淺析大體積混凝土基礎設計與施工要點

趙炳藺　霍建剛

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摘要：文章主要論述了大體積混凝土基礎設計與施工中的部分常見問題，并針對其在設計和施工中容易出現的問題，提出了一些解決方法及注意事項。

關鍵詞：大體積混凝土：基礎設計；施工要點

中圖分類號：TV271文獻標識碼：A

文章編號：1674-1145(2009)09-0107-02

現代建筑中時常涉及大體積混凝土施工，如高層樓房基礎、大型設備基礎、水利大壩等，可以說大體積混凝土基礎是最為常見的一類基礎形式。所謂的大體積混凝土基礎，就是體積大，一般實體最小尺寸大于或者等于1m。它的表面系數較小，水泥水化熱釋放集中，內部溫度上升比較快。在混凝土內外溫差較大時，會使混凝土產生溫度裂縫，影響結構安全和正常使用。

這些大體積混凝土結構，由外荷載引起裂縫的可能性較小，而由于水泥水化過程中釋放的水化熱引起的溫度變化和混凝土收縮，是其產生裂縫的主要因素。這些裂縫往往給工程帶來不同程度的危害，因此控制溫度應力和溫度變形裂縫，是大體積混凝土結構施工中的一個難點。在這種基礎中應采用低強度等級的內摻微膨脹劑的補償收縮混凝土。優化混凝土配合比設計，控制原材料的質量，選擇低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥，降低入模溫度，加強隔熱、保溫和養護措施，以實現控制大體積混凝土裂縫的產生。

我在這幾年的設計工作中，遇到的大體積混凝土基礎也比較多。下面就我所設計過的一例大體積混凝土基礎工程作以簡單分析，提供和大家交流提高。

一、工程概況

本工程是一座單層工業廠房，局部二層，建筑高度13.40m，廠房內包括一大型設備基礎，總建筑面積一千余平方米，結構型式為框架結構。本工程框架柱部分基礎采用振動沉管灌注樁基，獨立基礎，承臺設計底標高-2.1米，基礎底板厚度為1000，分兩臺。本工程大型設備基礎采用大體積混凝土基礎結合振動沉管灌注樁基。采用C30防滲混凝土，抗滲等級為S6，整個基礎大體積混凝土基礎的混凝土量約為1000立方米。計劃大體積混凝土基礎混凝土澆灌時間為一個日歷天數。

二、施工準備工作

大體積混凝土對施工技術要求較高，特別是在施工中要防止混凝土因水泥水化熱引起的溫度差產生溫度應力裂縫。因此需要從材料選擇上、技術措施等有關環節進行充分準備，從而保證基礎底板大體積混凝土順利施工。

(一)材料選擇

1．水泥：考慮普通水泥水化熱較高，特別是應用到大體積混凝土中，大量水泥水化熱不易散發，在混凝土內部溫度過高，與混凝土表面產生較大的溫度差，混凝土內部產生壓應力。表面產生拉應力。

2．粗骨料：采用砂石，粒徑5～30mm，含泥量不大于1。選用粒徑較大、級配良好的石子配制的混凝土，和易性較好，抗壓強度較高。

3．細骨料：采用中砂，平均粒徑大于0.5mm，含水量接近最優值。選用平均粒徑較大的中、粗砂拌制的混凝土比采用細砂拌制的混凝土可減少用水量10％左右，同時相應減少水泥用量，使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升，并可減少混凝土收縮。

4．粉煤灰：由于混凝土的澆筑方式為泵送，為了改善混凝土的和易性便于泵送，考慮摻加適量的粉煤灰。

5．外加劑：設計無具體要求，可由施工方根據當地施工成熟經驗確定。混凝土中適當添加減水劑，能降低水化熱峰值，對混凝土收縮有一定補償功能，可提高混凝土的抗裂性。

(二)混凝土配合比

1．混凝土采用攪拌站供應的商品混凝土，要求混凝土攪拌站根據現場提出的技術要求，提前做好混凝土試配。

2．混凝土配合比應通過提高試配確定。

3．粉煤灰采用外摻法時僅在砂料中扣除同體積的砂量。另外應考慮到水泥的供應情況，以滿足施工的要求。

(三)現場準備工作

1．基礎底板鋼筋及柱、墻插筋應分段盡快施工完畢，并進行隱蔽工程驗收。

2．基礎底板上的地坑、積水坑采用組合鋼模板支模，不合模數部位采用木模板支模。

3．將基礎底板上表面標高抄測在柱、墻鋼筋上，并作明顯標記，供澆筑混凝土時找平用。

4．澆筑混凝土時預埋的測溫管及保溫隨時需要的塑料薄膜、草席等應提前準備好。

5．施工方應與甲方聯系好施工用電，以保證混凝土澆筑時照明使用。

三、大體積混凝土溫度和溫度應力計算

按照設計要求，對基礎底板混凝土進行溫度檢測；基礎底板混凝土中部中心點溫升高峰值，該溫升值一般略小于絕熱溫升值。通常在混凝土澆筑后兩三天時產生，以后趨于穩定，并且開始逐步降溫。規范規定，對大體積混凝土養護，應根據氣候條件采取控溫措施，并按需要測定澆筑后的混凝土表面和內部溫度，將溫差控制在設計要求的范圍內；當設計無具體要求時，溫差不宜超過25度。本工程設計無具體要求，即按規范執行。

四、大體積混凝土施工

(一)澆筑順序

由于基礎底板尺寸不大，底板厚度均為500mm，因此基礎底板為，個自然施工段。混凝土的澆筑順序由A至E軸方向從1到27軸向后澆灌。基礎底板外側四周砌筑240厚磚墻，然后水泥砂漿找平層，采用逆作涂膜防水。

(二)鋼筋

鋼筋加工在現場鋼筋場進行，暗梁主筋采用閃光對焊連接，底板鋼筋采用冷搭接。基礎底板鋼筋施工完畢進行柱、墻插筋施工，柱、墻插筋應保證位置準確。基礎底板鋼筋及柱、墻插筋施工完畢，組織一次隱蔽工程驗收，合格后方可澆筑混凝土。

(三)現場澆筑混凝土

1．混凝土采用商品混凝土，用混凝土運輸車運到現場，采用2臺混凝土輸送泵澆筑。

2．混凝土澆筑時應采用“分區定點、一個坡度、循序推進、一次到頂”的澆筑工藝。澆筑時先在一個部位進行，直至達到設計標高，混凝土形成扇形向前流動，然后在其坡面上連續澆筑，循序推進。

3．混凝土澆筑時在每臺泵車的出灰口處配置3～4臺振搗器，2臺振搗器主要負責下部斜坡流淌處振搗密實，另外1～2臺振搗器主要負責頂部混凝土振搗。

4．為了防止出現表層鋼筋上部的混凝土細小裂縫，在混凝土初凝前和混凝土預沉后采取二次抹面壓實措施。

5．現場按每澆筑100方制作3組試塊，1組壓7d強度；1組壓28d強度歸技術檔案資料用；1組作14d強度備用。

6．防水混凝土抗滲試塊按規范規定每單位工程不得少于2組。考慮本工程不太大，按規定取2組防水混凝土抗滲試塊。

(四)混凝土測溫

1．基礎底板混凝土澆筑時應沒專人配合預埋測溫管。測溫管的長度分為兩種規格，測溫點按現行規范布置。

2．配備專職測溫人員，按兩班考慮。對測溫人員要進行培訓和技術交底。測溫人員要認真負責，按時按孔測溫，不得遺漏或弄虛作假。測溫記錄要填寫清楚、整潔，換班時進行交底。

3．測溫工作應連續進行，每測一次，持續測溫及混凝土強度達到時間，并經技術部門同意后方可停止測溫。

(五)混凝土養護

1．混凝土澆筑及二次抹面壓實后應立即覆蓋保溫，先在混凝土表面覆蓋二層草席，然后在上面覆一層塑料薄膜。

2．新澆筑的混凝土水化速度比較快，蓋上塑料薄膜后可進行保溫保養，防止混凝土表面因脫水而產生干縮裂縫，同時可避免草席因吸水受潮而降低保溫性能。

3．柱、墻插筋部位是保溫的難點，要特別注意蓋嚴，防止造成溫差較大或受凍。

4．停止測溫的部位經技術部門和項目技術負責人同意后。可將保溫層及塑料薄膜逐層掀掉，使混凝土散熱。

五、主要管理措施

1．拌制混凝土的原材料均需進行檢驗，合格后方可使用。同時要注意各項原材料的溫度，以保證混凝土的入模溫度與理論計算基本相近。

2．在混凝土攪拌站設專人摻入外加劑，摻量要準確。

3．施工現場對商品混凝土要逐車進行檢查，測定混凝土的坍落度和溫度，檢查混凝土量是否相符。

4．混凝土澆筑應連續進行，控制好澆筑順序，間歇時間不得超過混凝土初凝時間。

5．試驗部門設專人負責測溫及保養的管理工作，發現問題應及時向項目技術負責人匯報。

6．澆筑混凝土前應將基槽內的雜物清理干凈。

7．加強混凝土試塊制作及養護的管理，試塊拆模后及時編號并送入標養室進行養護。

作者簡介：趙炳藺(1980-)，男，吉林人，中國城市建設研究院山東分院助理工程師，研究方向：市政工程土建結構設計；霍建剛(1978-)，男，陜西富縣人。山東電力工程咨詢院助理工程師，研究方向：電力工程土建結構設計。