超大超厚的圓形混凝土基礎施工技術

代國彬

1. 上海建工二建集團有限公司 上海 200080；2. 上海建筑工程逆作法工程技術研究中心 上海 200080

1 工程概況

1.1 工程簡介

上海浦東國際機場三期擴建工程能源中心建設用地位于浦東機場飛速路以南，飛翱路以西，西側與GK2加油站隔路相鄰，南至機修一路。工程為浦東機場衛星廳區域提供能源保障，地上1層，局部3層，建筑高度14.45 m，總建筑面積約9 907 m2，主要包括能源中心主樓、蓄水罐及附屬辦公區。

1.2 蓄水罐概況

為保證衛星廳夏季供冷，能源中心主樓設置2個30 000 m3蓄冷水罐，罐體高36.5 m，直徑35 m，建成后將成為亞洲最大容積水罐。

蓄冷水罐樁基為鉆孔灌注樁，樁徑600 mm，混凝土強度等級C35，單樁抗壓承載力設計值1 800 kN，共285根/個。蓄水罐基礎底板直徑36.2 m，厚2.5 m，混凝土強度等級C30。單個基礎面積1 029 m2，混凝土用量2 573 m3。

2 主要施工技術難點

2.1 雨季施工大體積混凝土

根據工程進度計劃，蓄水罐基礎施工正值雨季，在大體積混凝土澆筑后，如遇到大雨，則會造成基礎中心溫度與表面溫度溫差大于25 K，從而產生表面裂縫，深度發展可能會產生深度裂縫、貫穿裂縫，進而影響蓄水罐的安全運行。

2.2 基礎面平整度要求高

基礎表面高差較大時，蓄水罐底板不能與基礎緊密貼合，產生空鼓現象，會造成蓄水罐底板或壁板局部集中受力，進而影響蓄水罐整體質量，因此基礎大面積平整度偏差要求不超過10 mm，施工難度較大。

2.3 真圓控制較難

蓄水罐基礎直徑36.2 m，為半埋式基礎，在澆筑混凝土時會產生較大的側向水平力，如支撐剛度不滿足要求，則會造成整體傾斜無法保證真圓。因此必須采取有效措施加強模板及支撐剛度，確保真圓[1-2]。

3 主要施工技術措施

3.1 樁基施工主要部署

蓄水罐基礎采用鉆孔灌注樁，樁徑600 mm，樁長40 m，持力層為⑦2-1層，總計285根，間距1.9 m，屬于高密度群樁。

為保證工程樁施工質量及進度計劃，采用隔一跳二及3臺GSP-10樁機同時施工的方法。3臺鉆機呈三角布置，同時采取順時針→逆時針→順時針交替工法施工區域內的樁基（圖1）。

3.2 鋼筋施工

3.2.1 鋼筋連接形式

蓄水罐基礎底板鋼筋主要包含φ16～φ28 mm等4種HRB400鋼筋，套筒機械連接主要用于φ20 mm及以上的鋼筋連接，焊接及綁扎搭接主要用于φ20 mm以下的鋼筋連接。

圖1 樁基布置示意

3.2.2 鋼筋加工與安裝

進入現場的所有鋼筋，由監理驗收并取樣送檢，檢測單位出具合格報告后，方可進行現場加工、使用，并嚴格按照電腦翻樣的圖紙進行下料加工，所有不定型鋼筋，均由現場實測、實量后進行加工。

鋼筋綁扎必須采用滿扣綁扎，不得跳綁。直螺紋鋼筋絲頭加工后，必須逐根進行端部打磨，以保證有效旋合長度，并且在安裝后逐根進行扭矩檢測。

3.2.3 鋼筋支架施工

蓄水罐基礎鋼筋分上、中、下共3層布置，為便于鋼筋綁扎施工，同時避免混凝土澆筑后因沉陷而產生裂縫，必須設置堅固的鋼筋支架輔助措施。

蓄水罐基礎底板底皮鋼筋為雙層雙向φ28 mm@150 mm，中部鋼筋為單層雙向φ16 mm@200 mm，面層鋼筋為φ25 mm@150 mm。中部及面層鋼筋架設在型鋼支架上進行綁扎，支架橫梁均采用6#槽鋼，支架立柱采用8#槽鋼；支架間距2 680 mm×1 340 mm，立柱立于工程樁（φ600 mm鉆孔灌注樁）上，支架與工程樁鋼筋之間連接牢固，同時最外圈工程樁處鋼筋支架橫梁伸出4個方向與工程樁鋼筋焊接，以保證底板上層鋼筋位置正確和施工作業安全（圖2）。本工程采用的型鋼支架的抗彎強度、撓度、豎向穩定性經核算后均符合規范要求。

圖2 鋼筋支架示意

3.3 模板及支撐系統施工

為保證模板系統的穩定性及混凝土澆筑后真圓控制，采用外撐內拉加固體系。蓄水罐基礎底板側模采用厚16 mm普通膠合板施工，采用40 mm×90 mm木方@200 mm作為內龍骨支撐；木方外采用φ28 mm鋼筋環箍（豎向間距450～700 mm）；其次為φ48 mm雙拼鋼管@915 mm作為外龍骨支撐；豎向M16螺桿設置3道與鋼筋支架或鋼筋焊接。為加強整體穩定性，在圓形底板外圍一圈設置鋼管斜撐@915 mm與外龍骨進行扣件連接，為保證斜撐固定，在斜撐根部采用豎向鋼管連接或在斜撐根部墊木板以擴大受力面積（圖3）。為防止漏漿，模板接縫處粘貼雙面膠。

圖3 模板及支撐系統示意

3.4 混凝土配合比設計

能源中心蓄水罐基礎底板的混凝土設計強度等級為C30P6（耐久），設計齡期為28 d。單個蓄水罐基礎混凝土方量達2 573 m3。經與同類型的工程相比，并參考以往工程施工經驗，與攪拌站召開了專題會議，最終定下配合比方案。

3.4.1 原材料

1）水泥：選擇合適的水泥品種，采用P.O 42.5普通硅鹽酸水泥。

2）外摻料：為保證混凝土的和易性及滿足泵送要求，在混凝土中摻加適量的Ⅱ級粉煤灰和S95礦渣粉以改善混凝土的性能、降低混凝土的水化熱。

3）外加劑：C30混凝土采用標準泵送劑。

4）骨料：采用連續粒徑5～25 mm碎石，針片狀含量不大于12%，含泥量小于1%，其他各項應符合國標要求；采用天然中砂，其他各項亦符合國標要求。

3.4.2 配合比選用

本工程大底板混凝土的配合比選用如表1所示。

表1 配合比（單位：kg/m3）

經計算，采用該配合比的蓄水罐基礎大體積混凝土溫差滿足要求。

3.5 混凝土施工

3.5.1 澆搗流程

能源中心蓄水罐基礎混凝土澆筑統一由一側向另一側（由西向東）進行分層階梯形澆筑施工，分層厚度500 mm，以確保底板混凝土不會產生冷縫（圖4）。

圖4 混凝土斜向分層示意

從高處直接卸料時，混凝土自由傾落高度不宜超過2 m，避免發生離析。如果大于2 m，就要在鋼筋網片上預留下料口，用串筒或滑槽等設施輔助。混凝土施工時各單位要服從現場總值班的統一指揮，從全局出發，保證生產、供應、澆搗工作順利進行。

3.5.2 混凝土澆筑

1）混凝土澆筑前，項目技術負責人要對本次混凝土澆筑注意要點進行技術交底，選擇有經驗、有責任心的工人負責操作振動棒。施工部門、質量部門、技術部門等相關管理人員做好現場跟班、檢查、監督工作。

2）混凝土澆筑時必須安排一名總負責，負責現場協調及處理各種突發問題。

電力拖動是指對電動機的控制，采用繼電器-接觸器控制都有自己的基本控制電路。采用PLC控制也應該有自己的基本控制環節，為此而提出電動機正反轉控制PLC設計討論，尋找其較好的控制方案。

3）在第一車混凝土到達現場時，由質量員、施工員、取樣員會同監理單位見證員、預拌混凝土供應商等進行混凝土開盤鑒定，檢查混凝土和易性、坍落度等是否滿足要求，查看隨車混凝土配合比單，并留置標準養護試塊，作為驗證混凝土級配及強度的依據。經各方驗收確認后方可進行混凝土澆筑。

4）混凝土放灰：由熟練掌握放灰技能的工人負責，并對混凝土澆筑過程進行記錄、做好混凝土方量統計。不得因施工方便擅自加水，以免影響混凝土質量。

5）試驗：由取樣員按照規范及檢驗批要求進行試塊制作、混凝土出罐溫度、入模溫度、混凝土坍落測試等。

6）在支設側模板時，模板高度同基礎頂標高，以便將在混凝土澆筑過程中產生的泌水及時排出，如不能及時排出，項目部應及時通知攪拌站根據實際情況調整混凝土坍落度。

3.5.3 基礎標高及平整度控制

由于基礎完成面即為蓄水罐的底部接觸面，為保證基礎面的平整度，在上部鋼筋安裝完成后，焊接標高控制鋼筋，澆筑時嚴格按照控制鋼筋控制標高。在澆筑完成進行收面時，采用水平激光儀及長3.0 m靠尺進行標高控制，將標高偏差控制在－2～0 mm內，每米平整度控制在5 mm，全長控制在10 mm。

3.6 溫控技術

該工程基礎底板屬于大體積混凝土，其施工質量直接影響到整個建筑的安全和使用壽命，而由溫差所造成的裂縫是影響基礎底板質量的關鍵因素之一。同時，基礎施工時為多雨季節，容易產生氣溫驟降的現象。因此有必要對基礎底板混凝土施工養護階段的溫度及溫差實施全程監測，并根據測溫數據做好相應的應對措施（如何時增加保溫、何時撤除保溫、何時澆水養護等），通過有效措施控制溫差范圍，從而保證混凝土施工質量。

通過先進的測溫手段，配合施工中的控溫措施，能將基礎深度方向的溫度差控制在25 K以下。采用測溫監控，在測溫斷面內溫差達到24 K時報警；在膜下溫度與測溫斷面頂部溫度達到24 K溫差時報警；這樣可以有效地預防由于溫度因素造成的有害裂縫。通過科學有效的測溫技術對混凝土內部與外部溫差進行監測，不僅可以為混凝土的保溫養護提供科學依據，而且可以根據監測情況，為混凝土施工質量的評定提供依據。

3.7 混凝土養護

蓄水罐基礎底板混凝土養護期間在表面覆蓋1層薄膜及2層土工織物進行保溫。在混凝土澆筑完成及溫差大于20 K前不宜進行澆水養護。在溫差小于20 K后，模板及上部保溫設施拆除后每隔3～4 h澆一次水（保溫材料的選擇應視底板混凝土澆搗前氣溫情況而定）。

4 實體質量評定

1）測量檢測情況：對基礎劃分36個檢測點量測，比較實際標高與設計標高，最終差值均控制在20 mm以內；平整度均小于10 mm；直徑偏差均小于20 mm。

2）裂縫檢測：混凝土養護期間由于連續降雨，個別時段溫差超過25 K，通過及時采取增加保溫覆蓋的措施，得以解除超溫報警；經混凝土裂縫檢測，未發現貫穿及深層裂縫，表面裂縫發生率符合相關要求[3-4]。

5 結語

在本工程中，通過對鋼筋及鋼筋支架安裝、模板施工、混凝土澆筑、溫控、養護等各工序的有效控制，施工過程中嚴格按照設計和規范要求，加上人、機、料、法、環的相互作用，確保工程按時、保質保量完成。

根據工程實際施工情況，并結合相關檢測數據認證，本工程各項指標均符合設計及相關規范要求，并通過各方驗收，為30 000 m3蓄水罐的安裝運行提供了有利的保障。