃，比當(dāng)時(shí)大氣環(huán)境溫度（≈10℃）高出約41.64℃，應(yīng)采取保溫保濕措施提高混凝土表面溫度，將混凝土內(nèi)外溫差控制在≤25℃，防止大體積鋼筋混凝土底板因溫差過大產(chǎn)生裂縫，內(nèi)部最高溫升見下表。

混凝土內(nèi)部最高溫升 表2

4.2.3 保溫層厚度計(jì)算（選擇2500mm厚度底板）

保溫材料所需厚度計(jì)算：

δ=0.5h·λx（T2-Tq）Kb∕λ（Tmax-T2）

=（0.5×2.5×0.038×19×1.3）÷（2.33×22.64）

式中：δ——保溫材料厚度（m）；

h——混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際厚度2.50（m）；

λx——所選保溫材料(泡沫板)的導(dǎo)熱系數(shù)0.038[W/(M·k)]；

T2——混凝土表面溫度（29℃）；

Tq——大氣平均溫度10.00（℃）；

λ——混凝土導(dǎo)熱系數(shù)2.33(W/m·K)；

Tmax——計(jì)算得混凝土最高溫度51.64（℃）；

T2-Tq——取19（℃）；Tmax-T2——取22.64（℃）；

Kb——傳熱系數(shù)修正值1.30。

經(jīng)計(jì)算，保溫材料所需厚度：δ=0.0222m取25mm厚泡沫板保溫覆蓋。

混凝土表面溫度取29℃，與混凝土中心溫差為51.64-29＝22.64℃＜25℃滿足要求。厚度為1000mm的底板采用20mm厚土工布（二層）覆蓋，上下各鋪一層塑料薄膜保溫保濕養(yǎng)護(hù)。

5 大體積混凝土施工方案

①確認(rèn)模板、支架、鋼筋、預(yù)埋件等前道工序經(jīng)檢查合格后，并做好隱蔽工程驗(yàn)收。

②混凝土澆筑前，應(yīng)掌握天氣情況，做好相應(yīng)準(zhǔn)備；并對所使用的機(jī)具進(jìn)行檢查，同時(shí)保證水電及原材料的供應(yīng)。

③本工程采用大斜坡、薄層、一次澆筑到頂，循序推進(jìn)、斜面分層的混凝土澆筑施工方法。按1∶6的坡度進(jìn)行分層澆筑，分層厚度控制在500～600mm。

澆筑時(shí)沿南側(cè)往北側(cè)進(jìn)行澆筑，大斜坡分層澆筑，三臺(tái)泵同時(shí)、同步推進(jìn)。澆筑時(shí)，下層混凝土初凝之前澆筑上層混凝土，減少混凝土冷縫產(chǎn)生，表面泌水及時(shí)用虹吸泵排走。

④在每臺(tái)混凝土泵作業(yè)范圍內(nèi)布置4臺(tái)振搗器，2臺(tái)布置在混凝土的卸料點(diǎn)，振搗上部混凝土，1臺(tái)布置在斜坡混凝土中部，1臺(tái)布置在坡底部，確保上、中、下部混凝土均能振搗密實(shí)，混凝土澆筑逐層推進(jìn)，表面用平板振搗器拖平，鋼筋密集處加強(qiáng)振搗。

⑤混凝土須連續(xù)澆筑，過程中要控制好分層厚度，上層混凝土應(yīng)在下層混凝土初凝之前澆筑，在混凝土振搗時(shí)，振搗棒插入下層混凝土5cm。振搗方式采用單一的行列形式，防止漏振，振搗點(diǎn)時(shí)間控制在20～30s之間，混凝土振搗以表面泛漿、不出現(xiàn)氣泡、不再下沉即可。

⑥混凝土表面處理

由于泵送混凝土砂率較大，表面水泥漿厚，在混凝土澆筑到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)及時(shí)把多余水泥漿刮走，底板混凝土面用地坪抹光機(jī)抹平、掃實(shí)，遍數(shù)不宜少于3遍。

混凝土澆筑過程中，如發(fā)生表面龜裂現(xiàn)象，應(yīng)立即對該部位進(jìn)行搓平處理，在混凝土終凝之后及時(shí)覆蓋保溫保濕養(yǎng)護(hù)。

⑦混凝土測溫

本工程地下室基礎(chǔ)混凝土底板厚度分別為0.7m、1.0 m、2.5m，并有高度為1.2m～1.4m的基礎(chǔ)暗梁，按規(guī)范要求進(jìn)行測溫監(jiān)控，為防止溫差過大而產(chǎn)生混凝土溫度裂縫，當(dāng)混凝土終凝后立即采取保溫保濕養(yǎng)護(hù)措施，測溫過程中及時(shí)繪制溫度曲線分布圖，發(fā)現(xiàn)溫控?cái)?shù)值異常須及時(shí)報(bào)警，并根據(jù)測溫結(jié)果及時(shí)調(diào)整覆蓋保溫層厚度和養(yǎng)護(hù)措施。測溫點(diǎn)須編號(hào)，并繪制測溫點(diǎn)平面布置圖，如圖3。

a.測溫方法：采用預(yù)埋測溫管，電子測溫儀測溫，管口測溫完成后及時(shí)進(jìn)行封堵。

b.測溫點(diǎn)的布置：

因本工程底板厚度大，基礎(chǔ)梁截面小，故測溫點(diǎn)應(yīng)布置在底板上，約每200m2設(shè)一測溫點(diǎn)，距邊角約1000 mm。每測溫點(diǎn)布置在底部（距底板底面50mm）、混凝土中部、混凝土頂部（距底板頂面50mm）埋設(shè)的三根測溫管，管口底部焊接封閉，如圖4。

圖3 核心筒大體積混凝土溫控監(jiān)測點(diǎn)布置圖

圖4 測孔示意圖

c.測溫時(shí)間：

在混凝土達(dá)終凝即開始測溫工作，混凝土澆筑72h內(nèi)每2h測溫記錄一次。3d～5d內(nèi)，每4h測溫一次，5d以后每6h測溫一次，直至測溫結(jié)束。測溫同時(shí)要檢查裂縫、表面是否缺水、塑料布是否覆蓋完好，并做好記錄，同時(shí)測量大氣環(huán)境溫度。大氣環(huán)境溫度測量每晝夜不少于3次，并把測溫記錄及時(shí)反饋，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取技術(shù)措施。

⑧混凝土養(yǎng)護(hù)方法

本工程1000mm厚混凝土底板采用覆蓋雙層塑料薄膜和20mm厚土工布進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，核心筒部位2500mm厚混凝土底板，采用覆蓋塑料膜和25mm厚泡沫板進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)。經(jīng)驗(yàn)算和現(xiàn)場測溫記錄顯示，混凝土內(nèi)外溫差、表面溫度、降溫速率均滿足規(guī)范要求。在養(yǎng)護(hù)期間，澆水養(yǎng)護(hù)及測溫后及時(shí)將掀開的保溫層覆蓋好。

6 結(jié)束語

本工程地下室底板大體積混凝土施工，從2013年11月21日7時(shí)～2013年11月23日19時(shí)澆筑完畢，澆筑時(shí)間用時(shí)3天2夜，共計(jì)60h，澆筑混凝土總量約6050m3，一次澆筑成型。該大體積混凝土施工通過事前的溫控計(jì)算、優(yōu)化混凝土澆筑施工工藝，事中加強(qiáng)混凝土澆筑過程和原材料控制，采取科學(xué)合理的混凝土保溫保濕養(yǎng)護(hù)措施以及測溫控制，效果良好。該工程大體積混凝土施工完至今已有5年多時(shí)間，地下室筏板未發(fā)現(xiàn)有害結(jié)構(gòu)裂縫、滲漏等缺陷，質(zhì)量優(yōu)良，工程已于2017年12月交付使用，受到業(yè)主高度評(píng)價(jià)。