高層建筑筏板基礎(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用

摘 要：在當(dāng)今社會(huì)的快速發(fā)展和進(jìn)步中，城市的高層建筑的數(shù)量逐漸增多，其顯著的特點(diǎn)在于土地使用面積較為節(jié)省，優(yōu)于以往的低層建筑，已然成為城市風(fēng)景中的耀眼點(diǎn)綴。高層建筑的施工質(zhì)量尤為重要，而影響其質(zhì)量的主要因素就是作為筏板基礎(chǔ)的大體積混凝土的施工。文章結(jié)合高層建筑工程實(shí)例，充分地分析筏板基礎(chǔ)大體積混凝土的施工技術(shù)，以期為同類研究提供參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑；筏板基礎(chǔ)；大體積混凝土；施工技術(shù)

引言

在高層建筑工程的施工過程中，基于建筑上部構(gòu)造荷載力大的情況，要求基礎(chǔ)承載力必須達(dá)到更高的標(biāo)準(zhǔn)，才能滿足建筑整體要求。因此，具有諸多優(yōu)勢(shì)的筏板基礎(chǔ)形式得以廣泛應(yīng)用。筏板基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：減小單位面積的地基承載力，對(duì)其承載性能有所提高；鞏固了基礎(chǔ)的整體剛度，防止不均勻沉降地產(chǎn)生。需要強(qiáng)調(diào)的是：筏板基礎(chǔ)的使用中，施工的操作人員必須要有效控制大體積混凝土裂縫現(xiàn)象，對(duì)各種裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行了解和掌握，制定出有效的防裂對(duì)策后再進(jìn)行施工，保證高層建筑建設(shè)過程中，筏板基礎(chǔ)大體積混凝土的實(shí)際施工質(zhì)量得到有效提升。

一、高層建筑筏板基礎(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)

概述

（一）施工技術(shù)原理

建筑工程中大體積混凝土施工作業(yè)時(shí)，易受到多種因素的影響，特別是在溫度應(yīng)力的作用下極易出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象。對(duì)此，要提前制定有效的對(duì)策，減少溫差效應(yīng)的發(fā)生。工程負(fù)責(zé)人要對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行合理有效控制，比如對(duì)于混凝土的制作，所要關(guān)注的內(nèi)容有：原材料購(gòu)買、混合比例、添加劑選用、拌和和澆筑等。另外，要及時(shí)、精準(zhǔn)地計(jì)算出混凝土的澆筑溫度和應(yīng)力大小，據(jù)此來采取對(duì)溫度進(jìn)行管控的措施。當(dāng)混凝土的和易性滿足標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，可以利用科學(xué)的管理方式來組織整體的施工，進(jìn)一步提高筏板基礎(chǔ)的大體積混凝土的施工質(zhì)量。

（二）施工技術(shù)流程

高層建筑中的筏板基礎(chǔ)大體積混凝土施工工藝復(fù)雜，因此，制定的技術(shù)流程必須嚴(yán)謹(jǐn)可靠，工程負(fù)責(zé)人在開始施工前一定要讓與工程有關(guān)的人員對(duì)該技術(shù)工藝流程進(jìn)行熟悉并全面掌握，實(shí)際施工中嚴(yán)守工藝流程，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求操作，其技術(shù)工藝流程內(nèi)容參見下述：第一，做好施工前的準(zhǔn)備工作，將測(cè)溫結(jié)構(gòu)裝置安裝到指定位置。第二，利用合理的運(yùn)輸工具進(jìn)行混凝土材料的運(yùn)輸，同時(shí)做好防護(hù)措施，保證材料質(zhì)量不被損壞。第三，對(duì)混凝土的澆筑和振搗工序施工時(shí)要合理組織，防止出現(xiàn)不可控的操作而影響到工程整體質(zhì)量。第四，對(duì)溫度進(jìn)行有效監(jiān)控，定時(shí)測(cè)溫并對(duì)工程結(jié)構(gòu)開展有效的保養(yǎng)與防護(hù)。

二、施工技術(shù)實(shí)例分析

（一）工程概況

某辦公樓占地133，000m3，共有28個(gè)樓層，包括2層地下，26層地上，樓層高度為101.6m。主體為鋼架－鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)，地震設(shè)防等級(jí)8度，設(shè)計(jì)壽命50年。建筑基礎(chǔ)部分為筏板形式，長(zhǎng)37.7 m，寬28.2 m，分為 A、 B兩個(gè)區(qū)域， A區(qū)為3 m厚底板，面積2，154m2， B區(qū)為1.8 m厚底板，面積680m2。該項(xiàng)目中，筏基的混凝土總澆筑量為9，000m2，采用C40等級(jí)的混凝土進(jìn)行澆筑[1]。因其澆注的厚度都大于1m，所以應(yīng)為大體積混凝土。由于大型混凝土內(nèi)部和外部存在較大的差異，且在高溫變形下極易產(chǎn)生開裂，因此，在工程實(shí)踐中，必須重視對(duì)其進(jìn)行溫度監(jiān)控，以達(dá)成其工程需要。

（二）施工方案設(shè)計(jì)

1.物料的選擇

木筏基礎(chǔ)工程中使用的混凝土主要包括水泥、骨料、混合料等，每一種混凝土的選用依據(jù)是：

（1）所選用的水泥材料為 P.042.5水泥材料，需要水泥沒有板結(jié)問題；

（2）選擇含泥量小于0.8%，顆粒直徑5mm～20mm

的碎石作為粗骨料；

（3）選擇細(xì)度模數(shù)2.4、泥漿含量小于0.4%的高品質(zhì)中砂作為細(xì)骨料；

（4）選擇外摻料有粉煤灰和礦渣粉兩種，當(dāng)中粉煤灰為二級(jí)，礦渣粉為S95級(jí)?；郀t礦渣粉；

（5）外加劑包括兩類：減水和防裂；

（6）飲水選擇直接飲用的飲用水。

2.混凝土的配合比

工作人員在進(jìn)行混凝土的選擇時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行多次試驗(yàn)，最后確定最優(yōu)的混凝土配合比，如表1所示。根據(jù)以上材料配制的水泥試塊，對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。在經(jīng)過7天時(shí)間后水泥的強(qiáng)度能夠達(dá)到32.6 MPa，28天能夠達(dá)到48.8 MPa，這樣能夠使高層建筑質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

（三）大體積混凝土的無縫施工

1.混凝土的運(yùn)輸

因該工程場(chǎng)地條件限制，采用預(yù)先配制好的混凝土，再用貨車運(yùn)送到工地。在這個(gè)項(xiàng)目中，一共選擇了8輛限載10 t的運(yùn)輸車，還有6輛達(dá)到40m3/h泵車，這樣就可以確保在施工現(xiàn)場(chǎng)，每天的混凝土澆筑量不少于3600m3/d。并對(duì)輸送路徑進(jìn)行了科學(xué)的設(shè)計(jì)，保證了輸送的時(shí)間不超過1.5小時(shí)，從而防止了由于長(zhǎng)期輸送而引起的離析和泌水現(xiàn)象。當(dāng)混凝土到達(dá)工地時(shí)，應(yīng)先對(duì)坍落度和溫度進(jìn)行檢測(cè)，以確定質(zhì)量符合混凝土的澆筑要求。若達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，則全部不準(zhǔn)使用，符合標(biāo)準(zhǔn)的則可在筏板基礎(chǔ)上進(jìn)行混凝土澆筑。

2.混凝土的澆筑

在該項(xiàng)目中，根據(jù)該場(chǎng)地的地質(zhì)條件及無縫化的工藝條件，采用了“從西到東，斜向分層，薄層澆筑”的施工工藝。由大斜面上分層下料，層層澆注，層層振搗?；炷翝仓篑R上振搗，時(shí)間控制在半分鐘左右，然后把振搗桿移到下一位置[2]。在第一次振動(dòng)完畢后，放置15分鐘左右再進(jìn)行第二次振動(dòng)，這種方法不僅能讓大塊混凝土中的泡沫充分排出，還能降低混凝土中出現(xiàn)的蜂窩、麻坑等質(zhì)量問題，并可使混凝土水化熱所生成的熱量得以完全釋放，從而降低了由于內(nèi)部和外部溫差過大而導(dǎo)致的大體積混凝土開裂的可能。

3.混凝土的養(yǎng)護(hù)

根據(jù)計(jì)劃，在澆注后應(yīng)該立即開展維護(hù)工作，在完成澆筑工作的混凝土表面覆蓋一層隔熱膜，其隔熱膜的覆蓋寬度大于30mm。隔熱層不僅具有一定的隔熱作用，而且可以防止由于快速揮發(fā)的水分造成的干燥開裂。將50 mm的擠塑板覆蓋在絕熱薄膜上，并在邊沿處用一塊重物緊固。將稻草墊子或棉氈鋪在擠壓面板上，也需要兩個(gè)鄰近的棉氈的重疊寬度不小于30mm。此外，也要備好防水的地膜，萬一在培育過程中下雨，也要及時(shí)覆蓋。完整的維護(hù)體系。

（四）筏板基礎(chǔ)混凝土溫度和應(yīng)力控制

基于大體積混凝土的水化熱性質(zhì)，在此過程中，由于表面的熱能迅速流失，但內(nèi)部的熱能無法迅速流失，因此混凝土的溫度緩慢提升。在熱應(yīng)力的影響下，混凝土內(nèi)部和外部的溫差達(dá)到極限值時(shí)，混凝土開裂將產(chǎn)生。所以，對(duì)大體積混凝土在筏基上進(jìn)行無縫化的施工工藝，最重要的是對(duì)其進(jìn)行溫度控制，防止由于溫差影響而發(fā)生裂縫問題。

1.混凝土溫度的監(jiān)測(cè)與控制

（1）測(cè)溫點(diǎn)布置：在該工程中，共布設(shè)12個(gè)測(cè)量孔洞，以獲得不同位置的真實(shí)氣溫及其隨時(shí)間的變化規(guī)律。在各溫度井自上而下分別設(shè)置上、中、下三個(gè)溫度測(cè)量站，使全項(xiàng)目共計(jì)設(shè)置12×3=36個(gè)溫度測(cè)量站，見圖1。

（2）混凝土溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)：從正式養(yǎng)護(hù)的第1 h開始，采集一次溫度數(shù)據(jù)，然后分別在第10 h、20 h、40 h、60 h、80 h、100 h和120 h各采集一次。在此，將第1h作為例子，將12個(gè)溫度測(cè)量口的溫度測(cè)量結(jié)果列于表2中。

將120小時(shí)內(nèi)的所有溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)，能夠發(fā)現(xiàn)，不同測(cè)溫點(diǎn)會(huì)影響溫度，但其隨齡期的變化曲線大致相同。從第一次養(yǎng)護(hù)至第二次20小時(shí)，每一次檢測(cè)點(diǎn)的溫度均隨齡期的增長(zhǎng)而上升。20小時(shí)到達(dá)峰值，之后逐漸降低。此外，還發(fā)現(xiàn)在同一孔內(nèi)，上、中、下三個(gè)位置，其溫差的大小也是不同的。結(jié)果表明：上部測(cè)溫點(diǎn)位的溫差最大，其次為中層，而下部測(cè)溫點(diǎn)位的溫差最小。以3#井為例，上層測(cè)溫點(diǎn)在1小時(shí)內(nèi)是最小的，只有41.4℃。結(jié)果表明，在20小時(shí)內(nèi)，樣品的生長(zhǎng)速度最快，可達(dá)63.7℃。隨后，氣溫逐漸下降，120小時(shí)的氣溫達(dá)到了54.0℃，其間最大的溫差為21.3℃。3#井底測(cè)溫1小時(shí)內(nèi)，井底測(cè)溫是最小的，只有44.9℃。結(jié)果表明，20小時(shí)內(nèi)的最大值為52.6℃。隨后，氣溫也有降低的趨勢(shì)，120 h的氣溫為44.3℃，與起始?xì)鉁鼗鞠嗤?，其間最大溫差為8.3℃。

（3）溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

混凝土上層結(jié)構(gòu)的降溫幅度較小，其次是中間結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)的降溫幅度較小。由于表面具有較好的散熱器，且能與大氣進(jìn)行直接的傳熱，使水泥的水化熱迅速耗散，降溫效果顯著。相反，由于中間層混凝土被上部阻隔，對(duì)散熱不利，局部熱能積聚，使得中間層的溫度上升，降溫緩慢，而下部也是如此。通過對(duì)12個(gè)測(cè)溫孔的溫度變化進(jìn)行比較也可以看出，在筏板基礎(chǔ)邊緣部分的測(cè)溫孔（如3#、5#、8#），要低于筏板基礎(chǔ)內(nèi)部測(cè)溫孔（如0#、6#）的溫度。此外，筏基周邊區(qū)域的混凝土較易產(chǎn)生熱量與中部區(qū)域的溫度較低有關(guān)。

2.混凝土溫度應(yīng)變的監(jiān)測(cè)與控制

（1）應(yīng)變傳感器的選型與安裝，在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于溫度效應(yīng)的混凝土結(jié)構(gòu)開裂方法。所以，采用無縫鋼管法施工時(shí)，一定要對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)其進(jìn)行控制，避免出現(xiàn)開裂；相反，當(dāng)其具有很低的溫度應(yīng)變時(shí)，就沒有必要進(jìn)行特別的處理。在本項(xiàng)目中，我們采用了YL-4200振動(dòng)弦形應(yīng)變計(jì)，它的構(gòu)造，見圖2。

在澆注之前，應(yīng)在溫度測(cè)量的地點(diǎn)，設(shè)置溫度測(cè)量值。在混凝土澆筑后12小時(shí)進(jìn)行變形測(cè)量。

（2）混凝土溫度應(yīng)變監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)果表明，不同觀測(cè)點(diǎn)的“應(yīng)變－齡期”曲線具有相同的特征。在混凝土養(yǎng)護(hù)的早期，應(yīng)力隨齡期的延長(zhǎng)而增大，當(dāng)應(yīng)力峰值出現(xiàn)后，應(yīng)力值逐漸降低。

（3）應(yīng)變監(jiān)測(cè)結(jié)果分析，通過研究發(fā)現(xiàn)，在高層建筑中，上部結(jié)構(gòu)的降溫作用顯著，使得上層與中層有較大的溫差，但中層與下層溫差較小，所以中層混凝土溫度應(yīng)更大。

結(jié)論

在大容量混凝土工程中運(yùn)用無縫施工技術(shù)時(shí)，要從混凝土物料的選擇、混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)、混凝土的溫度的監(jiān)控和控制等多個(gè)角度，對(duì)混凝土的開裂進(jìn)行最大限度地降低。在大體積的混凝土中，如果出現(xiàn)了混凝土的內(nèi)外溫差過大的情況，要使用循環(huán)冷水之類的辦法讓溫差保持在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)無縫施工保證筏板基礎(chǔ)的穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1]劉強(qiáng)，郝赫，李小鵬，等.大體積混凝土微膨脹加強(qiáng)帶快速施工技術(shù)[J].建筑技術(shù)，2022（06）：39-42.

[2]王景學(xué)，耿殿兵.土木建筑工程中的大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)分析[J].建筑與裝飾，2022（12）：103-105.

作者簡(jiǎn)介：張?。?979－），男，漢族，安徽桐城人，高級(jí)工程師，本科，研究方向：建筑工程。