淺談超高層轉(zhuǎn)換層施工

包斐

轉(zhuǎn)換層在高層建筑中有著承上啟下的作用，進(jìn)入21世紀(jì)以來，城市建筑逐步向高層、超高層發(fā)展，地下或者裙房的使用功能常設(shè)計(jì)為車庫和商場(chǎng)，通過轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)過渡到上部的塔樓住宅標(biāo)準(zhǔn)層。轉(zhuǎn)換層作為上部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，常設(shè)計(jì)為轉(zhuǎn)換梁或者轉(zhuǎn)換板形式，有著層高高、截面大、厚度大、配筋量大、混凝土標(biāo)號(hào)高及澆筑體量大的特點(diǎn)，同時(shí)伴隨著相應(yīng)的技術(shù)難點(diǎn)，在質(zhì)量和安全方面有著更加嚴(yán)格的控制要求。

一、前言

在項(xiàng)目開工前，筆者曾經(jīng)研究過多個(gè)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，得出的結(jié)論是絕大多數(shù)的轉(zhuǎn)換層屬于傳統(tǒng)意義上的“高危大”工程，施工危險(xiǎn)指數(shù)高，發(fā)生事故的幾率增加，容易造成群死群傷事故，且過程不可逆，短期內(nèi)無法修復(fù)，同時(shí)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。本文以筆者親身經(jīng)歷，著重論述轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)前期策劃及施工過程中的控制措施。

項(xiàng)目基本情況：50層商住一體，無地下室，7層地上停車場(chǎng)，總高度170米，無抗震要求。轉(zhuǎn)換層位于第七層，整板結(jié)構(gòu)，面積3934平方米，板厚3米，板面筋T32@200，板底筋T32@150，在1/2板厚處設(shè)計(jì)有T16@200×200單層雙向鋼筋網(wǎng)片，面筋與底筋之間設(shè)計(jì)有T16@600×600拉筋?；炷翗?biāo)號(hào)為C50，澆筑量11802立方，層高為6米，局部高支模部分凈高為16米（3～7層）、23.1米（1～7層）。

二、轉(zhuǎn)換整板結(jié)構(gòu)分析

混凝土每平方的重量約7.2噸（混凝土按照2.4t/m3），總重量約28324噸，如果采用一次性澆筑的方案，對(duì)支撐體系的要求過高，在支撐體系材料的選擇、施工過程中的可操作性要求過高。同時(shí)考慮到大體積混凝土的澆筑時(shí)長及水化熱問題，應(yīng)優(yōu)先采取分次、分層澆筑的施工方案，減少支撐體系材料及施工人員的投入，減少混凝土的每次澆筑量，進(jìn)而降低出現(xiàn)水化熱過高情況的風(fēng)險(xiǎn)。

三、澆筑方案選擇

綜合考慮，采用分兩次澆筑的方案，第一層1.2米厚，第二層1.8米厚。將原設(shè)計(jì)在中間層的鋼筋網(wǎng)片降低至1.2米處，利用該層鋼筋網(wǎng)片結(jié)合轉(zhuǎn)換板底筋形成板式結(jié)構(gòu)的原理，優(yōu)先澆筑第一層板，待其混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%后，澆筑第二層的剩余混凝土，即用第一層的力去承擔(dān)第二層的重量。支撐體系只需要設(shè)計(jì)滿足第一層板受力的結(jié)構(gòu)即可，在支撐層、回頂層的架體材質(zhì)選擇、租賃費(fèi)用、布置及加固、拉結(jié)數(shù)量方面對(duì)比一次性澆筑的方案會(huì)經(jīng)濟(jì)很多，同時(shí)可以有效降低支撐體系材料投入數(shù)量及出現(xiàn)水化熱過高的風(fēng)險(xiǎn)。

四、支撐體系選擇

架體選用本地SC60重型支撐系統(tǒng)，要求符合英標(biāo)BS5975相關(guān)要求，承插式結(jié)構(gòu)，單桿承受7.5噸，四根為一個(gè)組合，最大可承受28噸重量，頂絲及底托配套使用，有很強(qiáng)的剛度及穩(wěn)定性，在本地大量使用于轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。組合尺寸可調(diào)節(jié)，常規(guī)尺寸為1500*1500、750*750。

第7層為轉(zhuǎn)換層支撐，其余均為回頂層支撐，重型架體分布在第5、6、7層，間距1500*1500，滿堂架布置，框架柱之間采用本地國標(biāo)?48*3.2*6m鋼管加頂絲進(jìn)行對(duì)頂，上部及下部各一道，鋼管與經(jīng)過的每一個(gè)重型架體使用扣件進(jìn)行連接，增加滿堂架的整體穩(wěn)定性。從綜合成本對(duì)比分析來看，在施工第5、6層結(jié)構(gòu)樓板時(shí)，直接將重型架體作為結(jié)構(gòu)支撐，避免了后期先拆除普通門架支撐后換成重型架體回頂?shù)牟襟E及其產(chǎn)生二次搭設(shè)的相關(guān)費(fèi)用。4、3、2、1層使用普通門式腳手架進(jìn)行回頂。根據(jù)荷載傳遞及受力計(jì)算結(jié)果，門式腳手架回頂層的搭設(shè)間距、排距依次為600*1200、900*1200、900*1200、1800*1200，在距離地面200及頂部各使用鋼管進(jìn)行連續(xù)拉結(jié)，另一方向使用鋼管進(jìn)行十字拉結(jié)，間距6米，以保證門式架體受力的整體穩(wěn)定性。

模板采用中國產(chǎn)15厚九夾板，轉(zhuǎn)換層的次龍骨采用本地50*75*3方鋼管，間距150；主龍骨采用50*100*3的方鋼管，重型架體每個(gè)配套頂絲可并排放置5根。

支撐體系搭設(shè)要求及注意事項(xiàng)：架體材料在組裝前，需檢查篩選，有裂痕的、焊點(diǎn)脫落的、絲口破壞的材料不允許使用。按設(shè)計(jì)圖紙?zhí)崆胺啪€定位，在地面上彈出滿堂架四周控制線，框架柱之間分區(qū)域，嚴(yán)格控制第一排架體的起始線，搭設(shè)過程中需反復(fù)校正；框架柱以外的懸挑轉(zhuǎn)換板多設(shè)計(jì)為獨(dú)立式架體，未形成滿堂架，需要使用鋼管與滿堂架做上下兩道拉結(jié)，同時(shí)與臨邊框架柱對(duì)頂，使邊緣的獨(dú)立架體與內(nèi)部滿堂架連為一個(gè)整體?；仨攲拥闹匦图荏w及普通門式架的底托、頂絲在澆筑混凝土前需要100%檢查，保證與上部的混凝土樓板100%接觸并受力，便于荷載自然傳遞至一層樓地面。重型架體組合插銷需要100%檢查，保證每個(gè)插銷都安裝到位，避免在澆筑混凝土過程中由于震動(dòng)出現(xiàn)松動(dòng)、脫落情況。主次龍骨應(yīng)嚴(yán)格控制50%的錯(cuò)位搭接接長，以滿足整體受力要求。門式架體回頂層嚴(yán)格按間距形成十字交叉的鋼管拉結(jié)體系，并100%檢查扣件的緊固程度。嚴(yán)格控制主龍骨安裝完成的頂標(biāo)高以控制轉(zhuǎn)換板完成后的板底標(biāo)高，要求大面積帶通線檢查，以200～300m2/塊為宜，合格后，方可鋪設(shè)上部次龍骨。禁止所有的支撐及加固體系與外腳手架體相連接，以保證外架的整體安全。

五、高支模部位架體處理方式

為滿足整體受力及荷載傳遞要求，高支模部位全部使用重型門架。以16米的高支模部位為例，在間距1500*1500滿堂架的基礎(chǔ)上，在其四周使用6米鋼管加頂絲與周邊主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)頂加固，垂直方向間距為3米，水平方向間距為6米，依靠周圍已完成的結(jié)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行拉結(jié)支撐。同時(shí)增加水平連續(xù)剪刀撐，垂直方向間距為3米；在高支模區(qū)域的周圍從底部向上布置連續(xù)垂直剪刀撐，與地面形成60°角為宜，要求與滿堂架最頂部的一道橫桿做拉結(jié)。因重型架體自身重量較大，如果支撐在結(jié)構(gòu)樓板，則需著重考慮該樓板的設(shè)計(jì)承載力，應(yīng)首先將該層及以下樓層樓板進(jìn)行滿堂架回頂至一層結(jié)構(gòu)底板后，方可進(jìn)行高支模區(qū)域的重型架體搭設(shè)，否則會(huì)出現(xiàn)樓板開裂甚至斷裂的嚴(yán)重質(zhì)量問題。

六、鋼筋馬凳施工

因面筋配筋較大，重量較大，空間較高，選擇合適的馬凳顯得尤其重要，馬凳筋必須抗壓、穩(wěn)固，不僅要承擔(dān)上部鋼筋、布料機(jī)、泵管的重量，而且要在澆筑過程中滿足泵管震動(dòng)及施工人員動(dòng)荷載的受力要求，要求在馬凳配筋計(jì)算時(shí)要求預(yù)留100%的安全儲(chǔ)備，確保萬無一失。綜合經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析后，我們選擇三角形的馬凳（部分項(xiàng)目使用100*100*6等邊角鋼焊接骨架），優(yōu)先使用廢料自行焊接加工，頂部鋼筋規(guī)格為T32，兩側(cè)斜撐為T20，在1/2處使用T16做腰筋加強(qiáng)整體剛度，單個(gè)長度為4600，斜撐3個(gè)為一組，間距1500，兩端懸挑800作為搭接使用，搭接長度為100，雙面焊接，馬凳排距1500，滿堂布置。要求每500～600m2面筋綁扎完成后，將馬凳筋與轉(zhuǎn)換板的面筋、底筋焊接連接，以保證馬凳筋骨架的整體穩(wěn)定性。

七、大體積混凝土策劃與施工

大體積混凝土屬于本工程難點(diǎn)之一，是技術(shù)小組重點(diǎn)攻克的問題，混凝土澆筑后由于水泥水化熱的影響，內(nèi)部混凝土溫度會(huì)急劇上升，若內(nèi)部溫度高于表面溫度造成溫差過大，將對(duì)混凝土產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，極易引起混凝土的開裂，甚至出現(xiàn)貫穿裂縫，造成嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題，影響轉(zhuǎn)換層的整體承載力。

在施工前采取了優(yōu)化配合比、使用低水化熱水泥、混凝土加冰攪拌（未埋設(shè)降溫管線）、優(yōu)化運(yùn)輸線路、控制入模溫度、實(shí)時(shí)測(cè)溫、采用斜面分層的澆筑方式、按比例自然流淌、控制每層澆筑厚度、100%振搗、澆筑完成后表面采用薄膜、麻袋覆蓋及不間斷灑水、泡水的養(yǎng)護(hù)等措施。即使在確定分層澆筑方案后，每層的澆筑厚度及方量分別為1.2m、4720m3，1.8m、7081m3，仍然屬于大體積混凝土施工范圍。

1.嚴(yán)格在規(guī)范要求“混凝土內(nèi)外溫差小于25℃，基面和基底溫差小于20℃，降溫速率小于3℃/d，最高溫度小于70℃”下進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)、方案策劃及實(shí)施。

2.優(yōu)化配合比，選用普通硅酸鹽水泥，盡量減少水泥用量，摻一定比例的粉煤灰和高效減水劑，使用中砂、20mm級(jí)配石子，并加冰攪拌，塌落度175±25mm。在施工前，進(jìn)行大體積混凝土測(cè)溫模擬實(shí)驗(yàn)，制作1.5m*1.5m*1.5m的試驗(yàn)?zāi)＞撸惭b實(shí)時(shí)測(cè)溫設(shè)備。通過計(jì)算并結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，混凝土強(qiáng)度前期增長較快，7天可以達(dá)到設(shè)計(jì)值75%強(qiáng)度，28天達(dá)到95%，56天達(dá)到100%，故后期留置的同條件試塊及轉(zhuǎn)換層混凝土的以56天實(shí)際強(qiáng)度為最終結(jié)果。

混凝土加冰攪拌，控制入模溫度小于30℃，控制最高溫度在70℃以內(nèi)。大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)也是至關(guān)重要的，第一層混凝土澆筑完成后采取蓄水養(yǎng)護(hù)，蓄水深度100mm，時(shí)間為7天；為了盡可能地減少表面混凝土溫度的擴(kuò)散，并盡量延長散熱時(shí)間，減少混凝土的內(nèi)外溫差，防止出現(xiàn)貫穿裂縫，在第二層混凝土澆筑完畢后，在終凝前使用磨光機(jī)二次提漿磨面，并采取鋪設(shè)塑料薄膜加雙層麻袋，14天連續(xù)澆水養(yǎng)護(hù)的措施，效果很好。

3.混凝土測(cè)溫。大體積混凝土測(cè)溫點(diǎn)的布置必須有代表性，并合理設(shè)定測(cè)溫頻率，需準(zhǔn)確地反應(yīng)每個(gè)時(shí)間段溫度的變化規(guī)律和實(shí)時(shí)數(shù)值。本項(xiàng)目共均勻布置10個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)分別位于轉(zhuǎn)換板的上、中、下三個(gè)位置，上、下距離板面、板底距離為100mm，測(cè)溫頻率設(shè)定為前4天為每2小時(shí)一次，第5到第7天每4小時(shí)一次，第8天至第14天每天測(cè)一次，直至內(nèi)外溫差小于25℃時(shí)停止測(cè)溫，同時(shí)測(cè)量大氣溫度，相關(guān)數(shù)據(jù)通過設(shè)備實(shí)時(shí)上傳到官方網(wǎng)站共享、分析。

4.現(xiàn)場(chǎng)共設(shè)置兩臺(tái)HBT-80地泵，兩臺(tái)汽車天泵，綜合評(píng)估在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際泵送能力為25～35m3/h，澆筑面的每個(gè)泵管出口配備4臺(tái)50型振動(dòng)棒（兩備兩用）。需要注意的相關(guān)細(xì)節(jié)：

（1）萬事開頭難，轉(zhuǎn)換層的混凝土澆筑需重點(diǎn)控制起始階段。本地白天氣溫較高，開盤時(shí)間選擇在晚上，從試塊的制作、混凝土塌落度的現(xiàn)場(chǎng)抽檢、降低入模溫度及溫度檢測(cè)、避開交通擁堵等方面可以有效地進(jìn)行操控。

（2）混凝土罐車要求使用配套罐衣覆蓋，并在出站時(shí)灑水濕潤，以減少罐體內(nèi)外的溫度交換。

（3）白天施工作業(yè)時(shí)，由于溫度較高，現(xiàn)場(chǎng)禁止任何形式的加水?dāng)嚢?，以保持罐體內(nèi)混凝土的最低溫度，并保證混凝土標(biāo)號(hào)滿足設(shè)計(jì)要求。

因分層澆筑，第一澆筑的過程中，轉(zhuǎn)換層的面筋會(huì)黏連大量的混凝土，要求派專人跟進(jìn)，使用掃把進(jìn)行連續(xù)清掃，以保證面筋的清潔度。若在混凝土終凝后使用電動(dòng)工具進(jìn)行剔鑿，殘?jiān)菀椎艮D(zhuǎn)換層內(nèi)無法清理，會(huì)影響結(jié)構(gòu)安全，且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

（4）施工現(xiàn)場(chǎng)需要固定交通指揮人員，保證每個(gè)泵車前有均勻的1～2輛罐車等待，保證到場(chǎng)的混凝土罐車可以及時(shí)澆筑，減少由于澆筑面供料不及時(shí)出現(xiàn)冷縫的現(xiàn)象，同時(shí)也避免由于在等待時(shí)間過長，造成混凝土入模溫度的升高。

（5）現(xiàn)場(chǎng)預(yù)備一臺(tái)同型號(hào)汽車天泵作為備用，澆筑過程中如果出現(xiàn)壞泵情況，可以及時(shí)補(bǔ)充替換，以保證混凝土的連續(xù)澆筑，減少冷縫的出現(xiàn)。

八、結(jié)語

優(yōu)秀的高支模和大體積混凝土的策劃與管控方案是完成轉(zhuǎn)換層施工的必要條件，隨著科技進(jìn)步及建筑領(lǐng)域的快速發(fā)展，必將會(huì)出現(xiàn)更優(yōu)質(zhì)的支撐體系材料及溫控措施。作為總包企業(yè)，質(zhì)量、進(jìn)度、安全與成本始終是對(duì)立統(tǒng)一的關(guān)系，扎實(shí)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)、周密的籌劃、完善的措施、合理的成本優(yōu)化仍然是總承包單位技術(shù)管理能力的體現(xiàn)。