高層建筑超厚底板大體積混凝土施工技術

程文甲

（中鐵十二局集團建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030000）

由于高層建筑構造特殊，因此成為建筑工程領域的關注重點與施工難點。這類建筑的設計、建設和施工涉及土木工程學、力學、材料學、設計學和管理學等多個學科，屬于十分復雜的系統類工程[1]。大體積混凝土在施工中的配合比設計、澆筑方案、養護手段以及溫度控制方式，都是影響結構施工質量的重要因素。為保證超厚底板施工順利，需要根據工程實際情況，設計可行性較高的施工方案。

隨著各地的發展，市場內高層建筑數量越來越多，使建筑工程能更好地滿足現代化工程建設需求，成為施工技術中亟待解決的實際問題。根據大量的實際工程可知，底板大體積基礎質量與整體工程質量有密切的聯系，而且建筑底板所占的成本非常可觀[2]。在建筑設計過程中，做好技術設計，完善施工組織工作并優化造價控制工作是需要重點探討的問題。

與普通鋼筋混凝土工程相比，大體積砼結構具有厚度大、施工中材料用量多、施工條件與施工工藝復雜、受水泥水化熱影響較為顯著等特點[3]。在施工中防止結構裂縫的方法與常規的大壩工程不同，常規的大壩工程使用特制的低熱量水泥、使用復雜的降溫系統即可實現，大體積砼結構要通過完善的結構設計、合理配筋、優化可行的施工工藝和加強養護等措施，改善結構的抗裂性，提高工程的設計與施工質量。為滿足以上需求，本文將對此進行研究。

1 項目實例

根據工程項目施工要求，選擇某地東區某地塊項目作為實例，本項目由超高層建筑6#樓和地下室等組成，項目基本情況見表1。

表1 高層建筑基本參數

根據工程項目的設計需求，在建筑的底板位置，設置橫向、縱向2 個方向的后澆帶，2 條后澆帶將工程項目劃分為4 個區段：I、II、III 和IV 區段，其中I 段、II 段和IV 段的底板厚度設計值為1.3m，III 段的底板厚度設計值為3.5m，在施工中，底板的砼等級包括R60、S12 和C40，底板平面劃分方式如圖1所示。

圖1 高層建筑底板平面劃分方式

對圖中III 段底板設計參數進行分析，具體內容見表2。

表2 III 段底板設計參數

2 高層建筑超厚底板大體積混凝土施工

2.1 配合比設計

在遵循優化配合比原則的基礎上，采用低水化熱的水泥材料，降低混凝土中水泥和水的用量。向原材料中加入一定數量的粉煤灰，從而提高混凝土的黏塑性，并進一步降低水化熱[4]。此外，加入少量的減水劑，延緩水化熱釋放，降低其峰值，達到延緩混凝土凝固的目的，防止產生施工冷縫。將強度等級為C40 的混凝土材料與S12 配合使用[5]。計算混凝土最高溫度升高值如公式（1）所示。

式中：Tt為在齡期為t時的混凝土絕熱溫度上升數值；Q為單位體積水泥材料在28d 內累計水化熱；c為混凝土的比熱；p為混凝土的材料密度；mc為修正系數。在混凝土澆筑后的3d～5d，其內部溫度最大約40℃[6]。計算混凝土的極限收縮值，如公式（2）所示。

式中：εy（t）為混凝土收縮量；εy0為混凝土標準狀況下的極限收縮量；b為經驗系數；M為非標準條件下的修正系數。計算各齡期混凝土收縮當量的溫度差如公式（3）所示。

式中：Ty（t）為不同齡期混凝土等效收縮溫差；εy（t）為混凝土各齡期的收縮變形；a為混凝土線性膨脹率。通常，a的取值為10×10-6。在模板制安拆除施工前，現場準備工作如下：選取3 個攪拌站，7 臺地面泵，56 臺運輸車，28 支振搗棒。各攪拌站采用最優混合比攪拌混合。利用溫度數據采集器對底板進行溫度監控[7]。在溫度變化較大的地區，按照平衡點和側重點的要求，布點43 個。當內表溫度差為20℃時，測算頻率為1 次/10min。當8d～15d 時，采集周期為1 次/h；當16d～21d 時，采集周期為2h/d。從22d 開始，每4h 測量一次溫度。

2.2 鋼筋加工綁扎與模板制安拆除

必須嚴格按設計圖紙加工和綁扎鋼筋構造物。底層鋼筋采用熱軋鋼筋，并按400 級的鋼筋強度要求進行設計。當長度＜20mm 時，可采用電弧焊連接鋼筋。當長度≥20mm 時，可以選用套筒冷擠壓的方式連接鋼筋接頭[8]。在鋼筋防護層中，可采用細砂石混合土墊層。上部和下部的網筋支撐結構選擇L63mm×4mm 的角鋼，其水平距離為200mm，整體呈行列式布置，如圖2所示。

圖2 超厚底板鋼筋支撐結構示意圖

選擇7 塊板子作為側面模具，用“3”形的鋼管卡子固定邊棱。拆除側模結構，在混凝土澆筑7d 后，拆除模板，用草袋包裹周圍進行養護。在底層結構上選擇一塊磚胎模，完成表面911 防水涂層施工和厚度為3cm 的細石混凝土保護層施工。

2.3 混凝土澆筑施工

混凝土的澆筑方向為從北到南，采用分層、分段和定點的方法，一層一層地澆筑。超厚底板大體積混凝土澆筑順序如圖3所示。

圖3 超厚底板大體積混凝土澆筑順序示意圖

按照圖3 的澆筑順序，確保上、下兩層混凝土澆筑間隔時間不大于初凝時間，節點處不出現漏振。這種由天然水流構成的斜坡澆灌方法，避免反復拆除、沖洗和接長輸送管道，能更好地與泵送工藝協調，提高了泵送效率，使石灰石的泌水處理變得簡單，確保上部和下部的澆灌不超過初凝時間。按泵送的天然流量和振動時產生的斜率，將振動裝置分為前、中、后3 個階段。前面為泵管出料，中間和后面為坡腳處，其中一臺須安裝在上、下兩根鋼筋間，用于振動底板底部鋼筋網。在混凝土澆筑過程中，要將水泥漿液和泌水迅速地向兩端或一端排放。利用軟軸泵抽水，可有效地解決滲濾液對混凝土層間黏結力的影響，改善混凝土的密實程度及抗裂性能。

2.4 混凝土養護

考慮蓄水養護對施工造成的不利影響，決定采用覆蓋保溫養護的方式，控制混凝土的內外溫度差，如公式（4）所示。

式中：δ為保溫材料的厚度；h為高度；λ為保溫材料的導熱系數；T2為混凝土與養護材料接觸位置的溫度；T3為混凝土澆筑后3d～5d 的空氣平均溫度；λc為混凝土熱導率；Tmax為混凝土的最高溫度；K為傳熱系數修正值。在混凝土表面覆蓋兩層塑料薄膜和兩個麻袋，起到保溫、潤濕和養護的作用。通過上述操作，可以保持混凝土表面的水份和溫度，讓混凝土一直在保溫和保濕的養護狀態中，從而控制混凝土內外溫度差，避免混凝土產生裂紋。在經驗公式的基礎上，在現場對不同齡期抗壓強度進行測量，如果養護至30d，其本身的抗拉強度超過溫度下降引起的拉應力，就可以停止養護。但是要緩慢冷卻和收縮，因此從30d 開始，須逐步減少保護層的厚度，在42d 停止測溫，在45d 拆掉所有的保溫材料。

3 混凝土施工中的測溫與施工效果

在項目施工中，對混凝土施工環節進行溫度測試。測試中應明確，溫度檢驗是評估混凝土施工質量的關鍵指標之一，為保證溫度測試工作的規范性，應按照下述方式，規范溫度測試的措施與制度。

在澆筑底板混凝土前，由專業技術人員埋設測溫管道。通常，有3 個測溫點位，對應的測溫管分別埋設在混凝土表層、面板中部和面板底部，3 個測溫點可以形成一個三角形。測溫點的間距不應＞6m，測溫管通常采用PVC 管，并要用原木塞子進行塞堵處理，防止測溫管出現滲漏和在測溫過程中雜物進入測溫管，對測溫工作造成影響。

通常要對混凝土溫度檢測進行不間斷地監控，監控的時間要視具體情況而定，本項目的測量頻率為6h/次、連續監控3d，在測量過程中，應確保技術人員按照規范要求讀取測溫，通過這個方式，保證測溫數據的精確性。

當對混凝土內、外溫度進行測定時，如果發現最高溫度與表層溫度的差值＞25℃，或者溫度出現異常時，就應該立即告知項目部有關技術負責人，便于施工人員及時采取有效合理的措施預防裂縫。

以某測溫點為例，在養護期間內對其進行測溫，記錄表層、中部和底部的實時溫度，統計溫度差，結果見表3。

表3 澆筑施工中某測溫點實測溫度統計結果

完成澆筑施工中某測溫點實測溫度統計后，拍攝現場混凝土澆筑完成后的施工效果圖，如圖4所示。

圖4 現場混凝土澆筑完成后的施工效果圖拍攝

4 結語

通過研究，得到以下結論：1）從表3 中可以看出，測溫試驗持續了72h，即連續記錄了3d，從記錄的最大溫差結果可以看出，在72h 內，所選的測點最大溫度發生在監測的60h，此時對應的混凝土澆筑最大溫度差為17.5℃，未超過25℃，按照上述方式，對澆筑施工區域內的其他測點測溫進行統計，根據統計結果可以看出，所有的測溫點在測試過程中的最大溫度差均未超過25℃，說明按照設計的方法進行施工，可以避免混凝土在澆筑中的內外溫度過大等問題，采用這個方式，可以防止混凝土出現裂縫。2）在此基礎上，分析圖4 后發現，澆筑表面平整，無明顯的蜂窩面，綜合施工效果較好。