高層建筑筏板基礎大體積混凝土施工技術探析

楊慶江

貴州建工集團第十建筑工程有限公司 貴州 貴陽 550000

引言

大體積混凝土的施工難度較大，為確保質量，在施工前需要做好施工部署工作，然后從混凝土配合比、澆筑、溫度測算與養護等方面進行方案優選和實驗。建筑工程中的筏板基礎一般屬于大體積混凝土工程，出現裂縫的概率較高，需采取更嚴格的施工措施。本文將針對筏板基礎大體積混凝土施工技術進行分析，歸納確保其施工質量的施工要點。

1 筏板基礎大體積混凝土施工技術概述

大體積混凝土，其簡單來說是指的最小斷面尺寸在1m以上的混凝土結構。因為大體積混凝土的尺寸過大，所以必須應用相應技術措施來對其溫度差值進行有效處理。通過合理解決溫度應力，來有效控制其裂縫。大體積混凝土施工有著結構體積普遍較大與整體要求較高這兩特點。通常情況下，澆筑后的混凝土會產生十分巨大的水熱化，這些熱量積聚在混凝土內部難以往外發散，因此導致混凝土內部和外部的溫差過大，由此出現溫度應力，進而使混凝土結構體積增大。因為大體積混凝土一般適用于高層建筑等大型建設工程項目，因而在施工中最好不預留施工縫隙，而應依照施工整體要求來對混凝土開展連續澆筑。

混凝土結構體積過大會由于溫度應力的影響導致結構出現裂縫，影響工程整體質量。實際施工中，要從混凝土的原料采購、配合比設計、選擇添加劑、混凝土攪拌及澆筑等各環節加強技術控制，并準確計算混凝土的溫度及應力，在此基礎上制定溫控策略。同時，統籌安排混凝土材料的運輸工作，選擇合理的運輸工具，保證混凝土澆筑的連續性。最后，組織專業技術人員進行混凝土的澆筑、振搗，澆筑與振搗環節也是保證混凝土結構施工質量的關鍵環節；完成澆筑與振搗后要及時進行溫度測試、保溫處理，并做好混凝土構件的養護工作[1]。

2 高層建筑筏板基礎大體積混凝土施工部署

施工單位在進行大體積混凝土施工前，需要認真撰寫專項施工方案，合理組織安排施工工序，做好相關部署工作。大致包括以下方面：

2.1 施工進度計劃和澆筑區域劃分

大體積混凝土澆筑之前需完成基礎墊層鋪設、鋼筋綁扎、模板支設等施工工序，并完成施工技術交底。通常情況下，高層建筑大體積混凝土需要日夜連續施工，每個塊體澆筑要花費1～2天。大體積混凝土通常采用分塊分段澆筑。澆筑部位劃分依照下列原則。

其一，基礎中荷載較大、受力集中的部位采取分界澆筑；其二，就建筑結構設計明顯分界處做好澆筑分區，如裙樓和主樓基礎交接部位、電梯井和基礎底板交接部位以及后澆帶、沉降縫等分隔帶部位；其三，確保混凝土施工現場人員機械安排合理、施工現場交通順暢、施工高效的原則進行澆筑分區。

2.2 人員、材料、機械合理安排

2.2.1 機械設備和材料準備。混凝土澆筑常用機械設備為混凝土汽車輸送泵、混凝土地泵；混凝土輸送使用機械設備為混凝土運輸車；混凝土振搗成型使用設備為插入式振搗棒、平板振動器；場地排水使用抽水泵。

大體積混凝土使用需要的材料排除混凝土之外，還包括了保溫養護材料，例如塑料薄膜、棉氈等；溫度測控材料，例如溫度計、鋼管等；后澆帶材料，例如鋼絲網、鋼筋等；還有一些澆筑設施要用的材料。高層建筑大體積混凝土在施工前應當列出主要機械設備與材料清單，涵蓋數量和型號等，并放置在規定路線和地點。

2.2.2 施工人員安排。在澆筑混凝土之前，需要依照施工進度要求來對相關工序和工作臺班進行安排，明確現場各施工技術人員的職責，并依照施工工序來施工。現場項目經理應全面承擔起承包工程的質量和服務；技術負責人則主要對工程技術、質量管理負責；項目施工人員主要參考國家施工規范、標準與公司程序文件和作業指導書來組織施工。筏板基礎施工過程中的模板支設、鋼筋制作連接等工序操作要由專業施工人員來負責，施工人員包括土工、混凝土、鋼筋工等九種專業類別。有關機械操作人員都需持證上崗，沒有獲得項目部許可，不得隨意更換施工人員[2]。

3 實例分析高層建筑筏板基礎大體積混凝土施工技術要點

某項目總建筑面積約21.76萬m2，其中塔樓建筑面積約12.28萬m2，地下3層，地上46層，結構高度195.45m，采用鋼管混凝土柱、鋼框架-鋼筋混凝土核心筒。塔樓基礎采用筏板形式，混凝土總澆筑量約為16000m3，筏板基礎的混凝土強度等級為C45（60d標養抗壓強度），抗滲等級為P10。

3.1 混凝土配置

3.1.1 原材料選擇。水泥：水泥強度等級的選擇應該適應混凝土的設計強度，可以采用42.5P.O水泥，該水泥具有良好的與外加劑及摻和料的適應性。并且，為減少水化熱溫升，應優先選擇水化熱較小水泥；粗骨料：采用5～25mm的碎石材料與5～31.5mm卵石進行復配混合，以達到在施工過程中確保滿足5～31.5mm的連續級配要求，而且含泥量控制在0.8%以下；細骨料：選用細度模數＞2.3的混合砂，含泥量≤1.5%；外摻料：選用Ⅱ級粉煤灰和S95級粒化高爐礦渣粉；減水劑：選用聚羧酸系列高性能減水劑；抗裂劑：選擇SY-T增強密實抗裂劑；水：選用飲用自來水，嚴格控制其用量不大于175kg/m3。

3.1.2 配合比。經近100余組試配試驗，在對混凝土的各種性能和指標都達到了施工要求和標準條件后，最終確定了塔樓基礎筏板大體積混凝土C45P10的配合比。材料名稱規格及配合比用量如下：水：158kg/m3、水泥：250kg/m3、中砂：693kg/m3、5～31.5卵石：332kg/m3、5～25碎石：776kg/m3、Ⅱ級粉煤灰：90kg/m3、S95級礦渣粉：90kg/m3、SY-T抗裂劑：35kg/m3、高性能減水劑：10.7kg/m3。

根據配合比，按照國標要求制作、標準養護C45P10試件并進行試驗，表明研發的混凝土入泵坍落度為180±20mm，初凝時間為8～10h，能夠滿足60d抗壓強度和抗滲要求以及施工過程中的泵送和現場澆筑要求。具體為：混凝土強度等級達到C45（60d標養強度評定）；抗滲等級達到P10；泵管直徑D=125mm時，泵送混凝土的坍落度為180±20mm；拌合物溫度低于20℃，現場初凝時間為6±2h，終凝時間為12±2h；試配混凝土水膠比=0.40，膠材總量430kg/m3，表觀密度=2400±50/m3。

3.2 入模溫度控制

為了合理降低混凝土的填充溫度，要對其進行溫度控制。合理降低原材料的溫度，混凝土在機器處理中就要進行溫度調節。在夏季要做好防曬處理，避免陽光直射，可以利用水霧噴入或者利用水沖洗等方式進行降溫處理。在進行混凝土的攪拌處理中也可以通過添加冰塊的方式進行降溫處理。同時，控制混凝土裝車、運輸、下料的停滯時間，保證連續、均勻供應混凝土，運輸車間隔時間≤20min且經常灑水降溫，避免混凝土入模溫度升高。

3.3 混凝土澆筑

對經過分析比較論證，該項目筏板基礎混凝土采用“由南向北、斜向分層、薄層澆筑、一次到底”連續澆筑施工方法，即混凝土由大斜面分層下料，分批振搗，每批厚度控制在500mm左右。在第一次振搗完成20～30min后，再進行第二次復振，以便使混凝土能夠充分散熱。同時采用“分段定點、一個坡度、薄層澆筑、循序推進、一次到頂”的澆筑方法來避免出現施工冷縫。3m厚筏板基礎以及電梯基坑附近，由于筏板厚度過大，故采取人工作業的方式利用振搗器在中層鋼筋處進行振搗作業，以確保混凝土的澆筑和振搗質量。另外，為預防預埋管件部位和表層鋼筋上部混凝土出現裂縫，要及時采取抹壓來進行消除。基礎底板的混凝土做二次抹面，第一次伴隨振搗抹面，然后在表面部分水分尚未干透的時候馬上做二次抹面，并在將塑料薄膜覆蓋其上，以免表面水分快速蒸發而出現干縮裂縫。

3.4 混凝土動態養護

在混凝土澆筑完成后，對混凝土進行摸壓平整并在混凝土上覆蓋保溫膜，隨后在混凝土上覆蓋50mmXPS的擠塑板，最后在混凝土上覆蓋一層棉氈，并要保持棉氈濕潤。同時，在筏板西側3m厚側壁處搭建防護棚進行溫度保護，形成隔離保溫。混凝土終凝前在壓光后表面用鐵抹子反復壓實，先用塑料薄膜覆蓋，保持塑料薄膜內存有凝結水，再覆XPS擠塑板。塑料薄膜之間相互搭接200mm，以減少水分的散發。對于電梯井口位置，混凝土施工澆筑完混凝土成達到一定強度后要進行注水操作，深度300mm。同時，為防止冷空氣進入，要將坑口封閉。電梯井坑內側模一周后方可拆除，閉合坑口，直至保溫階段結束。在施工過程中，如果混凝土澆筑完成后遇到強降雨天氣，則在三天內就應該增加覆蓋物，防止水的溫度使混凝土筏板降溫[3]。

4 混凝土溫度監測

4.1 溫度和應力計算

在高層建筑筏板基礎大體積混凝土施工開始前，需計算好一些數據，如此能更好確定混凝土溫度有關控制指標。其具體包括了混凝土澆筑溫度、溫度應力、收縮應力，完成好溫度和應力計算工作，能夠提供給筏板基礎大體積混凝土溫度控制以理論根據。

4.2 混凝土溫度監測位置

在本次施工中，對混凝土的溫度變化和溫度變形采用無應力計和應變傳感器進行了實時監測，以掌握混凝土中的溫度與變形的實時變化及分布，指導混凝土的動態養護。在布置測溫點時，要根據澆筑平面位置和先后順序進行優化布置。經過有限元計算和分析以及對溫度場的判定，本次混凝土澆筑施工時，在不同混凝土厚度筏板承臺上共布置了12個測溫孔。在測試孔的設置上，主要分為上、中、下三個測試點，分別監測混凝土表面、內部和底部的溫度變化。傳感器的設置主要分5個方向，分別為0°、45°、90°、135°和豎直方向。

4.3 混凝土溫度監測及分析

在進行混凝土溫度監測時發現，混凝土內部溫度變換相對較慢，其最快為5℃/h。降溫相對升溫更慢，最快3～4℃/d。因此在實時監測時，數據采集為30秒采集一次，并上傳至計算機，同時與有限元分析結果進行對比，判定混凝土中的實時溫度變化和應力變化，實時調整混凝土的動態養護方案。如果監測的時候發覺混凝土里表溫差存在問題，要馬上反應進行調整，以避免出現混凝土裂縫問題。

5 結束語

綜上所述，高層建筑筏板基礎超厚大體積混凝土施工中，需合理選用原材料，優化配合比設計，采用科學的澆筑及振搗方法，合理設置降低混凝土內部溫度的措施，嚴格管理施工，加強溫度監測，精心養護，全面順利完成施工工作。工程檢驗合格，經時效檢查超厚大體積混凝土并未出現有害裂縫，且混凝土內外溫差很好地控制在25℃以內，工程質量得到有效保證。