論述底板大體積混凝土快速施工過程中技術(shù)與組織管理工作

李健強(qiáng)，楊 勛，程 謙，胡萌萌，王 帥

（中建三局集團(tuán)有限公司工程總承包公司，湖北 武漢 430000）

0 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大型建筑工程的施工越來越多地在社會(huì)上呈現(xiàn)，逐步成為政府、社會(huì)的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，大體積混凝土澆筑施工作為大型建筑工程的工序之一，政府及社會(huì)對(duì)此的要求越來越嚴(yán)格。因此，為了提高快速施工水平，同時(shí)保證施工質(zhì)量，優(yōu)化底板大體積混凝土施工過程中技術(shù)與組織管理工作尤為重要。

1 工程概況

武漢長(zhǎng)江中心項(xiàng)目 B1 地塊基坑開挖面積約 2.72萬 m2，大面開挖深度 17.7 m，塔樓坑中坑局部區(qū)域開挖深度最深約為 29.2 m。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙，塔樓底板厚度較大且變化多，分別為 3.000、4.500、6.265、11.365、11.865 m，工程效果如圖 1 所示。

圖1 工程效果圖

2 重難點(diǎn)分析

從技術(shù)工作和組織管理工作兩個(gè)方面分析重難點(diǎn)。技術(shù)工作方面，主要存在以下幾個(gè)重難點(diǎn)：①圖紙對(duì)混凝土的配合比設(shè)計(jì)要求較高；②大體積混凝土澆筑供應(yīng)能力、澆筑能力、運(yùn)輸能力受限；③大體積混凝土澆筑過快易導(dǎo)致散熱不及時(shí)，混凝土易出現(xiàn)裂縫；④大體積混凝土養(yǎng)護(hù)措施；⑤大體積混凝土測(cè)溫工作。

組織管理工作方面，主要存在以下幾個(gè)重難點(diǎn)：①資源組織管理難度較大，各方協(xié)調(diào)工作錯(cuò)綜復(fù)雜；②交通運(yùn)輸能力受限，且受各方影響較大；③大體量連續(xù)澆筑工作需建立完整的組織架構(gòu)及值班制度，確保工程安全性。

3 大體積混凝土澆筑技術(shù)工作

3.1 原材料選擇及配合比設(shè)計(jì)

武漢長(zhǎng)江中心項(xiàng)目 B1 地塊塔樓底板大體積混凝土澆筑方量高達(dá) 2 萬m3，混凝土澆筑過程中放熱，極易產(chǎn)生溫度裂縫，為保障結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性，首先需要從源頭進(jìn)行控制，必須對(duì)混凝土原材料的選擇嚴(yán)格把關(guān)并針對(duì)該項(xiàng)目開展混凝土試配工作，設(shè)計(jì)出適合該項(xiàng)目的配合比。

為降低混凝土澆筑過程中的放熱量，在水泥材料的選擇中，采用水化熱較低的硅酸鹽水泥且水泥與外加劑之間的適應(yīng)性良好，在滿足強(qiáng)度要求的前提下盡量采用低標(biāo)號(hào)、低細(xì)度的水泥。粗骨料選用粒徑 5～31.5 mm，并應(yīng)連續(xù)級(jí)配，且具有非堿活性。細(xì)骨料的粒徑應(yīng)在 5 mm 以下，細(xì)度模數(shù)μf控制在 2.3～3.0 的河砂，砂的含泥量應(yīng)＜3%，砂率控制在 35 %～42 %。粉煤灰采用 F 類、不低于 Ⅱ 級(jí)、需水量比＜105 %、游離氧化鈣含量≤10 %，且粉煤灰摻量不宜＞20 % 的膠凝材料用量。外加劑采用聚羧酸系高效減水劑，高效減水劑減水率應(yīng)＞20 %，且收縮比應(yīng)≤120 %，不應(yīng)含有氯離子和氨根離子，對(duì)鋼筋應(yīng)無腐蝕作用［1］。

在滿足規(guī)范的前提下，項(xiàng)目與商混站根據(jù)該項(xiàng)目實(shí)際情況對(duì)以下兩個(gè)技術(shù)路線進(jìn)行混凝土試配工作。

1）降低混凝土單方用水量，控制水灰比，摻用優(yōu)質(zhì)粉煤灰作為摻合料，這對(duì)于控制混凝土水化熱、提高混凝土的體積穩(wěn)定性具有積極的作用。

2）使用緩凝型聚羧酸高效減水劑，推遲水化熱溫升峰值的來臨，延緩水化反應(yīng)的進(jìn)程，控制混凝土早期的水化反應(yīng)速度，從而達(dá)到控制早期水化熱溫升的目的。

3.2 大體積混凝土澆筑工效分析

大體積混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)澆筑，避免間隔時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)冷縫，從而影響結(jié)構(gòu)的安全性及質(zhì)量?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)施快速澆筑過程中，易出現(xiàn)混凝土供應(yīng)不足、運(yùn)輸能力不足及澆筑能力不足的情況，導(dǎo)致出現(xiàn)冷縫現(xiàn)象，因此對(duì)供應(yīng)能力、運(yùn)輸能力、澆筑能力的工效分析顯得尤為重要。澆筑過程中，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題便會(huì)影響整個(gè)澆筑過程，過程中不僅僅分析單個(gè)能力，需對(duì)供應(yīng)能力、運(yùn)輸能力、澆筑能力同時(shí)進(jìn)行分析，互相滿足彼此要求，方可滿足快速施工要求，保證結(jié)構(gòu)的安全性。

武漢長(zhǎng)江中心項(xiàng)目 B1 地塊塔樓底板大體積混凝土澆筑高峰期選擇 6 家商混站同時(shí)供應(yīng)混凝土，150 輛混凝土運(yùn)輸車進(jìn)行運(yùn)輸，采用 9 臺(tái)天泵、3 套溜槽同時(shí)澆筑。

本項(xiàng)目計(jì)劃于 48 h 內(nèi)完成 2 萬 m3混凝土澆筑，混凝土澆筑前，對(duì)工效進(jìn)行工效分析。

選擇 6 家商混站供應(yīng)，商混站每天供應(yīng)量為12 000 m3，48 h 內(nèi)最大可供應(yīng) 2.4 萬 m3混凝土，滿足澆筑要求。

選擇 150 輛混凝土運(yùn)輸車進(jìn)行運(yùn)輸，由于各地區(qū)限行政策不同，不同時(shí)間段所需車輛不同，選擇高峰期分析所需車輛見式（1）。

式中：N為混凝土攪拌運(yùn)輸車臺(tái)數(shù)（臺(tái)），N取150臺(tái)；Q1為混凝土泵及溜槽的實(shí)際總輸出量，m3/h，取64h 6+100h 3=684 m3/h；V為每臺(tái)混凝土攪拌運(yùn)輸車的容量，m3，取15 m3；L為混凝土攪拌運(yùn)輸車往返運(yùn)距，km；S為攪拌運(yùn)輸車平均行車速度，km/h；Tt為每臺(tái)混凝土攪拌運(yùn)輸車總計(jì)停歇時(shí)間，h，取 1.5 h。

高峰期澆筑階段，選擇 6 臺(tái)天泵、3 個(gè)溜槽同時(shí)澆筑，混凝土澆筑前，每臺(tái)天泵工效按 64 m3/h 分析，每個(gè)溜槽按 100 m3/h 分析。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施情況分析，每臺(tái)天泵效率基本一致，約為 80 m3/h，3 個(gè)溜槽由于搭設(shè)坡度不同，澆筑速度差異較大，其中1#溜槽坡度約為 1∶2，澆筑速度約為 80 m3/h，2 # 溜槽坡度約為 2∶3，澆筑速度 120 m3/h，3 # 溜槽坡度約為 1∶1，澆筑速度 150 m3/h，其中 1 # 溜槽坡度過緩，3 # 溜槽坡度過陡，澆筑下落速度過快，易出現(xiàn)離析現(xiàn)象，2 # 溜槽速度適中，滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

結(jié)合武漢長(zhǎng)江中心項(xiàng)目 B1 地塊塔樓底板大體積混凝土澆筑實(shí)施情況可知，工效分析需對(duì)混凝土澆筑的全部工序進(jìn)行分析，任何一道工序均會(huì)對(duì)最終結(jié)果產(chǎn)生影響。其中供應(yīng)能力主要由商混站生產(chǎn)能力控制，運(yùn)輸能力主要受到當(dāng)?shù)卣?、路程、運(yùn)輸車數(shù)量、交通狀況、天氣等等影響，澆筑能力主要受到澆筑設(shè)備及數(shù)量的影響。

3.3 大體積混凝土澆筑分層工況

底板大體積混凝土快速施工時(shí)，往往由于澆筑厚度過大且速度過快而導(dǎo)致混凝土內(nèi)部散熱不充分，內(nèi)部溫度較高，與外界形成較大溫差，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)不同程度的裂縫現(xiàn)象。為有效控制溫差過大問題，混凝土澆筑選擇分層澆筑，因此混凝土澆筑前，對(duì)澆筑分層工況做技術(shù)分析尤為重要。

分層澆筑最為常用的主要有兩種，分別為全面分層法、分塊分層法。武漢長(zhǎng)江中心項(xiàng)目 B1 地塊塔樓底板大體積混凝土采用全面分層法和分塊分層法結(jié)合澆筑。

1）階段一。將 3 個(gè)坑中坑區(qū)域（A、B、C）混凝土統(tǒng)一澆筑至 -21.635 m 標(biāo)高，該階段采用分塊分層澆筑，平面圖如圖 2 所示。

圖2 階段一平面示意圖

2）階段二。將 A、B、C、D 區(qū)域混凝土統(tǒng)一澆筑至 -20.135 m 標(biāo)高，該階段采用全面分層澆筑，平面圖如圖 3 所示。

圖3 階段二平面示意圖

3）階段三。將 A、B、C、D、E 區(qū)域混凝土統(tǒng)一澆筑至 -17.135 m 標(biāo)高，并對(duì)局部進(jìn)行收面，該階段采用全面分層澆筑，平面圖如圖 4 所示。

圖4 階段三平面示意圖

分層澆筑是建筑工程大體積混凝土快速施工常用的澆筑方法，本工程通過全面分層法和分塊分層法澆筑混凝土，不僅有利于快速施工，而且能有效控制混凝土內(nèi)外溫差，保證底板大體積混凝土的施工質(zhì)量。

3.4 大體積混凝土養(yǎng)護(hù)措施

大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)是建筑工程施工環(huán)節(jié)中非常重要的一項(xiàng)工作，大體積混凝土澆筑后出現(xiàn)裂縫的原因是養(yǎng)護(hù)措施不到位，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差過大，出現(xiàn)裂縫?；炷琉B(yǎng)護(hù)工作主要控制以下幾點(diǎn)：①混凝土的中心溫度和表層溫度的差值不能＞20 ℃；②表層溫度與大氣溫度的差值≤25 ℃。不同工程采取的養(yǎng)護(hù)措施不同，主要有以下兩種方法［2］。

內(nèi)外溫差法，主要通過在混凝土內(nèi)部預(yù)先放入水管，在水冷卻的條件下降低混凝土內(nèi)部的最高溫度，從而達(dá)到降低內(nèi)外溫差的目的。

圖5 現(xiàn)場(chǎng)覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)實(shí)況圖

保溫法，在混凝土澆筑完成后，及時(shí)在混凝土表面覆蓋保溫層，達(dá)到緩慢散熱的目的，使內(nèi)外溫差得以控制。不同工程采用的保溫材料及覆蓋厚度不同，需通過大體積混凝土熱工計(jì)算來確定，以武漢長(zhǎng)江中心項(xiàng)目 B1 地塊塔樓底板大體積混凝土澆筑為例，通過熱工計(jì)算，確定以保溫棉氈為保溫材料，覆蓋厚度為 5 cm，該工程實(shí)施此保溫措施后，混凝土內(nèi)外溫差控制較好，結(jié)構(gòu)表面無裂縫。

3.5 大體積混凝土測(cè)溫工作

要想及時(shí)了解混凝土內(nèi)外溫度情況，出現(xiàn)異常情況及時(shí)采取措施，從而減少溫度裂縫問題的出現(xiàn)，測(cè)溫工作是必不可缺的。施工人員應(yīng)當(dāng)對(duì)混凝土溫度變化進(jìn)行及時(shí)記錄，通過記錄的數(shù)據(jù)判斷溫差是否符合要求，結(jié)構(gòu)是否存在出現(xiàn)裂縫的風(fēng)險(xiǎn)，并及時(shí)采取措施。記錄溫度變化的作業(yè)時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)選擇合適的測(cè)溫點(diǎn)，不同板厚區(qū)域設(shè)置的水平測(cè)溫點(diǎn)及豎向測(cè)溫點(diǎn)不同。測(cè)點(diǎn)布置應(yīng)符合以下要求：＜2.5 m 厚的結(jié)構(gòu)布置 3 層測(cè)點(diǎn)，2.5～5 m 布置 5 層測(cè)點(diǎn)，5 m 以上另行增設(shè)測(cè)點(diǎn)。以武漢長(zhǎng)江中心項(xiàng)目 B1 地塊塔樓底板大體積混凝土澆筑為例，底板存在 3.000、4.500、6.265、11.365、11.865 m 5 個(gè)板厚區(qū)域，測(cè)點(diǎn)布置情況如表 1 所示。

測(cè)點(diǎn)需布置在底板典型位置，方能代表和判斷整個(gè)底板溫度情況，傳感器應(yīng)與鋼筋固定牢固，但不得與鋼筋直接接觸。測(cè)溫過程中要保證整個(gè)測(cè)溫的連續(xù)性，且一定要如實(shí)記錄，根據(jù)實(shí)際情況，分析混凝土溫升情況，并采取對(duì)應(yīng)措施，確?；炷两Y(jié)構(gòu)的安全性。

4 大體積混凝土澆筑組織管理工作

4.1 資源組織管理

根據(jù)以往類似超大方量的工程經(jīng)驗(yàn)，大體積混凝土澆筑的資源組織管理極大程度地影響了澆筑效率以及澆筑質(zhì)量。在混凝土快速施工過程中，資源組織管理好，則澆筑過程順利，冷縫少，最終混凝土成型質(zhì)量較好。反之，冷縫位置多，表面易出現(xiàn)裂縫，混凝土質(zhì)量差，安全性能低。資源組織管理主要通過以下三個(gè)方面來管理控制：人、材料、機(jī)械設(shè)備。

武漢長(zhǎng)江中心項(xiàng)目 B1 地塊塔樓底板大體積混凝土施工量高達(dá) 2 萬 m3，計(jì)劃于 48 h 內(nèi)完成澆筑，澆筑面大，澆筑時(shí)間短，投入勞動(dòng)力及管理人員較多，人員組織工作尤為重要，主要通過以下幾個(gè)方面來組織全體人員。①項(xiàng)目部全體管理人員分為白班組、夜班組，由于泵點(diǎn)位置較多，每個(gè)組分為 4 個(gè)小組，分別負(fù)責(zé)東、南、西、北四個(gè)方位的泵點(diǎn)，每個(gè)小組有專人分別負(fù)責(zé)交通協(xié)調(diào)、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)、質(zhì)量檢測(cè)、機(jī)電安裝、安全管理、測(cè)量定位、后勤保障等工作。②項(xiàng)目部成立塔樓底板大體積混凝土澆筑指揮部，項(xiàng)目經(jīng)理直接擔(dān)任總指揮，負(fù)責(zé)施工過程的總指揮與總協(xié)調(diào)，執(zhí)行經(jīng)理擔(dān)任副總指揮，白班組及夜班組分別設(shè)置一位生產(chǎn)經(jīng)理作為指揮，每個(gè)小組單獨(dú)設(shè)置一名工長(zhǎng)作為小組組長(zhǎng)，每個(gè)小組組長(zhǎng)配備一臺(tái)對(duì)講機(jī)。③現(xiàn)場(chǎng)選擇一間辦公室作為指揮中心，指揮中心通過對(duì)講機(jī)下達(dá)指令后，由上至下依次通過組長(zhǎng)、小組組長(zhǎng)、組員傳達(dá)至施工作業(yè)人員并處理，出現(xiàn)問題后由下至上反饋至指揮中心。④商混站及勞務(wù)隊(duì)伍對(duì)應(yīng)項(xiàng)目部設(shè)置類似組織架構(gòu)，每個(gè)時(shí)間段、泵點(diǎn)、專業(yè)分別有管理人員與項(xiàng)目部對(duì)接，協(xié)調(diào)解決現(xiàn)場(chǎng)問題，避免出現(xiàn)落實(shí)不到位的情況。

材料需求量大是底板大體積混凝土快速施工的顯著特點(diǎn)，本工程由商混站 6 家站點(diǎn)在 48 h 內(nèi)提供 2 萬 m3混凝土，根據(jù)設(shè)計(jì)配合比可知，需提前準(zhǔn)備水泥 5 500 t、粉煤灰 2 860 t、礦粉 2 310 t、砂 17 160 t、石 22 440 t、減水劑 220 t，所需原材料量較大。為確保商混站能保質(zhì)保量的提供混凝土，在混凝土澆筑前，項(xiàng)目部應(yīng)對(duì)各家商混站站點(diǎn)的各類原材料產(chǎn)量進(jìn)行摸排，站內(nèi)材料總量不足時(shí)，應(yīng)在站點(diǎn)臨近存儲(chǔ)倉預(yù)先儲(chǔ)存原材。同時(shí)，項(xiàng)目部安排專人進(jìn)行駐站，隨時(shí)查看站點(diǎn)備料情況，并及時(shí)反饋，確?；炷翝仓^程中不會(huì)出現(xiàn)斷供情況。

混凝土澆筑整個(gè)階段，共采用 3 套溜槽及 9 臺(tái)天泵，另配 2 臺(tái)天泵備用，防止出現(xiàn)泵管堵塞的情況。根據(jù)對(duì)混凝土澆筑的工效分析，需要混凝土攪拌運(yùn)輸車 150 輛。每臺(tái)天泵配備 5 個(gè)振搗棒，每個(gè)溜槽配備 10 個(gè)振搗棒，共配備 75 個(gè)振搗棒。澆筑過程所需機(jī)械設(shè)備較多，應(yīng)對(duì)所有機(jī)械設(shè)備均提前摸排并登記，確保機(jī)械設(shè)備各項(xiàng)性能良好、無任何故障且在澆筑期間僅供本項(xiàng)目使用。白天、夜間現(xiàn)場(chǎng)澆筑實(shí)況圖如圖 6、圖 7 所示。

圖6 夜間現(xiàn)場(chǎng)澆筑實(shí)況圖

圖7 白天現(xiàn)場(chǎng)澆筑實(shí)況圖

4.2 交通運(yùn)輸組織

類似本項(xiàng)目超大方量大體積混凝土澆筑的工程在交通運(yùn)輸組織方面都有一定的難度，混凝土是否澆筑順利在一定程度上取決于交通運(yùn)輸組織，交通運(yùn)輸組織主要分為場(chǎng)內(nèi)交通運(yùn)輸組織和場(chǎng)外交通運(yùn)輸組織來控制。

場(chǎng)內(nèi)交通組織主要通過以下幾點(diǎn)來控制。①大體積混凝土澆筑期間，對(duì)場(chǎng)內(nèi)大門的功能做硬性規(guī)定，只進(jìn)、只出或可進(jìn)可出，且嚴(yán)禁閑雜車輛隨意出入。②提前規(guī)劃好所有大門進(jìn)出的混凝土罐車的行車路線及對(duì)應(yīng)的澆筑點(diǎn)，避免車輛進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后隨意行車導(dǎo)致道路擁堵。③現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)道路口設(shè)立顯著的交通標(biāo)識(shí)牌，各泵點(diǎn)設(shè)置標(biāo)識(shí)牌，并對(duì)司機(jī)組織交底，發(fā)放場(chǎng)內(nèi)泵點(diǎn)定位示意圖，便于混凝土罐車司機(jī)快速準(zhǔn)確地找到對(duì)應(yīng)的澆筑點(diǎn)。④現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置專用洗泵點(diǎn)，洗泵點(diǎn)位于混凝土罐車出場(chǎng)路線上，安排專人對(duì)出廠罐車進(jìn)行清洗。⑤現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置專用位置作為混凝土罐車澆筑等待區(qū)域，供進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的混凝土罐車排隊(duì)等待澆筑，確保高峰期混凝土不間斷澆筑，避免出現(xiàn)冷縫，對(duì)結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生影響。⑥現(xiàn)場(chǎng)道路及岔路口均安排專人負(fù)責(zé)交通協(xié)調(diào)，現(xiàn)場(chǎng)指揮司機(jī)行車，并負(fù)責(zé)解決道路堵塞問題［3］。

場(chǎng)外交通組織主要通過以下幾點(diǎn)來控制，①根據(jù)混凝土罐車的行車路線，提前與政府相關(guān)部門進(jìn)行溝通，確保在混凝土澆筑期間，車輛能夠順利通行。②商混站及項(xiàng)目部安排專人負(fù)責(zé)溝通混凝土罐車運(yùn)輸情況，將每輛車的早晚班司機(jī)的聯(lián)系方式做好通訊錄，并發(fā)給雙方。車上裝載 GPS 和對(duì)講機(jī)，可實(shí)時(shí)觀測(cè)車輛動(dòng)態(tài)位置，并根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)增減車輛或者改變路線，以確?；炷凉?yīng)的連續(xù)性。

4.3 人員組織架構(gòu)及值班制度

根據(jù)項(xiàng)目部人員組織管理分工建立由上至下的人員組織架構(gòu)，形成完整的指揮體系，建立明確的值班制度。主要有以下幾點(diǎn)。

1）設(shè)置值班表，明確各個(gè)時(shí)間段、各個(gè)泵點(diǎn)澆筑區(qū)域、各部門的管理人員，管理人員根據(jù)分工細(xì)則來對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行協(xié)調(diào)、管理。

2）制定交接班制度，并嚴(yán)格按照交接班制度，詳細(xì)填寫交接班記錄，避免出現(xiàn)無人管理空檔時(shí)間段。

3）為確保出現(xiàn)意外情況時(shí)能及時(shí)聯(lián)系管理人員處理，所有值班人員必須保證手機(jī) 24 h 暢通，發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)通知指揮中心，按照指揮中心下達(dá)的指示處理。

只有建立完整的制度，明確每個(gè)值班人員的時(shí)間、分工，方能做好整個(gè)澆筑期間對(duì)人員的組織管理，使指揮中心的命令得以落實(shí)，最終圓滿順利地完成超大方量的大體積混凝土快速施工。

5 結(jié)語

本文依托武漢長(zhǎng)江中心項(xiàng)目 B1 地塊塔樓底板大體積混凝土澆筑快速施工，主要針對(duì)快速施工過程中技術(shù)工作和組織管理工作，結(jié)合規(guī)范要求和以往類似工程的經(jīng)驗(yàn)，并且考慮本項(xiàng)目實(shí)際特色，綜合闡述了大體積混凝土快速施工過程中技術(shù)工作和組織管理工作的管控要點(diǎn)。Q