超厚筏板鋼筋支撐架加固與溫度控制施工技術

韋 斌，孔德輔

（廣西建工第一建筑工程集團有限公司，廣西 南寧 530001）

0 引言

隨著工程建設的高速發展，建筑的高度不斷提高，建筑的基礎筏板也會隨著建筑高度增加越來越厚［1，2］；設計的鋼筋規格、鋼筋層數越來越多，筏板基礎上層鋼筋的重量越來越重［3］。上層鋼筋的支撐在施工中是較為重要的環節，設計及施工不合理就會產生不安全因素，給施工帶來較大的安全隱患。在常規施工過程中，多數采用的施工方法是鋼筋馬凳支撐和鋼管架子支撐，馬凳支撐承載力無法滿足施工安全性的要求，存在一定程度的安全質量隱患［4］。

超厚大體積混凝土筏板基礎的施工過程困難諸多，如何保證其施工的安全和質量值得進一步研究［5，6］。利用有限元軟件簡化支撐架模型進行筏板中部、頂部鋼筋支撐，沿支撐架內部設置多環路冷卻水循環系統精準控溫，搭設溜槽加快混凝土澆筑速度等施工控制措施，將是保證超厚大體積混凝土筏板基礎施工質量的重點。

1 工程概況

東方智尊堡 9 號樓及其地下室項目，主樓采用框架核心筒結構，筏板基礎，建筑造型總高度 221.35 m，其中結構層高度為 179.72 m，結構層數 40 層。主樓筏板厚度為 3.2 m，電梯坑和集水井等落深區筏板厚度為6.3～8.7 m，筏板基礎混凝土一次澆筑量約 1 萬 m3，屬超厚大體積混凝土筏板基礎。現場采用超厚筏板大體積混凝土鋼筋支撐架加固與溫度控制施工技術進行施工控制，相較傳統工藝本工法采用型鋼作為鋼筋支撐架受力更加穩定。同時，冷卻水循環系統的設置，能有效解決大體積混凝土水化熱散熱慢的問題。

2 施工中的重點及難點分析

對于超厚筏板施工，既要考慮現場鋼筋支撐架安裝的可操作性和安全穩定性，又要保證混凝土施工質量。

1）利用有限元軟件建立筏板鋼筋支撐架受力分析模型，根據計算結果優選支撐架材料、優化桿件位置。施加澆筑工況荷載核驗受力情況，對薄弱部位進行補強。

2）鋼筋支撐架采用槽鋼組合角鋼，根據施工經驗預設支撐架形式、尺寸，建立受力分析模型，優化鋼筋支撐架形式，施工前利用 BIM 建立鋼筋支撐架、溫度控制系統模型進行技術交底。

3）多環路冷卻水循環系統由電子測溫表、冷卻管、水箱、水泵等組成。該系統分層分環路施工，每隔 4 m 設置與鋼筋支撐架的連接；在水平、豎向轉角等部位進行加強。混凝土養護期水循環流速、水箱溫度根據測溫記錄調整，超出限值啟動加冰塊降溫程序，實現對溫度的精準控制。

3 施工過程控制要點

3.1 工藝流程

型鋼支撐架的設計→澆筑施工墊層→筏板底鋼筋鋪設→搭設型鋼支撐架→冷卻管道施工→筏板面筋鋪設→大體積混凝土連續澆筑→混凝土測溫及養護。

3.2 施工要點

3.2.1 型鋼支撐架的設計

1）利用有限元軟件 Midas 建立筏板鋼筋支撐架的計算模型：建立新項目并設定操作環境→定義特性信息→建立幾何模型→設置邊界條件→施加施工荷載→定義分析控制數據→運行分析。通過對型鋼支撐架進行驗算，同時考慮中部抗裂筋及型鋼立柱斜撐的功能性，將默認型鋼橫梁進行優化，在受力較小的部位使用更為經濟的角鋼：筏板處型鋼馬凳橫梁及立柱均采用 8 # 槽鋼，間距 2.0 m；每隔 1 600 mm 在立柱中部焊接 L 50×5的等邊角鋼架設溫度鋼筋。斜桿采用 L 50×5 的等邊角鋼焊接成一片進行布置。型鋼支撐架 Midas 模型如圖 1、圖 2 所示。

圖2 型鋼支撐架構造節點圖

2）為保證施工安全，超 6 m 深的筏板應采用 16 # 槽鋼，避免由于槽鋼立柱對接焊縫為受力薄弱點，在豎向荷載下容易失穩斷裂引發的事故。橫梁與立柱通過焊接連接，角縫焊縫焊腳尺寸為 3 mm。

3.2.2 澆筑施工墊層

在 Revit 建立型鋼支撐架模型、布置冷凝管、排布鋼筋。Revit 建模布置泵送設備、運輸線路。混凝土泵管布置充分考慮澆筑路線，由遠及近，逐步拆管后退澆筑，直至澆筑完成，避免重復拆管接管。將交底內容制作 3 D 視頻、PPT，進行可視化交底，確保工人技術交底到位。澆筑設備布置圖如圖 3 所示。

圖3 澆筑設備布置圖

3.2.3 筏板底鋼筋鋪設

根據設計圖紙和型鋼支撐架的設計間距，彈線定位。位置線確定后，擺放事先制作好的 50 mm 厚的大理石保護層墊塊，墊塊間距不大于立柱間距的 0.5 倍。按照設計圖紙和施工規范要求，綁扎底板底筋，嚴格控制鋼筋朝向，保證上層鋼筋的彎鉤豎直朝下，下層鋼筋的彎鉤豎直朝上，不得倒向一邊傾斜。

3.2.4 搭設型鋼支撐架

1）焊接底座。在底板底筋上固定立柱底座，底座與立柱槽鋼型號相同，長 500 mm（跨 4 根鋼筋），并與筏板底部鋼筋的上皮鋼筋點焊固定，與下皮鋼筋間斷焊，每段焊縫長度應大于 100 mm，將立柱與底座進行圍焊固定牢固。

2）架設立柱。豎起立柱，借助于激光水準儀確保立柱垂直的情況下，確保每排立柱在一條直線上，在立柱中部焊接等邊角鋼（L 50×5）斜撐固定。

3）鋪設中部溫度抗裂筋。鋪設中部溫度抗裂筋。先鋪設垂直于中部角鋼方向的抗裂筋，再鋪設平行于中部角鋼方向的鋼筋。溫度抗裂鋼筋網綁扎牢固后成為頂部橫梁焊接的新操作平臺。

4）頂部橫梁焊接與角鋼斜撐固定。焊接頂部橫梁前，在立柱上彈出筏板上層鋼筋的水平線，頂部橫梁焊接與角鋼斜撐固定。為了保證支架整體穩定性，用角鋼焊接豎向斜撐將每排支架連成整體。

5）循環步驟，直至完成整個底板的鋼筋支架的焊接完成。施工時應重點檢查支撐架的尺寸、間距及焊接節點質量。鋼筋支撐架焊接完成并驗收合格后，方可鋪設筏板上層鋼筋。

3.2.5 冷卻管道施工

1）冷卻管分層分段搭設，主樓筏板 3.2 m 厚區域，共布設 2 道控溫管，每道控溫管布設 2 層，第一層距筏板底 1 100 mm，第二道距筏板底 2 100 mm。落深區設置多層冷卻水管系統，按照層間距 1.5 m，冷卻水管距混凝土邊緣距離為 1.5～2.0 m 的基本要求鋪設。整體構成多環路冷卻水循環系統，將大體積混凝土劃為細區域，實現對溫度的精準控制。冷卻管分層分段模型圖如圖 4 所示。

圖4 冷卻管分層分段模型圖

2）水管采用直徑 50 mm 的鍍鋅鋼管，開牙連接，進出水口均伸出筏板面至少 500 mm。冷卻管φ8 短鋼筋與型鋼支撐架焊接，長度約 25 mm，間距 4 m。水平轉角、豎向轉角等重點部位盡可能設置在槽鋼立柱附近，便于進行節點加強。做好管道連接處的粘接工作。

3）為加強對降溫系統運行效果的了解，在進出水口處均設置壓力表、溫度計。在冷卻管進水口、出水口處設置閥門，控制水流方向。

4）冷卻管不得漏水，安裝完成后應進行水壓試驗。澆筑開始后，安排專人對冷卻管進出水口、各測溫點做好溫度監測與記錄。

3.2.6 大體積混凝土連續澆筑

明確混凝土建筑線路，根據泵管平面布置圖，布設好泵管、留槽。搭設 3 排溜槽腳手架作為支撐架。溜槽下部支撐架需與鋼筋支架的型鋼獨立設置，溜槽采用立桿直接到底的搭設方式，立桿底部沿立桿走向鋪設 8 # 槽鋼作底座，立桿與底座滿焊。腳手架的立桿橫距為 1.5 m，立桿縱距 1.5 m，橫桿步距為 1.5 m，斜撐間距為 4 500 mm。腳手架側面滿設剪刀撐；沿腳手架橫向在掃地桿上方設置第一道剪刀撐，水平剪刀撐設置間距 4 500 mm，掃地桿離地面高度應＜ 200 mm，在腳手架上搭設 1∶3 溜槽和人行通道，溜槽下方設安全兜網，溜槽出料口上設置 300 mm×300 mm 方孔及蓋板。溜槽支撐架立面圖、溜槽支撐架節點圖如圖 5、圖 6 所示。

圖5 溜槽支撐架立面圖（單位：mm）

在澆筑超厚筏板大體積混凝土前，對支撐架進行檢查、驗收。在混凝土澆筑過程中，隨時觀測支撐體系的變形情況，尤其是觀察溜槽的轉角部位是否存有異常。如果發現異常或者其他安全隱患，應及時停止施工作業，立即采取措施進行支撐體系加固。為保證大體積混凝土質量，增強混凝土的流動性，在進行混凝土澆筑作業前，應采用清水沖洗溜槽內的灰塵和雜物。混凝土澆筑過程中，可根據需要在溜槽口和串筒下方設置活動的小溜槽，不僅可以適當增加澆筑面積，也可以緩沖混凝土的下落速度，避免混凝土產生離析。

圖6 溜槽支撐架上部節點圖（單位：mm）

混凝土澆筑施工作業過程中，應檢查混凝土流動性，在每個溜槽或串筒的卸料點處，以及卸料點以外的流淌范圍內，應根據混凝土澆筑量和澆筑速度，混凝土振動器設置的數量和型號應滿足施工要求，確保各個卸料點位置混凝土的振搗密實。超厚筏板采用斜面分層方式進行混凝土澆筑，混凝土的流淌坡度約為 1∶4，每層澆筑厚度控在 50 cm 以內，混凝土澆筑應連續，避免冷縫產生。待第一次混凝土振搗完成 20～30 min，且在混凝土初凝前需進行第二次振搗。混凝土表面應及時刮平、搓壓、壓光，保證表面的平整度和密實度，防止混凝土表面產生龜裂。

3.2.7 混凝土測溫及養護

本工程筏板測溫區的測點共布置 17 組測溫點，監測點均勻設置在筏板邊緣及中央部位，準確監測大體積混凝土的溫度變化，集水坑、電梯井等位置單獨布置監測點。筏板每組測溫點均設 4 個測管，頂部、底部兩個測管分別距離板頂、板底面 100 mm，中間兩根分別距筏板底 1/2 板厚和 3/4 板厚；電梯井、集水坑等局部加深區必設上、中、下測溫點，在上、中、下測溫點之間按≤1 m 間距設置。

通過調節進水溫度和流速，將溫差控制在 15 ～25 ℃；出水溫度與進水溫度之差宜為 3～6 ℃；混凝土澆筑體的降溫速率不宜＞2 ℃/d，且不宜＞1 ℃/4 h。循環水溫過高時在蓄水池加冰塊降溫。按要求對監控點混凝土進行測溫，繪制測點溫度變化曲線，并撰寫測溫報告。每次對監控點混凝土測溫后，應立即匯總混凝土溫差數值，如溫差過大，應及時采取相應技術措施控制溫差。當混凝土最高溫度與環境溫度溫差連續 3 d ＜25 ℃ 時，可停止測溫。混凝土澆筑施工完成后，及時進行養護。

4 質量控制

1）加強型鋼支撐架質量控制，焊接前檢查型鋼支撐架位置、規格是否正確，加強焊接質量控制，焊接后及時清理焊渣。

2）合理地布置輸送泵的位置以及布管的路線。

3）做好鋼筋及預埋件的隱蔽驗收。

4）控制混凝土入模溫度，保證混凝土的入模溫度盡可能的降低。

5 結語

對超厚筏板鋼筋支撐架加固與溫度控制施工工藝技術、施工控制要點及重難點進行分析，得出以下結論。

1）采用超厚筏板鋼筋支撐架加固與溫度控制措施，結合工程實際，搭設溜槽加快混凝土澆筑速度，有效保證了超厚筏板的施工效率和施工質量，可供類似項目參考。

2）通過對超厚筏板大體積混凝土鋼筋支撐架加固施工工藝的改良創新、控制，利用有限元軟件對支撐架模擬分析，鋼筋支撐架受力更加穩定，工藝簡便、合理、科學經濟效益良好。

3）利用 BIM 技術在可視化上的優勢，完成澆筑路線規劃，沿支撐架內部設置多環路冷卻水循環系統精準控溫，有效解決了大體積混凝土水化熱散熱慢難題。Q