高溫高濕條件下的大體積混凝土底板施工技術

上海中環投資開發集團有限公司 上海 200060

1 工程概況

海口中環國際廣場項目位于海口市濱海大道南側，國貿三橫路東側，位于海口市中心繁華地段。項目建筑面積約100 000 m2，高度153 m，地上39 層、地下3 層。項目底板南北長101.6 m、東西寬84.6 m，基坑面積約8 200 m2。底板厚度：主樓區域為2.2 m，局部電梯深坑區厚度為5.4 m，裙房部分底板厚度為1.2 m，混凝土總方量約16 000 m3。混凝土強度等級為C35，抗滲等級P10。根據結構特點，底板由后澆帶分為3 個區塊，后澆帶寬800 mm，總長約120 m，項目效果圖及底板分區如圖1與圖2所示。

圖1 項目效果圖

2 底板工程難點分析

（a）底板施工的自然環境以及氣候環境。海口地區位于我國最南端，屬于熱帶板塊的地段，是典型的夏熱冬暖氣候類型，根據氣象資料，每年的5～10月都可以是高溫天氣，平均氣溫能達到30 °C，太陽直射溫度更可以高達45 °C～50 °C，相對濕度可以達到85%，如何在這種典型的高溫高濕環境下進行大體積底板施工是必須要面對的一個難題[1]。

圖2 底板分區示意

（b）原材料供應以及交通管制問題。由于海口處于海島地區，區內的攪拌站無論從數量上還是規模上都和北京、上海、廣州等大城市無法比擬，且項目地處海口市中心地段，當地交警對土方車以及混凝土攪拌車都有著嚴格的交通管制，如何確保原材料混凝土的及時、連續供應也是必須要解決的問題。

（c）原設計考慮大底板應該有足夠的剛度調平能力，因此在整個大底板區域內按照8 100 mm的柱距在2 個方向都布置了暗梁，暗梁截面尺寸800 mm×1 200 mm或者800 mm×2 200 mm，在柱子和暗梁的節點處鋼筋交叉密集，澆筑混凝土時必須考慮此處混凝土的澆搗。

（d）為了保證主樓、裙樓底板良好的受力性能，設計院要求一次性連續澆筑，需要按照后澆帶的位置將整體底板分為3 個區域，需要合理確定泵車布置、澆筑線路、施工順序。

（e）由于底板體積大，局部最大厚度為5.4 m，混凝土水化熱大、溫升高，易出現溫度裂縫，必須要及時監測溫度，一旦發現溫度超過報警值，需要采取降低入模溫度、保護膜養護等措施，防止裂縫出現。

（f）由于后澆帶按照設計要求需要待首層樓板澆筑好1 個月后才可以澆筑，因為后澆帶的防水尤為重要，為此特別考慮了后澆帶節點，具體見圖3所示。

圖3 電梯底坑及后澆帶防水節點

3 混凝土材料準備

（a）要求混凝土泵站選用優秀品牌水泥，且強調必須為同一加工廠同一批次的水泥。為了降低水化熱，選擇42.5級礦渣硅酸鹽水泥。

（b）由于海口地區海沙多、河沙少，但是海沙是嚴禁在大底板混凝土中使用的，為此要求泵站從海口周邊縣市選擇優秀的河沙，并且要求含泥量較低的中粗砂，細度模數為2.5～3.2，含泥量小于1%。

（c）由于海口地區長期多使用淺層火山巖石子，此種石子空隙大，抗壓強度低，膨脹系數高，不適合用在大底板粗骨料選用，因此選用了粒徑在20～25 mm的青圓石。

（d）底板外墻頂板等均采用高效膨脹抗裂防水劑UEA， 在普通區域按照8%添加，在后澆帶區域按照10%添加[2]。

（e）摻入一定量的粉煤灰，以替代部分水泥用量，推遲混凝土強度的增長，從而減少水泥水化熱的不利影響。

（f）混凝土的水灰比在0.5左右，砂率在35%～45%，灰砂比為1∶2～1∶2.5，混凝土坍落度控制在（160±20）mm。

（g）經過甲方多次協調和泵站實驗，最終確定混凝土配合比為水∶水泥∶砂∶石∶粉煤灰∶減水劑∶外加劑=185∶350∶718∶1 029∶80∶11∶40。

4 混凝土熱工計算

4.1 混凝土絕熱溫升計算[6-8]

4.1.1 混凝土最大絕熱溫升

根據廠家提供參數，經計算，42.5礦渣水泥28 d水化熱可以控制在334 kJ/kg。

4.1.2 混凝土中心最高溫度

計算第3天的最高溫60.85 °C。

4.2 混凝土表面保溫材料厚度驗算

由于海口地區氣候特點晝夜溫差較大，為防止混凝土產生收縮裂縫，本工程混凝土保溫養護方法為先鋪1 層塑料薄膜（厚1 mm），上面鋪一層麻袋（厚30 mm）的保溫養護方法。

經計算可知，混凝土中心最高溫度與表面溫度之差12.14 K＜25 K，故滿足要求。據此預測按照此配合比以及保溫養護措施，應該能夠避免溫度裂縫的產生。

4.3 混凝土累計拉應力計算

通過計算混凝土主拉應力可以預測混凝土的溫度以及收縮裂縫是否能夠產生，假如累計主拉應力大于設計值，則應該采取措施。

由計算結果可知，累計拉應力在有一定安全儲備的情況下依然大于混凝土拉應力的設計值，因此可以推測出本工程底板可能不會產生貫穿裂縫，結構安全。

5 設備配置

由于地處市中心，必須詳細計算所需泵車和運輸車的數量、來回路線才能保證混凝土的連續澆筑。根據施工現場實際情況，初步擬定采用6 臺混凝土汽車泵，基本在48 h內完成整個底板澆筑。

另外，根據計算可知，每臺泵車需要配備5.17 輛，6 臺泵車合計需要配備32 輛量運輸車。為確保連續澆筑，增加安全儲備，現場多配1 臺泵車、2 臺運輸車備用。

6 溫度監控及施工方案

6.1 溫度監控

本工程底板板厚1.2 m、2.2 m，電梯井局部板厚5.4 m左右，屬厚大體積混凝土。為有效監控內部溫度變化，特別是厚超過2 m的部位，擬對混凝土進行內部測溫，為混凝土養護措施的落實提供可靠的依據。

6.1.1 測溫點布置

總共設置4 條測溫軸線，共16 個測溫點，具體分布見圖4所示。在進行混凝土澆筑前，在基礎底板設置16 個測溫點， 每個測溫點由3 個測溫孔組成。所有測溫點埋設時與鋼筋綁扎牢固，并對其保護。

6.1.2 測溫點測溫

測溫點測溫讀數持續12 d，澆灌完畢的混凝土在2 h后開始試測，連續2 d每2 h進行1次，以后4 d每4 h進行1次，以后6 d每8 h進行測試，并做詳細記錄。通過實際測溫可以看出，混凝土中心絕熱溫升在第3天達到峰值，但是里表溫差小于25 K，這與理論計算的結果是一致的，也說明降低水化熱和混凝土保溫養護的措施卓有成效。

6.1.3 溫度控制

為控制好混凝土內部溫度與表面溫度之差不超過25 K，施工中主要采取如下措施：

（a）為了防止混凝土表面散熱過快，避免內、外溫差過大而產生裂縫，混凝土終凝后，立即進行保溫保濕養護；

（b）養護時間根據測溫情況進行控制，當混凝土表面溫度與大氣溫度基本相同時，約4～5 d后，撤掉保溫養護，改為澆水養護，澆水養護時間不得少于14 d；

（c）保溫保濕養護措施：先鋪1 層塑料薄膜，上面鋪2 層麻袋（或草簾子），然后根據測溫情況來決定是否加蓋麻袋（或草簾子）。

6.2 施工方案

6.2.1 混凝土澆筑組織[3-5]

本工程的澆筑順序根據后澆帶的設置劃分為A、B、C這3 個區域，其中A區和B區面積較小，各配置1 臺覆蓋面積為45 m2的汽車泵，C區面積較大，配置4 臺覆蓋面積為45 m2的汽車泵。每1 臺汽車泵配備8 人的澆筑小分隊，其中A區澆筑由北向南推進，B區澆筑由北向南推進，A區和B區近乎在中軸線區相遇；C區的北側的棧橋區域的2 臺汽車泵從北向南推進，南側施工通道上的2 臺汽車泵從南向北推進，最終2 組在對稱軸處相遇。基礎底板混凝土澆筑順序圖如圖4所示。

6.2.2 混凝土澆筑方法及技術措施

本工程底板混凝土的澆筑采用分層、推移式連續澆筑。分層的厚度1 200 mm部分分3層澆筑，每層厚約400 mm；厚2 200 mm部分分為4 層，分層厚度約550 mm。振搗采用斜坡式分層振搗，斜面由泵送混凝土自然流淌而成，坡度控制在1∶3 左右，振搗工作從澆筑層的底層開始逐漸上移，以保證分層混凝土間的施工質量。在電梯地坑部分，考慮泵送混凝土坍落度大，當混凝土澆筑至電梯井坑相鄰軸跨時，電梯深坑底板混凝土先下料澆筑（圖5）。

圖4 測溫點布置及澆筑順序

圖5 澆筑現場

7 結語

本項目大底板結構通過精心準備和計算組織最終取得了良好的社會效益和經濟效益，基礎工程被評為海南省綠島杯優質結構獎。該項目的實踐，為公司在海島地區、高溫高濕氣候環境下施工大體積混凝土積累了經驗，鍛煉了隊伍，不論是施工組織能力還是技術管理能力都有了很大的提高和進步，為公司以后類似項目的實施提供了技術儲備和人才儲備。