超高層房建項目底板大體積混凝土施工技術(shù)分析

申丑兵 湖南湘江新區(qū)管理委員會工程師

1 工程概況

某超高層房建項目是集辦公、商業(yè)、購物、休閑娛樂于一體的大型高端綜合體，東區(qū)建筑面積約350 000 m2，其中T1塔樓層數(shù)64 層，建筑高度296.9 m，底板最大厚度為9.8 m；T2 塔樓層數(shù)為52 層，建筑高度為225.9 m，底板最大厚度為8.0 m。底板大體積混凝土具體情況詳見表1。

表1 底板大體積混凝土具體情況表

2 原材料與配合比設(shè)計

2.1 原材料要求

2.1.1 水泥

宜選擇活性較高、流變性能較好、質(zhì)量穩(wěn)定的中低熱硅酸鹽水泥，初凝時間不小于45 min，終凝時間小于10 h，各項指標均符合《通用硅酸鹽水泥》（GB 175—2007）的相關(guān)要求。

2.1.2 砂

宜選擇細度模數(shù)為2.5 ～3.0、含泥量＜2.0%、吸水率≤2.5%的河砂（中砂），各項指標均符合《建設(shè)用砂》（GB/T 14684—2011）的相關(guān)要求。

2.1.3 石

宜選擇粒徑為5 ～31.5 mm、含泥量＜1.0%、泥塊含量＜0.5%的碎石，各項指標均符合《建設(shè)用卵石、碎石》（GB/T 14685—2011）的相關(guān)要求。

2.1.4 外加劑

宜選擇高效減水劑，適當摻加緩凝劑，減緩水化熱放熱速度，堿含量、氯離子含量等各項指標均符合《混凝土外加劑》（GB 8076—2008）的相關(guān)要求。

2.1.5 水

混凝土拌合用水應(yīng)符合《混凝土用水標準》（JGJ 63—2006）的相關(guān)要求。

2.2 配合比設(shè)計

施工前，項目部提前與混凝土供應(yīng)商溝通，要求攪拌站按照《大體積混凝土施工標準》（GB 50496—2018）的有關(guān)規(guī)定對大體積混凝土進行配合比設(shè)計和試配[1]。

具體要求為：第一，選擇優(yōu)質(zhì)的粉煤灰，在保證工作性及強度的前提下，控制礦粉的摻量少于粉煤灰摻量，充分發(fā)揮粉煤灰減縮、保水功能；第二，考慮到深大基坑抽排水難度較大的問題，在設(shè)計配合比時，通過采取添加高性能聚羧酸減水劑方式，減少大體積混凝土的泌水現(xiàn)象；第三，攪拌站經(jīng)過多次試配，最終確定底板大體積混凝土C40P10 的配合比為水泥294 kg/m3、砂648 kg/m3、石1 163 kg/m3、 水175 kg/m3、 粉 煤灰54 kg/m3、礦粉30 kg/m3、膨脹劑為53.2 kg/m3、聚羧酸減水劑4.6 kg/m3。

3 供料能力測算

3.1 生產(chǎn)能力測算

經(jīng)測算該項目每小時最大混凝土澆筑量240 m3。現(xiàn)場查驗，攪拌站現(xiàn)有4條3 m3完好生產(chǎn)線，每罐混凝土攪拌總用時約2.5 min，每小時產(chǎn)量為288 m3，故該攪拌站的生產(chǎn)能力能夠滿足本工程大體積混凝土施工需求。

3.2 運輸能力測算

通過線路踏勘，從攪拌站至本工程車程約15 min，考慮車流高峰期及突發(fā)情況，運輸能力按車程25 min 計算，單臺罐車周期用時估算為送料25 min、卸車10 min、回程25 min、裝車10 min，共計70 min。據(jù)此計算，一臺車考慮7 h周轉(zhuǎn)6 趟，罐車運載量為12 m3。故單臺地泵（輸運能力按40 m3/h 計算）需投入的罐車數(shù)量為3.9 臺，取4 臺。混凝土運輸罐車數(shù)最大為24 臺。

4 施工與養(yǎng)護

4.1 施工準備

4.1.1 材料準備

混凝土，應(yīng)提前3 d 到攪拌站檢查備料情況及外加劑、摻和料準備情況。養(yǎng)護材料，應(yīng)準備薄膜、麻袋、草袋、棉被若干。

4.1.2 設(shè)備、工具準備

設(shè)備有塔吊、地泵、汽車泵、振動電機、振動棒、磨光機、碘鎢燈、柴油發(fā)電機、潛水泵、虹吸泵、常規(guī)澆筑手持工具（鐵抹子、鐵鏟、灰鋤）、常規(guī)試驗工具（混凝土坍落度筒、混凝土標養(yǎng)試模、抗?jié)B混凝土試模）及測溫設(shè)備等。

第一，事前明確施工負責人職責：全面負責本班混凝土澆筑；全權(quán)整體調(diào)度混凝土澆筑的人、材、機械設(shè)備；負責與甲方、監(jiān)理等單位的具體溝通。第二，事前明確基坑內(nèi)管理人員職責：落實基坑內(nèi)施工管理和操作人員的到崗情況；跟蹤混凝土振搗、養(yǎng)護的情況；負責監(jiān)控混凝土質(zhì)量，及時與攪拌站現(xiàn)場負責人取得聯(lián)系；記錄混凝土澆筑情況，及時和攪拌站、坑頂管理人員溝通，控制混凝土澆筑速度，同時做好尾料供應(yīng)的控制；與試驗員溝通，協(xié)調(diào)試塊制作及混凝土測溫、坍落度檢測事宜。第三，事前明確地泵管理人員職責：負責混凝土進場驗收，簽收混凝土收料單；組織混凝土運輸車的進場疏導(dǎo)；與攪拌站現(xiàn)場負責人進行調(diào)度溝通，確保現(xiàn)場材料供應(yīng)有序、不斷料。

4.1.4 交通組織

澆筑過程中，混凝土供應(yīng)商攪拌站需提供足夠多載運量為12 m3的混凝土攪拌車，保障澆筑作業(yè)能夠順利推進。項目部應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)場地的實際情況，提前與相關(guān)單位溝通，確保澆筑作業(yè)時項目的周邊道路可以作為臨時澆筑候車路線。項目工程部應(yīng)安排專人在現(xiàn)場指揮澆筑車輛，并及時與攪拌站值班人員進行聯(lián)系，確保混凝土澆筑過程連續(xù)、完整。

4.2 施工要點

4.2.1 混凝土澆筑方式

澆筑方式為單方向斜向分層推進式澆筑、雙向“跳倉法”同時進行施工，每次推進一層厚度約0.5 m 的混凝土。

4.2.2 混凝土振搗

振動棒從鋼筋網(wǎng)片上垂直下落與混凝土振搗，與混凝土表面成6°，振搗器插點均勻排列，采用由下往上的次序移動，不得由上往下振搗，以免浮漿覆蓋底層混凝土或流失。分層振搗時，在振搗上層混凝土時，應(yīng)插入下層內(nèi)50 mm左右，以消除兩層間的接縫。當混凝土表面出現(xiàn)泛漿、不再冒氣泡、不再顯著下沉現(xiàn)象時，說明已振搗密實[2]。

4.2.3 泌水處理

何良諸心跳起來，果然有戲，他想看到又最不想看到的戲，要開場了。何良諸跟隨趙集走到店門前，上馬路，卡車停在那里，兩人鉆進舵樓，車開了。

大流動性混凝土在澆筑、振搗過程中，如果采用泵送工藝的澆筑方式，將導(dǎo)致大量的自由水或結(jié)合水從混凝土中離析，出現(xiàn)泌水現(xiàn)象。泌水現(xiàn)象會使成形的混凝土表面產(chǎn)生砂紋，可采取以下方法進行處理。

（1）調(diào)整好混凝土配合比，控制水泥漿粘聚性和混凝土拌合物和易性，嚴格把關(guān)摻合料，嚴禁加水；（2）澆筑時將上涌的泌水和浮漿順混凝土坡面引流到坑洼面，通過抽水泵和虹吸泵將泌水排出；（3）控制振搗工藝，嚴禁工人過振混凝土和漏振混凝土[3]。

4.3 養(yǎng)護要點

第一，大體積混凝土設(shè)專人測溫、專人養(yǎng)護及監(jiān)測環(huán)境氣溫。第二，備好蓄熱養(yǎng)護材料，如塑料薄膜、草袋、麻袋、棉被等。第三，嚴格按照規(guī)范測量溫度，發(fā)現(xiàn)內(nèi)外溫差超過規(guī)范立即增加覆蓋物并通知技術(shù)負責人現(xiàn)場處理。第四，大體積混凝土澆筑完成后，應(yīng)及時覆蓋保溫材料（冬季尤為重要），防止混凝土表面因溫度驟降而出現(xiàn)裂縫。

5 溫控措施

由于大體積混凝土各個方向的尺寸較大，其內(nèi)部水泥水化熱無法及時消散，導(dǎo)致大體積混凝土的內(nèi)外溫差較大，由此產(chǎn)生較大溫度應(yīng)力引起大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。因此控制大體積混凝土質(zhì)量很大程度取決于溫控措施。該項目的具體溫控措施如下：第一，面層覆蓋塑料薄膜和麻布袋。塑料薄膜能防止混凝土水分快速蒸發(fā)，麻布袋具有保水、降溫作用。第二，選用中低熱水泥，所用水泥的3 d水化熱不大于240 kJ/kg，7 d 的水化熱不大于270 kJ/kg。 第三，冷卻循環(huán)水降溫，為防止大體積混凝土產(chǎn)生溫度應(yīng)力裂縫的質(zhì)量通病，本工程底板采用冷卻循環(huán)水溫控施工方法，具體做法如下。

大體積混凝土澆筑完成后，在底板上布置6 個直徑2 m、高2 m 的水塔，每兩個水塔附近布置一個加壓泵保證冷卻水管的流速，形成3 套冷卻水系統(tǒng)（總體布置BIM 效果詳見圖1）。每套冷卻水系統(tǒng)對應(yīng)一個進水孔和一個出水孔，水循環(huán)使用。其中冷卻水系統(tǒng)管線間距為3 m，冷卻水系統(tǒng)管線間距2 m。冷卻水管采用80 mm 外徑的鍍鋅鋼管，鋼管采用鋼筋固定，位置偏移應(yīng)小于1 cm（單套系統(tǒng)BIM 效果詳見圖2）。

圖1 冷卻水循環(huán)降溫系統(tǒng)總體布置BIM 效果圖

圖2 單套冷卻水循環(huán)降溫系統(tǒng)BIM 效果圖

一般情況下，大體積混凝土澆筑覆蓋冷卻水管10 h 左右（混凝土開始溫升時）開始啟用該套冷卻水循環(huán)降溫系統(tǒng)。持續(xù)監(jiān)測大體積混凝土的內(nèi)外溫差，當內(nèi)外溫差連續(xù)3 d 低于25 ℃時，可停止使用冷卻水循環(huán)降溫系統(tǒng)。冷卻水循環(huán)降溫系統(tǒng)停止后，采用與大體積混凝土配合比相同的水泥砂漿灌滿、灌實全部冷卻水循環(huán)降溫系統(tǒng)的冷卻水管[4]。

6 溫度監(jiān)測

6.1 內(nèi)外溫差要求

大體積混凝土內(nèi)外溫差需要控制在25 ℃以內(nèi)，超過25 ℃時，應(yīng)及時采取保溫措施或啟用冷卻水循環(huán)降溫系統(tǒng)，使大體積混凝土的內(nèi)外溫差不至于過大，以避免出現(xiàn)裂縫。

6.2 測溫點布置

結(jié)合該項目底板大體積混凝土的幾何特征選擇具有代表性的溫度監(jiān)測點，具體縱向測溫點布置原則如下。第一，底板大體積混凝土外表溫度監(jiān)測點在混凝土外表面以內(nèi)約50 mm 處布置；第二，底板大體積混凝土底表溫度監(jiān)測點在混凝土底表面以內(nèi)約50 mm 處布置；第三，縱向測溫點每間隔500 mm 布置一個[4]。

6.3 測溫注意事項

第一，測溫的主要監(jiān)測點為混凝土內(nèi)部溫度、外表溫度、底表溫度以及大氣溫度，并據(jù)此計算溫差。第二，底板采用混凝土測溫儀進行測量，澆筑混凝土前設(shè)專人配合預(yù)埋測溫線，每組測溫線至少有5 根（即不同長度的測溫線），在線的上端用膠帶做標記，便于區(qū)分深度。第三，提前制定測溫記錄表，配備專職測溫人員，按兩班考慮。測量前、換班前均需要對測溫人員進行技術(shù)交底，測溫人員要認真負責，測溫時應(yīng)按孔按時測溫，做到不遺漏。測溫記錄應(yīng)真實填寫，不能弄虛作假。第四，底板大體積混凝土終凝72 h 內(nèi)每2 h 測溫一次，72 ～168 h 每4 h 測溫一次，7 ～14 d每8 h 測溫一次，測溫至溫差穩(wěn)定時終止。第五，測溫過程中若發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部與表面溫差達到25 ℃及以上或其他異常情況，則應(yīng)及時通知項目總工，以便及時采取措施[5]。

7 質(zhì)量控制

施工前，技術(shù)總工組織項目管理人員、攪拌站管理人員、勞務(wù)班組成員召開施工討論會，利用BIM 模型對項目管理人員和勞務(wù)人員進行三維、可視化技術(shù)交底，使每一名作業(yè)人員均掌握底板大體積混凝土澆筑方案的技術(shù)要求和施工難點[6]。具體來說，應(yīng)做好以下工作。

第一，做好開盤鑒定工作，確保大體積混凝土質(zhì)量有保證。第二，提前對罐車的行駛路線和施工場地進行考察、規(guī)劃，安排專人指揮，明確責任及分工，在施工時嚴格按職責執(zhí)行，確保大體積混凝土澆筑不間斷。第三，施工過程中嚴禁加水，現(xiàn)場檢查混凝土出料時的坍落度，要求其坍落度為140 ～160 mm。第四,現(xiàn)場試驗員需要按照試驗計劃留置混凝土標養(yǎng)試塊和抗?jié)B試塊，在1 000 m3以內(nèi)時每100 m3制作1 組標養(yǎng)試塊，超過1 000 m3時每200 m3制作1 組標養(yǎng)試塊。每個區(qū)域留置1 組同條件試塊以及1 組抗?jié)B試塊。

8 結(jié)語

超高層建筑已經(jīng)十分普遍，因為樓層數(shù)非常高，對地基基礎(chǔ)的荷載能力要求也非常高，為了能夠滿足超高層建筑地基基礎(chǔ)的承載能力，施工人員通常選擇運用大體積混凝土。本文以某超高層底板大體積混凝土施工為例，簡要闡述了實時監(jiān)控底板大體積混凝土溫度的重要性及注意事項，對提高類似超高層工程建設(shè)項目底板大體積混凝土的施工質(zhì)量具有重要的意義。