筏板基礎超厚大體積混凝土施工技術

李文飛

(福州鐵建建筑有限公司，福州 350011)

我國建筑行業的飛速發展促進了高程建筑的全面開建，筏板基礎是高層建筑中常用的基礎形式，其板厚大，屬于超厚大體積混凝土結構。大體積混凝土澆筑所聚集的大量水化熱造成混凝土內部溫度快速上升，內外溫差大，是導致溫度裂縫、影響建筑結構安全和使用功能的主要根源。因此，筏板基礎超厚大體積混凝土施工技術應受到廣泛重視。

1 工程概況

福州北站南廣場綜合交通樞紐工程西樓，位于站西路以東，站前廣場以西，鐵路以南，站前路以北。西樓主樓地上為20層，裙房地上為4層，地上部分主、群樓連為一體，地下3層，室外地面以上總高為100 m，檐口標高為99.20 m，總建筑面積為80 724 m2。主體結構采用框架-剪力墻結構，主樓下及裙房跨地鐵3號線區間處基礎采用樁筏基礎，主樓范圍內樁筏厚度為3 m，裙房處筏板厚度為2 m，屬于大體積混凝土。其余采用獨立樁承臺及墻下條形承臺樁基礎，承臺之間、承臺與樁筏之間設置基礎拉梁和防水結構底板。該工程筏板基礎混凝土總量多且厚度大，澆搗期間易出現水化熱問題，為避免大體積混凝土產生裂縫，必須選用合理的施工方案和質量控制措施，確保工程結構穩定性與安全性。

2 超厚大體積混凝土施工準備

2.1 材料選擇要求

該工程采用商品混凝土，對主要材料要求如下：

1)水泥：水泥水化熱是導致混凝土溫度裂縫的主要根源，盡量選用低水化熱水泥，混凝土除應具有抗裂性能外，還要求有較好的抗凍融性、耐磨性和較高的強度，需選用較高標號的中熱硅酸鹽水泥。綜上，工程采用海螺牌普通硅酸鹽水泥(P·O42.5)，3 d水化熱≤240 kJ/kg，7 d水化熱≤270 kJ/kg，水泥鋁酸三鈣含量≤8%。

2)粗骨料：大粒徑碎石可減少用水量和水泥用量，降低混凝土溫升，但粒徑過大混凝土容易離析，因此需保證粗骨料碎石級配良好的同時滿足和易性和抗壓強度要求。工程采用粒徑為5～31.5 mm的良好級配碎石，含泥量≤1%。

3)細骨料：相較于用細砂拌制混凝土，中、粗砂拌制可減少約10%的用水量，從而減少水泥用量，降低混凝土干縮，因此該工程選用細度模數>2.3的混合砂，含泥量≤3%。

4)摻合料：常用的摻合料有粉煤灰和礦渣粉，其不僅可以替代部分水泥，減少單位用水量，降低水化熱，提高混凝土抗裂性能，還能起潤滑作用，改善混凝土可泵性，該工程采用II級粉煤灰和S95級礦渣粉。

5)外加劑：在混凝土中添加減水劑可起到減水和增塑的作用，降低水化熱峰值，從而補償混凝土收縮；添加膨脹劑可提高混凝土結構的抗裂防水能力。該工程采用JQ-1高效減水劑和HCSA-2膨脹劑。

2.2 配合比設計

混凝土配合比設計應以降低混凝土硬化過程中絕熱溫升值為原則，盡量減少水、水泥等高水化熱材料使用量，控制水化反應規模，盡量提高粗骨料使用比例，保證材料整體強度指標，且應具有配合比動態調節意識[1]。工程根據施工現場的技術要求提前按混凝土60 d強度進行試配，控制初凝時間≥15 h，最終確定水泥299 kg/m3，配合比為1.0(質量比，下同)；水170 kg/m3，配合比為0.57；碎石1 045 kg/m3，配合比為3.49；混合砂652 kg/m3，配合比為2.18；粉煤灰108 kg/m3，配合比為0.36；礦粉83 kg/m3，配合比為0.28；減水劑9.56 kg/m3，配合比為0.03；膨脹劑39.22 kg/m3，配合比為0.13。

2.3 人員機械準備

為確保優質高效完成施工任務，工程成立以項目經理為首的項目經理部。勞動力需求根據每次混凝土澆筑量計算澆筑時間確定。該工程超厚大體積混凝土澆筑量大、時間長，勞動力按兩班人員配備，每班施工人員48人，共計96人，現場配備2名電工輪流值班，所有施工人員持證上崗，項目技術部及專業工長進行詳細質量技術交底并做好記錄。

為確保超厚大體積混凝土施工的連續性和整體性，在施工前組織好各類機械設備進場，該工程采用商品混凝土泵送，項目部的施工機械設備包括：混凝土攪拌車45輛，車載泵6套，臂架泵4輛，插入式和平板式振搗器各20臺，對講機1部，污水泵及潛水泵各5臺，交流電焊機8臺，砂輪切割機10臺，以及流動電箱、刮杠、抹子、鐵鍬等其他設備。

2.4 作業條件準備

在混凝土澆筑前需完成以下準備工作：1)完成施工場地內道路硬化及水、電、照明等條件的布設，以保證混凝土運輸暢通；2)提前準備好澆筑工具、振搗器等設備，并試運行合格；3)備好塑料薄膜、草袋等保溫材料；4)檢查施工安全防護的搭設；5)檢查基礎承臺鋼筋、柱墻插筋等隱蔽工程，并通過驗收；6)將基礎承臺上表面標高明顯標記于柱、墻鋼筋上以便混凝土找平；7)提前支好基礎底板上的預留基坑、積水坑部位、地下室內外墻、電梯井剪力墻等需吊模部位，并通過驗收；8)提前確定澆筑程序方法、混凝土運輸與布料方式和施工工藝流程等，并進行交底備案。

3 超厚大體積混凝土澆搗施工

3.1 澆筑施工要點

3.1.1 澆筑順序

工程底板大體積混凝土總澆筑量約16 000 m3且各區域厚度不同，需分兩個階段進行。

1)第一階段澆筑：筏板I(3 m厚)澆筑至標高-5.80 m，澆筑厚度為1 m，分兩層澆筑，每層澆筑厚度0.5 m，澆筑區域內膨脹加強帶隨兩側混凝土同步澆筑，總澆筑量約3 000 m3，共需澆筑20 h?，F場設置3臺車載泵，2臺臂架泵，其中1臺車載泵專用于澆筑膨脹加強帶混凝土，每臺混凝土泵每小時所需配備的混凝土攪拌運輸車臺數為

N=Q1(L/S+Tt)/V

其中，Q1為混凝土泵實際平均輸出量(m3/h)；L為攪拌運輸車往返距離(km)；S為攪拌運輸車平均行車速度(km/h)；Tt為每臺混凝土攪拌運輸車總計停歇時間(h)；V為每臺混凝土攪拌運輸車的容量(m3)；計算得N=5，因此第一階段澆筑共需配備25輛混凝土攪拌運輸車。各泵車澆筑區域分工為：車載泵1負責澆筑1區，每層澆筑時間9.4 h，車載泵3負責澆筑3區，每層澆筑時間10 h，臂架泵1和2同時澆筑2區、4區、5區及6區，每層澆筑時間6.7 h，車載泵2澆筑膨脹加強帶，每層澆筑時間3.7 h，澆筑示意圖如圖1(a)所示。

2)第二階段澆筑：筏板I(3 m厚)、筏板Ⅱ(2 m厚)同時澆筑至設計頂標高-3.8 m，澆筑厚度為2 m，分四層澆筑，每層澆筑厚度0.5 m，澆筑量約13 000 m3，現場設置5臺車載泵，3臺臂架泵，其中1臺車載泵專用于澆筑膨脹加強帶混凝土。經計算得N=5，因此第二階段澆筑共需配備40輛混凝土攪拌運輸車。各泵車澆筑區域分工為：車載泵1、3與第一階段澆筑區域及時間相同，臂架泵1與臂架泵2同時澆筑2區、4區、5區、6區、7區、8區，每層澆筑時間9.9 h，車載泵4、車載泵5及臂架泵3共同澆筑9區、10區、11區，每層澆筑時間9.9 h，車載泵2澆筑膨脹加強帶，每層澆筑時間6.9 h，澆筑示意圖如圖1(b)所示。第一階段和第二階段各區域每層澆筑時間均小于15 h，滿足下層混凝土澆筑停歇時間不超過初凝時間的要求，且有超過5 h的機動時間。

3.1.2 澆筑方法

各個澆筑段澆筑時采用“分層澆筑、分層振搗”的推移澆筑法?？刂苹炷恋膬缺頊夭顟刂苹炷脸鰴C及入模溫度，氣溫較高時砂石堆場設置遮陽設施，用冷水沖洗骨料并用冰水攪拌混凝土，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≤20 min且經常灑水降溫，避免混凝土入模溫度升高。對運至現場的混凝土組織檢查塌落度及和易性，符合要求方可使用。工程采用車載泵及臂架泵相結合的方式進行混凝土布料，澆搗豎向結構混凝土，布料口距模板內側面≥50 mm，避免朝模板內側面及鋼筋直沖布料；澆搗水平結構混凝土，在垂直于模板的2～3 m范圍內水平移動布料。澆筑混凝土從低處開始，電梯井、集水坑等位置局部厚度較大，先澆深處混凝土至吊模根部，2～4 h后再澆筑上部混凝土，沿長邊方向逐步推進，利用混凝土自然流淌形成的斜面，逐層上升。合理控制上下層混凝土的澆筑時間，既要使下層被上層混凝土覆蓋之前盡量多散發水化熱，將溫度降至最低，又要在下層混凝土初凝之前澆筑上層，避免產生施工冷縫[2]。澆筑時注意混凝土中部應高于四周邊緣以向四周產生泌水，減少表面浮漿，部分浮漿應及時清除并用長刮尺刮平后用木抹子搓平壓實，每層混凝土臨澆筑結束時將混凝土表面泌水人工引至低洼部位，直至收縮為小水潭，最后用水泵抽離；終凝前1～2 h用機械抹光機二次抹壓處理，以及時消除微裂紋。

3.2 振搗施工要點

振搗是重要環節，工程采用插入式振搗器振搗，混凝土澆筑時于每個出料口設置3臺振搗器，并預設1臺備用，每根固定管配備4名振搗手，4人接管、翻管，2人找平(找平前應用平板振動器振搗)，2名管理人員，所有人員按2班制配備(12 h/班)。振搗點間距按振搗棒作用半徑的1.5倍(一般為400～500 mm)布置，插入到未初凝的下層混凝土深度為50～100 mm，工程振搗棒振動示意圖如圖2所示。振搗棒應快插慢

拔，上下略有抽動以使上下振動均勻，振搗時間過短混凝土不易搗實，過長混凝土會離析，應以混凝土表面水平不再顯著下沉且無氣泡、灰漿為準，一般為20～30 s。在振搗預埋件和鋼筋交錯密集區域時，為避免碰撞到鋼筋、預埋件和止水帶等，振搗應輔以人工粗鋼筋棒插搗[3]。工程安排專人記錄各區域混凝土澆筑時間，澆筑完成后13～14 h后即初凝前(初凝時間為15 h)進行二次振搗，以增強混凝土密實度，減少內部裂縫。

4 超厚大體積混凝土溫度監測及養護

4.1 測溫方法及布點方案

工程筏板基礎混凝土厚度最大達3 m，一次性澆筑面積大，混凝土硬化釋放水化熱產生溫度高，不同截面范圍內混凝土硬化速度和散熱條件不同，內部產生溫差會導致裂縫產生，為掌握混凝土底部、中心、表面的溫度變化情況，應對其溫度進行監測，以便及時調整保溫措施，避免混凝土出現過大溫度應力而產生裂縫。工程采用TD-3型便攜式建筑電子測溫儀，以鋼筋作為測溫線的支撐載體并在澆筑混凝土前植筋，在距筏板底50 mm、筏板中以及距筏板表面50 mm處用膠帶綁住測溫元件粘貼在鋼筋上，在鋼筋上用海綿條隔熱，留在外部導線長度≥20 cm且插頭用塑料袋罩好保持清潔干燥，支承鋼筋上部懸掛紅色飄帶并按測溫點平面布置圖進行編號、標識，以便查找[4]。混凝土測溫工作從澆搗后12 h開始至撤保溫膜后結束，3 d內每2 h測溫一次，第4～第7 d每4 h測溫一次，測溫嚴格按編號順序進行，若溫度變化穩定，混凝土內外溫差控制在25 ℃以內，可每8 h測溫一次，且在代表性時間點(6∶00、12∶00、18∶00、24∶00)選擇溫度變化較大的點進行監測，詳細記錄所測數據并整理繪制溫度曲線圖，若發現局部溫差超過25 ℃，及時采取相關保溫措施。

4.2 混凝土保溫養護措施

剛澆筑完的超厚大體積混凝土存在強度低、抵抗變形能力差等問題，養護得當可以提高混凝土的抗裂性能，保證其在規定齡期內達到設計要求強度，因此養護是關鍵環節。該工程采用保溫保濕法對混凝土進行養護：在混凝土初凝前立即噴霧養護，防止新澆筑混凝土早期因干縮而產生裂縫，由于新澆筑混凝土水化速度快，為避免混凝土表面散熱快導致內外溫差過大產生溫度裂縫，在二次抹面壓實后立即覆蓋保溫材料。覆蓋步驟為：先在混凝土表面覆蓋1層塑料薄膜，然后再在塑料薄膜上覆蓋草袋(應充分濕潤)2層，最后在草袋上面覆蓋1層塑料薄膜，保溫層實際厚度根據實時監測的溫差大小調整，同時，應特別注意蓋嚴柱、墻插筋等難保溫部位，當測得混凝土表面溫度與環境溫度溫差均<20 ℃時，可以分層逐步拆除保溫覆蓋層，基坑四周確保有可靠的排水措施，以避免雨天筏板混凝土被水浸泡而導致保溫板失效。經測溫部門溫度監測及養護計算，不同齡期混凝土中心溫度和表面溫度溫差均<25 ℃，符合標準。

5 結 語

福州北站南廣場綜合交通樞紐工程筏板基礎超厚大體積混凝土通過合理選用原材料，優化配合比設計，提前進行人員機械及作業條件準備，采用科學的澆筑及振搗方法，嚴格管理施工，加強溫度監測及混凝土內部降溫，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。