高層建筑筏板基礎大體積混凝土施工技術的應用

摘 要：在當今社會的快速發展和進步中，城市的高層建筑的數量逐漸增多，其顯著的特點在于土地使用面積較為節省，優于以往的低層建筑，已然成為城市風景中的耀眼點綴。高層建筑的施工質量尤為重要，而影響其質量的主要因素就是作為筏板基礎的大體積混凝土的施工。文章結合高層建筑工程實例，充分地分析筏板基礎大體積混凝土的施工技術，以期為同類研究提供參考。

關鍵詞：高層建筑；筏板基礎；大體積混凝土；施工技術

引言

在高層建筑工程的施工過程中，基于建筑上部構造荷載力大的情況，要求基礎承載力必須達到更高的標準，才能滿足建筑整體要求。因此，具有諸多優勢的筏板基礎形式得以廣泛應用。筏板基礎的優點體現在：減小單位面積的地基承載力，對其承載性能有所提高；鞏固了基礎的整體剛度，防止不均勻沉降地產生。需要強調的是：筏板基礎的使用中，施工的操作人員必須要有效控制大體積混凝土裂縫現象，對各種裂縫產生的原因進行了解和掌握，制定出有效的防裂對策后再進行施工，保證高層建筑建設過程中，筏板基礎大體積混凝土的實際施工質量得到有效提升。

一、高層建筑筏板基礎大體積混凝土施工技術

概述

（一）施工技術原理

建筑工程中大體積混凝土施工作業時，易受到多種因素的影響，特別是在溫度應力的作用下極易出現裂縫的現象。對此，要提前制定有效的對策，減少溫差效應的發生。工程負責人要對各個環節進行合理有效控制，比如對于混凝土的制作，所要關注的內容有：原材料購買、混合比例、添加劑選用、拌和和澆筑等。另外，要及時、精準地計算出混凝土的澆筑溫度和應力大小，據此來采取對溫度進行管控的措施。當混凝土的和易性滿足標準要求時，可以利用科學的管理方式來組織整體的施工，進一步提高筏板基礎的大體積混凝土的施工質量。

（二）施工技術流程

高層建筑中的筏板基礎大體積混凝土施工工藝復雜，因此，制定的技術流程必須嚴謹可靠，工程負責人在開始施工前一定要讓與工程有關的人員對該技術工藝流程進行熟悉并全面掌握，實際施工中嚴守工藝流程，根據標準要求操作，其技術工藝流程內容參見下述：第一，做好施工前的準備工作，將測溫結構裝置安裝到指定位置。第二，利用合理的運輸工具進行混凝土材料的運輸，同時做好防護措施，保證材料質量不被損壞。第三，對混凝土的澆筑和振搗工序施工時要合理組織，防止出現不可控的操作而影響到工程整體質量。第四，對溫度進行有效監控，定時測溫并對工程結構開展有效的保養與防護。

二、施工技術實例分析

（一）工程概況

某辦公樓占地133，000m3，共有28個樓層，包括2層地下，26層地上，樓層高度為101.6m。主體為鋼架－鋼筋混凝土核心筒結構，地震設防等級8度，設計壽命50年。建筑基礎部分為筏板形式，長37.7 m，寬28.2 m，分為 A、 B兩個區域， A區為3 m厚底板，面積2，154m2， B區為1.8 m厚底板，面積680m2。該項目中，筏基的混凝土總澆筑量為9，000m2，采用C40等級的混凝土進行澆筑[1]。因其澆注的厚度都大于1m，所以應為大體積混凝土。由于大型混凝土內部和外部存在較大的差異，且在高溫變形下極易產生開裂，因此，在工程實踐中，必須重視對其進行溫度監控，以達成其工程需要。

（二）施工方案設計

1.物料的選擇

木筏基礎工程中使用的混凝土主要包括水泥、骨料、混合料等，每一種混凝土的選用依據是：

（1）所選用的水泥材料為 P.042.5水泥材料，需要水泥沒有板結問題；

（2）選擇含泥量小于0.8%，顆粒直徑5mm～20mm

的碎石作為粗骨料；

（3）選擇細度模數2.4、泥漿含量小于0.4%的高品質中砂作為細骨料；

（4）選擇外摻料有粉煤灰和礦渣粉兩種，當中粉煤灰為二級，礦渣粉為S95級粒化高爐礦渣粉；

（5）外加劑包括兩類：減水和防裂；

（6）飲水選擇直接飲用的飲用水。

2.混凝土的配合比

工作人員在進行混凝土的選擇時，應該進行多次試驗，最后確定最優的混凝土配合比，如表1所示。根據以上材料配制的水泥試塊，對其進行測試。在經過7天時間后水泥的強度能夠達到32.6 MPa，28天能夠達到48.8 MPa，這樣能夠使高層建筑質量符合相關標準。

（三）大體積混凝土的無縫施工

1.混凝土的運輸

因該工程場地條件限制，采用預先配制好的混凝土，再用貨車運送到工地。在這個項目中，一共選擇了8輛限載10 t的運輸車，還有6輛達到40m3/h泵車，這樣就可以確保在施工現場，每天的混凝土澆筑量不少于3600m3/d。并對輸送路徑進行了科學的設計，保證了輸送的時間不超過1.5小時，從而防止了由于長期輸送而引起的離析和泌水現象。當混凝土到達工地時，應先對坍落度和溫度進行檢測，以確定質量符合混凝土的澆筑要求。若達不到標準，則全部不準使用，符合標準的則可在筏板基礎上進行混凝土澆筑。

2.混凝土的澆筑

在該項目中，根據該場地的地質條件及無縫化的工藝條件，采用了“從西到東，斜向分層，薄層澆筑”的施工工藝。由大斜面上分層下料，層層澆注，層層振搗。混凝土澆筑后馬上振搗，時間控制在半分鐘左右，然后把振搗桿移到下一位置[2]。在第一次振動完畢后，放置15分鐘左右再進行第二次振動，這種方法不僅能讓大塊混凝土中的泡沫充分排出，還能降低混凝土中出現的蜂窩、麻坑等質量問題，并可使混凝土水化熱所生成的熱量得以完全釋放，從而降低了由于內部和外部溫差過大而導致的大體積混凝土開裂的可能。

3.混凝土的養護

根據計劃，在澆注后應該立即開展維護工作，在完成澆筑工作的混凝土表面覆蓋一層隔熱膜，其隔熱膜的覆蓋寬度大于30mm。隔熱層不僅具有一定的隔熱作用，而且可以防止由于快速揮發的水分造成的干燥開裂。將50 mm的擠塑板覆蓋在絕熱薄膜上，并在邊沿處用一塊重物緊固。將稻草墊子或棉氈鋪在擠壓面板上，也需要兩個鄰近的棉氈的重疊寬度不小于30mm。此外，也要備好防水的地膜，萬一在培育過程中下雨，也要及時覆蓋。完整的維護體系。

（四）筏板基礎混凝土溫度和應力控制

基于大體積混凝土的水化熱性質，在此過程中，由于表面的熱能迅速流失，但內部的熱能無法迅速流失，因此混凝土的溫度緩慢提升。在熱應力的影響下，混凝土內部和外部的溫差達到極限值時，混凝土開裂將產生。所以，對大體積混凝土在筏基上進行無縫化的施工工藝，最重要的是對其進行溫度控制，防止由于溫差影響而發生裂縫問題。

1.混凝土溫度的監測與控制

（1）測溫點布置：在該工程中，共布設12個測量孔洞，以獲得不同位置的真實氣溫及其隨時間的變化規律。在各溫度井自上而下分別設置上、中、下三個溫度測量站，使全項目共計設置12×3=36個溫度測量站，見圖1。

（2）混凝土溫度監測數據：從正式養護的第1 h開始，采集一次溫度數據，然后分別在第10 h、20 h、40 h、60 h、80 h、100 h和120 h各采集一次。在此，將第1h作為例子，將12個溫度測量口的溫度測量結果列于表2中。

將120小時內的所有溫度數據進行總結，能夠發現，不同測溫點會影響溫度，但其隨齡期的變化曲線大致相同。從第一次養護至第二次20小時，每一次檢測點的溫度均隨齡期的增長而上升。20小時到達峰值，之后逐漸降低。此外，還發現在同一孔內，上、中、下三個位置，其溫差的大小也是不同的。結果表明：上部測溫點位的溫差最大，其次為中層，而下部測溫點位的溫差最小。以3#井為例，上層測溫點在1小時內是最小的，只有41.4℃。結果表明，在20小時內，樣品的生長速度最快，可達63.7℃。隨后，氣溫逐漸下降，120小時的氣溫達到了54.0℃，其間最大的溫差為21.3℃。3#井底測溫1小時內，井底測溫是最小的，只有44.9℃。結果表明，20小時內的最大值為52.6℃。隨后，氣溫也有降低的趨勢，120 h的氣溫為44.3℃，與起始氣溫基本相同，其間最大溫差為8.3℃。

（3）溫度監測結果分析

混凝土上層結構的降溫幅度較小，其次是中間結構，下部結構的降溫幅度較小。由于表面具有較好的散熱器，且能與大氣進行直接的傳熱，使水泥的水化熱迅速耗散，降溫效果顯著。相反，由于中間層混凝土被上部阻隔，對散熱不利，局部熱能積聚，使得中間層的溫度上升，降溫緩慢，而下部也是如此。通過對12個測溫孔的溫度變化進行比較也可以看出，在筏板基礎邊緣部分的測溫孔（如3#、5#、8#），要低于筏板基礎內部測溫孔（如0#、6#）的溫度。此外，筏基周邊區域的混凝土較易產生熱量與中部區域的溫度較低有關。

2.混凝土溫度應變的監測與控制

（1）應變傳感器的選型與安裝，在此基礎上，提出了一種基于溫度效應的混凝土結構開裂方法。所以，采用無縫鋼管法施工時，一定要對其進行檢測，對其進行控制，避免出現開裂；相反，當其具有很低的溫度應變時，就沒有必要進行特別的處理。在本項目中，我們采用了YL-4200振動弦形應變計，它的構造，見圖2。

在澆注之前，應在溫度測量的地點，設置溫度測量值。在混凝土澆筑后12小時進行變形測量。

（2）混凝土溫度應變監測數據，結果表明，不同觀測點的“應變－齡期”曲線具有相同的特征。在混凝土養護的早期，應力隨齡期的延長而增大，當應力峰值出現后，應力值逐漸降低。

（3）應變監測結果分析，通過研究發現，在高層建筑中，上部結構的降溫作用顯著，使得上層與中層有較大的溫差，但中層與下層溫差較小，所以中層混凝土溫度應更大。

結論

在大容量混凝土工程中運用無縫施工技術時，要從混凝土物料的選擇、混凝土的澆筑和養護、混凝土的溫度的監控和控制等多個角度，對混凝土的開裂進行最大限度地降低。在大體積的混凝土中，如果出現了混凝土的內外溫差過大的情況，要使用循環冷水之類的辦法讓溫差保持在一個合理的范圍內，從而實現無縫施工保證筏板基礎的穩定。

參考文獻

[1]劉強，郝赫，李小鵬，等.大體積混凝土微膨脹加強帶快速施工技術[J].建筑技術，2022（06）：39-42.

[2]王景學，耿殿兵.土木建筑工程中的大體積混凝土結構施工技術分析[J].建筑與裝飾，2022（12）：103-105.

作者簡介：張俊（1979－），男，漢族，安徽桐城人，高級工程師，本科，研究方向：建筑工程。