超高層建筑基礎大體積混凝土技術研究及應用

王 鑫

(山西太鋼房地產開發有限公司，山西 太原 030008)

大體積混凝土結構主要是由于水泥水化熱引起的溫度變化應力產生收縮，混凝土裂縫較難以控制，施工技術要求相對較嚴格，需采用一系列措施防治，利用超高層建筑對大體積混凝土技術進行研究應用，優化施工技術，提高施工質量。

1 工程概況

某超高層建筑高度為176 m，總建筑面積為67 768 m2，地上部分建筑面積為58 018 m2,地下部分建筑面積為9 750 m2。地下2層，地上38層，總建筑高度為176 m。

結構類型為型鋼混凝土框架+核心筒結構，基礎為筏形基礎，基礎底板尺寸為45.7 m×48.7 m，基礎厚度為2.5 m，電梯部位基礎厚度達7 m(見圖1)，混凝土總方量約為5 200 m3。混凝土強度等級為C55，抗滲等級為P8。

2 施工部署

主樓筏板澆筑混凝土厚度為2.5 m，且受到密集樁基礎的約束，混凝土裂縫控制是混凝土施工的控制重點。

1)采用60 d強度指標進行配合比設計。

2)主樓筏板基礎以設計后澆帶位置為界，不留置施工縫，一次澆筑成型，采用斜面分層，薄層澆筑，循序推進，一次到頂的澆筑方法。分層厚度400 mm～500 mm。

3)受場地限制，采用3臺HBT60拖泵和1臺汽車泵平行分區域從北側向南側澆筑，備用1臺，同時2臺塔吊輔助配合吊運混凝土澆筑。

4)溫度監測采用無線測溫遠程數據傳輸系統，24 h實時監控測量。

5)分層澆筑厚度為400 mm～500 mm，分4個區(平面位置由西向東平行劃分為3個區，電梯井為1個區)(如圖2所示)由北向南平行推進澆筑，澆筑強度為80 m3/h～100 m3/h。計劃澆筑時間為52 h～65 h。

3 混凝土澆筑方案

3.1 混凝土配合比設計

在滿足設計對混凝土相關性能要求的前提下，為最大限度減少水泥用量，降低水化熱，混凝土配合比需滿足以下要求：

1)混凝土配合比按60 d強度指標進行設計。

2)水泥采用低水化熱的礦渣水泥。

3)優先采用Ⅰ級粉煤灰，不得低于Ⅱ級粉煤灰。

4)采用緩凝型高效減水劑。

5)坍落度：滿足到澆筑面不大于160 mm。

6)混凝土溫度要求：滿足入模溫度不大于30 ℃。

7)混凝土初凝時間不小于12 h。

3.2 原材料

原材的選擇滿足GB 50496—2009大體積混凝土施工規范的相關要求。最終選取原材如下：

1)水泥：采用吉港水泥有限公司生產的礦渣硅酸鹽水泥P.S.A42.5。

2)砂子：采用忻州豆羅砂，細度模數2.6，含泥量1.2%，屬中砂，質量合格。

3)石子：采用鎮城碎石，粒徑為5 mm～31.5 mm，質地堅硬，連續級配，不含雜質，質量合格。

4)粉煤灰：采用Ⅱ級粉煤灰。

5)礦粉：采用太鋼礦粉廠生產的S95級礦粉。

6)外加劑：采用太原鴻澤玉科技有限公司生產的MWL-1型緩凝高效減水劑，質量合格。

7)膨脹劑：采用北京宏遠建材廠生產的UEA，質量合格。

3.3 配合比

C55 P8混凝土配合比嚴格按照JGJ 55—2011普通混凝土配合比設計規范進行設計。配合比能夠滿足設計、施工工藝、工程質量要求，且經濟合理。

3.4 混凝土澆筑順序

混凝土采用斜面分層薄層澆筑法。

總體澆筑原則“縱向由底處向高處，平面從北向南澆筑”。

1)先采用汽車泵和地泵同時將北側電梯井處澆筑到2.5 m筏板底部位置。

2)待北側電梯井處澆筑到2.5 m筏板底部位置后，1區、2區、3區同時開始從北向南澆筑筏板基礎混凝土。

3)混凝土澆筑流淌至南側電梯井附近處，開始集中澆筑南側電梯井混凝土到2.5 m筏板底部位置。

4)電梯井處混凝土澆筑完后，繼續由北向南側澆筑混凝土，直到澆筑完成。

3.5 混凝土供應保障措施

3.5.1混凝土生產

商品混凝土攪拌站要保證混凝土原材料儲備充足，設備運轉正常。誠泰集團下屬的旭峰混凝土攪拌站現有兩條120 m3/h生產線和一條180 m3/h生產線，旭達混凝土攪拌站有兩條180 m3/h生產線。根據地理位置及原材料準備情況本次供應由旭峰攪拌站供應，若因停電等其他原因不能及時供應時由誠泰集團下屬的旭達攪拌站供應，確保混凝土供應的連續性。

3.5.2混凝土運輸

商品混凝土供應廠家混凝土運輸車輛供應。根據基礎底板工程施工期間，現場施工部署及運距，確保供應速度滿足施工要求。

3.6 混凝土澆筑施工工藝

3.6.1澆筑

1)澆筑前對混凝土坍落度、溫度進行檢測，要注意測量入模處的坍落度。

2)混凝土灌注落差不大于2 m，電梯井處應采取串桶澆筑。

3)注意觀察下料后混凝土流動的情況，必要時采用汽車泵補充混凝土，保證混凝土的均勻性。

4)分層厚度控制在40 cm～50 cm，在鋼筋或模板上做記號來控制澆筑厚度。

3.6.2振搗

1)根據混凝土泵送時自然形成的流淌斜坡度，在每條澆筑帶的澆搗面前、中、后布置3臺振動器，第1臺布置在混凝土卸料點，振搗人員負責出管混凝土的振搗，使之順利通過面層鋼筋流入底層；第2臺設置在混凝土斜面的中間部位，振搗人員負責斜面混凝土的密實；第3臺設置在坡腳及底層鋼筋處，因底層鋼筋間距較密，振搗手負責混凝土流入下層鋼筋底部，確保下層鋼筋混凝土的振搗密實。

2)振搗人員振搗方向為：下層垂直于澆筑方向自下而上，上層振搗自上而下，嚴格控制振動棒移動的距離、插入深度、振搗時間，避免各澆筑帶交接處的漏振。

3)搗固棒采用φ50長50 cm的型號。

4)搗固時間20 s左右，最大不超過30 s。采用“快插、慢拔、慢插、慢拔”的步驟。

5)搗固間距30 cm，離模板10 cm左右。搗固深度進入下層10 cm，搗固棒上要做好標記。

6)當局部區域的筏板澆筑到頂面后采用平板振搗器進行振搗。

4 大體積混凝土內部降溫措施

在混凝土中間部位利用鋼筋支架兼作降溫冷卻循環水管，利用主樓深井抽出的地下水作為冷卻水，通過循環水有效地帶走混凝土內部的水化熱量，降低混凝土芯部溫度，控制混凝土內部與表面溫差。

1)冷卻循環水管采用φ48的鋼管，單層單向布置在混凝土的中間部位。

2)每個進出水口均安裝閥門用于控制冷卻水流量，在混凝土澆搗之前，先對冷卻水管通水，檢查是否有滲水，對滲水部位進行處理，保證不漏水。

3)在不同部位的進出水管處預埋溫度傳感器，接在混凝土測溫儀上，與混凝土同步測溫，根據測得的混凝土溫度和進出水口的溫度，通過閥門對流量進行調節，防止降溫過快造成內部裂縫。

4)降溫結束后，將水管內積水排空，然后用摻加緩凝劑的純水泥漿通過壓力泵注入冷卻水管內，注滿后將水管兩頭封閉。

5)循環冷卻水流量控制要滿足混凝土降溫值在2 ℃/d，管道內水流處于紊流狀態。

5 混凝土養護措施

混凝土養護采用保濕溫控養護法，表面先覆蓋一層塑料薄膜，再覆蓋草簾子。根據計算，草簾子保溫層厚度0.2 m。

1)養護要設置專人負責，覆蓋的草袋應采用澆水保持濕潤。

2)混凝土保濕養護期至少持續14 d，要經常檢查塑料薄膜的完整情況，保持混凝土表面濕潤。

3)保溫覆蓋層的拆除應分層逐步進行，當混凝土的表面溫度與環境最大溫差小于20 ℃時，可全部拆除。

6 無線測溫技術應用

本工程采用無線測溫遠程數據傳輸系統，需要在混凝土內部埋置溫度測量元器件，能及時、準確、高效監測混凝土溫度，并設有預警報警功能。

6.1 測量點位的布置

按照大體積混凝土施工規范，溫度測量點位共10處，布置位置見圖2。

1)C1～C6每處在距上表面5 cm，65 cm,125 cm,185 cm,245 cm處布探頭，每處布置5個測溫探頭。

2)C7,C8,C10處每處在距上表面5 cm，75 cm,145 cm,205 cm,265 cm，325 cm，385 cm，445 cm，505 cm，565 cm，625 cm處布探頭，每處布置11個測溫探頭。

3)C9處在距上表面5 cm，65 cm,125 cm,185 cm,245 cm，305 cm，365 cm，425 cm，485 cm，545 cm，605 cm，665 cm，725 cm布置13個探頭。

4)另外在南北兩側各設1處測量大氣溫度的探頭。

6.2 測溫方法

1)采用2套無線測溫儀，每套能測32個點位。C1～C6處測溫點和大氣溫度測溫點用1套無線測溫儀，C7和C9處測溫點用另1套無線測溫儀。

2)電梯井處的測溫點留有1組備用，當測溫點位失效時，采用C8或C10處的測溫點。

3)測溫頻率：澆筑完成后每隔2 h進行一次測量。

7 結語

大體積混凝土施工綜合性要求較高，需提前進行合理的施工部署和澆筑方案的優化，過程中要科學采取有效控溫、降溫、保溫保濕等措施，監控到位、處置及時，大體積混凝土施工質量才能得到保證。