高層建筑筏板基礎(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)探析

楊慶江

貴州建工集團(tuán)第十建筑工程有限公司 貴州 貴陽(yáng) 550000

引言

大體積混凝土的施工難度較大，為確保質(zhì)量，在施工前需要做好施工部署工作，然后從混凝土配合比、澆筑、溫度測(cè)算與養(yǎng)護(hù)等方面進(jìn)行方案優(yōu)選和實(shí)驗(yàn)。建筑工程中的筏板基礎(chǔ)一般屬于大體積混凝土工程，出現(xiàn)裂縫的概率較高，需采取更嚴(yán)格的施工措施。本文將針對(duì)筏板基礎(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)進(jìn)行分析，歸納確保其施工質(zhì)量的施工要點(diǎn)。

1 筏板基礎(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)概述

大體積混凝土，其簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是指的最小斷面尺寸在1m以上的混凝土結(jié)構(gòu)。因?yàn)榇篌w積混凝土的尺寸過(guò)大，所以必須應(yīng)用相應(yīng)技術(shù)措施來(lái)對(duì)其溫度差值進(jìn)行有效處理。通過(guò)合理解決溫度應(yīng)力，來(lái)有效控制其裂縫。大體積混凝土施工有著結(jié)構(gòu)體積普遍較大與整體要求較高這兩特點(diǎn)。通常情況下，澆筑后的混凝土?xí)a(chǎn)生十分巨大的水熱化，這些熱量積聚在混凝土內(nèi)部難以往外發(fā)散，因此導(dǎo)致混凝土內(nèi)部和外部的溫差過(guò)大，由此出現(xiàn)溫度應(yīng)力，進(jìn)而使混凝土結(jié)構(gòu)體積增大。因?yàn)榇篌w積混凝土一般適用于高層建筑等大型建設(shè)工程項(xiàng)目，因而在施工中最好不預(yù)留施工縫隙，而應(yīng)依照施工整體要求來(lái)對(duì)混凝土開(kāi)展連續(xù)澆筑。

混凝土結(jié)構(gòu)體積過(guò)大會(huì)由于溫度應(yīng)力的影響導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，影響工程整體質(zhì)量。實(shí)際施工中，要從混凝土的原料采購(gòu)、配合比設(shè)計(jì)、選擇添加劑、混凝土攪拌及澆筑等各環(huán)節(jié)加強(qiáng)技術(shù)控制，并準(zhǔn)確計(jì)算混凝土的溫度及應(yīng)力，在此基礎(chǔ)上制定溫控策略。同時(shí)，統(tǒng)籌安排混凝土材料的運(yùn)輸工作，選擇合理的運(yùn)輸工具，保證混凝土澆筑的連續(xù)性。最后，組織專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行混凝土的澆筑、振搗，澆筑與振搗環(huán)節(jié)也是保證混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；完成澆筑與振搗后要及時(shí)進(jìn)行溫度測(cè)試、保溫處理，并做好混凝土構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)工作[1]。

2 高層建筑筏板基礎(chǔ)大體積混凝土施工部署

施工單位在進(jìn)行大體積混凝土施工前，需要認(rèn)真撰寫(xiě)專項(xiàng)施工方案，合理組織安排施工工序，做好相關(guān)部署工作。大致包括以下方面：

2.1 施工進(jìn)度計(jì)劃和澆筑區(qū)域劃分

大體積混凝土澆筑之前需完成基礎(chǔ)墊層鋪設(shè)、鋼筋綁扎、模板支設(shè)等施工工序，并完成施工技術(shù)交底。通常情況下，高層建筑大體積混凝土需要日夜連續(xù)施工，每個(gè)塊體澆筑要花費(fèi)1～2天。大體積混凝土通常采用分塊分段澆筑。澆筑部位劃分依照下列原則。

其一，基礎(chǔ)中荷載較大、受力集中的部位采取分界澆筑；其二，就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)明顯分界處做好澆筑分區(qū)，如裙樓和主樓基礎(chǔ)交接部位、電梯井和基礎(chǔ)底板交接部位以及后澆帶、沉降縫等分隔帶部位；其三，確?；炷潦┕がF(xiàn)場(chǎng)人員機(jī)械安排合理、施工現(xiàn)場(chǎng)交通順暢、施工高效的原則進(jìn)行澆筑分區(qū)。

2.2 人員、材料、機(jī)械合理安排

2.2.1 機(jī)械設(shè)備和材料準(zhǔn)備?；炷翝仓Ｓ脵C(jī)械設(shè)備為混凝土汽車(chē)輸送泵、混凝土地泵；混凝土輸送使用機(jī)械設(shè)備為混凝土運(yùn)輸車(chē)；混凝土振搗成型使用設(shè)備為插入式振搗棒、平板振動(dòng)器；場(chǎng)地排水使用抽水泵。

大體積混凝土使用需要的材料排除混凝土之外，還包括了保溫養(yǎng)護(hù)材料，例如塑料薄膜、棉氈等；溫度測(cè)控材料，例如溫度計(jì)、鋼管等；后澆帶材料，例如鋼絲網(wǎng)、鋼筋等；還有一些澆筑設(shè)施要用的材料。高層建筑大體積混凝土在施工前應(yīng)當(dāng)列出主要機(jī)械設(shè)備與材料清單，涵蓋數(shù)量和型號(hào)等，并放置在規(guī)定路線和地點(diǎn)。

2.2.2 施工人員安排。在澆筑混凝土之前，需要依照施工進(jìn)度要求來(lái)對(duì)相關(guān)工序和工作臺(tái)班進(jìn)行安排，明確現(xiàn)場(chǎng)各施工技術(shù)人員的職責(zé)，并依照施工工序來(lái)施工。現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目經(jīng)理應(yīng)全面承擔(dān)起承包工程的質(zhì)量和服務(wù)；技術(shù)負(fù)責(zé)人則主要對(duì)工程技術(shù)、質(zhì)量管理負(fù)責(zé)；項(xiàng)目施工人員主要參考國(guó)家施工規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)與公司程序文件和作業(yè)指導(dǎo)書(shū)來(lái)組織施工。筏板基礎(chǔ)施工過(guò)程中的模板支設(shè)、鋼筋制作連接等工序操作要由專業(yè)施工人員來(lái)負(fù)責(zé)，施工人員包括土工、混凝土、鋼筋工等九種專業(yè)類(lèi)別。有關(guān)機(jī)械操作人員都需持證上崗，沒(méi)有獲得項(xiàng)目部許可，不得隨意更換施工人員[2]。

3 實(shí)例分析高層建筑筏板基礎(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)

某項(xiàng)目總建筑面積約21.76萬(wàn)m2，其中塔樓建筑面積約12.28萬(wàn)m2，地下3層，地上46層，結(jié)構(gòu)高度195.45m，采用鋼管混凝土柱、鋼框架-鋼筋混凝土核心筒。塔樓基礎(chǔ)采用筏板形式，混凝土總澆筑量約為16000m3，筏板基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C45（60d標(biāo)養(yǎng)抗壓強(qiáng)度），抗?jié)B等級(jí)為P10。

3.1 混凝土配置

3.1.1 原材料選擇。水泥：水泥強(qiáng)度等級(jí)的選擇應(yīng)該適應(yīng)混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，可以采用42.5P.O水泥，該水泥具有良好的與外加劑及摻和料的適應(yīng)性。并且，為減少水化熱溫升，應(yīng)優(yōu)先選擇水化熱較小水泥；粗骨料：采用5～25mm的碎石材料與5～31.5mm卵石進(jìn)行復(fù)配混合，以達(dá)到在施工過(guò)程中確保滿足5～31.5mm的連續(xù)級(jí)配要求，而且含泥量控制在0.8%以下；細(xì)骨料：選用細(xì)度模數(shù)＞2.3的混合砂，含泥量≤1.5%；外摻料：選用Ⅱ級(jí)粉煤灰和S95級(jí)?；郀t礦渣粉；減水劑：選用聚羧酸系列高性能減水劑；抗裂劑：選擇SY-T增強(qiáng)密實(shí)抗裂劑；水：選用飲用自來(lái)水，嚴(yán)格控制其用量不大于175kg/m3。

3.1.2 配合比。經(jīng)近100余組試配試驗(yàn)，在對(duì)混凝土的各種性能和指標(biāo)都達(dá)到了施工要求和標(biāo)準(zhǔn)條件后，最終確定了塔樓基礎(chǔ)筏板大體積混凝土C45P10的配合比。材料名稱規(guī)格及配合比用量如下：水：158kg/m3、水泥：250kg/m3、中砂：693kg/m3、5～31.5卵石：332kg/m3、5～25碎石：776kg/m3、Ⅱ級(jí)粉煤灰：90kg/m3、S95級(jí)礦渣粉：90kg/m3、SY-T抗裂劑：35kg/m3、高性能減水劑：10.7kg/m3。

根據(jù)配合比，按照國(guó)標(biāo)要求制作、標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)C45P10試件并進(jìn)行試驗(yàn)，表明研發(fā)的混凝土入泵坍落度為180±20mm，初凝時(shí)間為8～10h，能夠滿足60d抗壓強(qiáng)度和抗?jié)B要求以及施工過(guò)程中的泵送和現(xiàn)場(chǎng)澆筑要求。具體為：混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到C45（60d標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度評(píng)定）；抗?jié)B等級(jí)達(dá)到P10；泵管直徑D=125mm時(shí)，泵送混凝土的坍落度為180±20mm；拌合物溫度低于20℃，現(xiàn)場(chǎng)初凝時(shí)間為6±2h，終凝時(shí)間為12±2h；試配混凝土水膠比=0.40，膠材總量430kg/m3，表觀密度=2400±50/m3。

3.2 入模溫度控制

為了合理降低混凝土的填充溫度，要對(duì)其進(jìn)行溫度控制。合理降低原材料的溫度，混凝土在機(jī)器處理中就要進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。在夏季要做好防曬處理，避免陽(yáng)光直射，可以利用水霧噴入或者利用水沖洗等方式進(jìn)行降溫處理。在進(jìn)行混凝土的攪拌處理中也可以通過(guò)添加冰塊的方式進(jìn)行降溫處理。同時(shí)，控制混凝土裝車(chē)、運(yùn)輸、下料的停滯時(shí)間，保證連續(xù)、均勻供應(yīng)混凝土，運(yùn)輸車(chē)間隔時(shí)間≤20min且經(jīng)常灑水降溫，避免混凝土入模溫度升高。

3.3 混凝土澆筑

對(duì)經(jīng)過(guò)分析比較論證，該項(xiàng)目筏板基礎(chǔ)混凝土采用“由南向北、斜向分層、薄層澆筑、一次到底”連續(xù)澆筑施工方法，即混凝土由大斜面分層下料，分批振搗，每批厚度控制在500mm左右。在第一次振搗完成20～30min后，再進(jìn)行第二次復(fù)振，以便使混凝土能夠充分散熱。同時(shí)采用“分段定點(diǎn)、一個(gè)坡度、薄層澆筑、循序推進(jìn)、一次到頂”的澆筑方法來(lái)避免出現(xiàn)施工冷縫。3m厚筏板基礎(chǔ)以及電梯基坑附近，由于筏板厚度過(guò)大，故采取人工作業(yè)的方式利用振搗器在中層鋼筋處進(jìn)行振搗作業(yè)，以確?；炷恋臐仓驼駬v質(zhì)量。另外，為預(yù)防預(yù)埋管件部位和表層鋼筋上部混凝土出現(xiàn)裂縫，要及時(shí)采取抹壓來(lái)進(jìn)行消除?；A(chǔ)底板的混凝土做二次抹面，第一次伴隨振搗抹面，然后在表面部分水分尚未干透的時(shí)候馬上做二次抹面，并在將塑料薄膜覆蓋其上，以免表面水分快速蒸發(fā)而出現(xiàn)干縮裂縫。

3.4 混凝土動(dòng)態(tài)養(yǎng)護(hù)

在混凝土澆筑完成后，對(duì)混凝土進(jìn)行摸壓平整并在混凝土上覆蓋保溫膜，隨后在混凝土上覆蓋50mmXPS的擠塑板，最后在混凝土上覆蓋一層棉氈，并要保持棉氈濕潤(rùn)。同時(shí)，在筏板西側(cè)3m厚側(cè)壁處搭建防護(hù)棚進(jìn)行溫度保護(hù)，形成隔離保溫?；炷两K凝前在壓光后表面用鐵抹子反復(fù)壓實(shí)，先用塑料薄膜覆蓋，保持塑料薄膜內(nèi)存有凝結(jié)水，再覆XPS擠塑板。塑料薄膜之間相互搭接200mm，以減少水分的散發(fā)。對(duì)于電梯井口位置，混凝土施工澆筑完混凝土成達(dá)到一定強(qiáng)度后要進(jìn)行注水操作，深度300mm。同時(shí)，為防止冷空氣進(jìn)入，要將坑口封閉。電梯井坑內(nèi)側(cè)模一周后方可拆除，閉合坑口，直至保溫階段結(jié)束。在施工過(guò)程中，如果混凝土澆筑完成后遇到強(qiáng)降雨天氣，則在三天內(nèi)就應(yīng)該增加覆蓋物，防止水的溫度使混凝土筏板降溫[3]。

4 混凝土溫度監(jiān)測(cè)

4.1 溫度和應(yīng)力計(jì)算

在高層建筑筏板基礎(chǔ)大體積混凝土施工開(kāi)始前，需計(jì)算好一些數(shù)據(jù)，如此能更好確定混凝土溫度有關(guān)控制指標(biāo)。其具體包括了混凝土澆筑溫度、溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力，完成好溫度和應(yīng)力計(jì)算工作，能夠提供給筏板基礎(chǔ)大體積混凝土溫度控制以理論根據(jù)。

4.2 混凝土溫度監(jiān)測(cè)位置

在本次施工中，對(duì)混凝土的溫度變化和溫度變形采用無(wú)應(yīng)力計(jì)和應(yīng)變傳感器進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以掌握混凝土中的溫度與變形的實(shí)時(shí)變化及分布，指導(dǎo)混凝土的動(dòng)態(tài)養(yǎng)護(hù)。在布置測(cè)溫點(diǎn)時(shí)，要根據(jù)澆筑平面位置和先后順序進(jìn)行優(yōu)化布置。經(jīng)過(guò)有限元計(jì)算和分析以及對(duì)溫度場(chǎng)的判定，本次混凝土澆筑施工時(shí)，在不同混凝土厚度筏板承臺(tái)上共布置了12個(gè)測(cè)溫孔。在測(cè)試孔的設(shè)置上，主要分為上、中、下三個(gè)測(cè)試點(diǎn)，分別監(jiān)測(cè)混凝土表面、內(nèi)部和底部的溫度變化。傳感器的設(shè)置主要分5個(gè)方向，分別為0°、45°、90°、135°和豎直方向。

4.3 混凝土溫度監(jiān)測(cè)及分析

在進(jìn)行混凝土溫度監(jiān)測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，混凝土內(nèi)部溫度變換相對(duì)較慢，其最快為5℃/h。降溫相對(duì)升溫更慢，最快3～4℃/d。因此在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)時(shí)，數(shù)據(jù)采集為30秒采集一次，并上傳至計(jì)算機(jī)，同時(shí)與有限元分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，判定混凝土中的實(shí)時(shí)溫度變化和應(yīng)力變化，實(shí)時(shí)調(diào)整混凝土的動(dòng)態(tài)養(yǎng)護(hù)方案。如果監(jiān)測(cè)的時(shí)候發(fā)覺(jué)混凝土里表溫差存在問(wèn)題，要馬上反應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，以避免出現(xiàn)混凝土裂縫問(wèn)題。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，高層建筑筏板基礎(chǔ)超厚大體積混凝土施工中，需合理選用原材料，優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)，采用科學(xué)的澆筑及振搗方法，合理設(shè)置降低混凝土內(nèi)部溫度的措施，嚴(yán)格管理施工，加強(qiáng)溫度監(jiān)測(cè)，精心養(yǎng)護(hù)，全面順利完成施工工作。工程檢驗(yàn)合格，經(jīng)時(shí)效檢查超厚大體積混凝土并未出現(xiàn)有害裂縫，且混凝土內(nèi)外溫差很好地控制在25℃以內(nèi)，工程質(zhì)量得到有效保證。