高层建筑超厚底板大体积混凝土施工技术.pdf

中国新技术新产品2024 NO.1（上）-114-工 程 技 术由于高层建筑构造特殊，因此成为建筑工程领域的关注重点与施工难点。这类建筑的设计、建设和施工涉及土木工程学、力学、材料学、设计学和管理学等多个学科，属于十分复杂的系统类工程1。大体积混凝土在施工中的配合比设计、浇筑方案、养护手段以及温度控制方式，都是影响结构施工质量的重要因素。为保证超厚底板施工顺利，需要根据工程实际情况，设计可行性较高的施工方案。随着各地的发展，市场内高层建筑数量越来越多，使建筑工程能更好地满足现代化工程建设需求，成为施工技术中亟待解决的实际问题。根据大量的实际工程可知，底板大体积基础质量与整体工程质量有密切的联系，而且建筑底板所占的成本非常可观2。在建筑设计过程中，做好技术设计，完善施工组织工作并优化造价控制工作是需要重点探讨的问题。与普通钢筋混凝土工程相比，大体积砼结构具有厚度大、施工中材料用量多、施工条件与施工工艺复杂、受水泥水化热影响较为显著等特点3。在施工中防止结构裂缝的方法与常规的大坝工程不同，常规的大坝工程使用特制的低热量水泥、使用复杂的降温系统即可实现，大体积砼结构要通过完善的结构设计、合理配筋、优化可行的施工工艺和加强养护等措施，改善结构的抗裂性，提高工程的设计与施工质量。为满足以上需求，本文将对此进行研究。1 项目实例根据工程项目施工要求，选择某地东区某地块项目作为实例，本项目由超高层建筑 6#楼和地下室等组成，项目基本情况见表 1。表 1 高层建筑基本参数建筑功能建筑面积建筑层数（地上）建筑层数（地下）建筑高度商业、酒店、办公、配套等62660.1136层2层158.6m根据工程项目的设计需求，在建筑的底板位置，设置横向、纵向 2 个方向的后浇带，2 条后浇带将工程项目划分为4 个区段：I、II、III 和 IV 区段，其中 I 段、II 段和 IV 段的底板厚度设计值为 1.3m，III 段的底板厚度设计值为 3.5m，在施工中，底板的砼等级包括 R60、S12 和 C40，底板平面划分方式如图 1 所示。对图中 III 段底板设计参数进行分析，具体内容见表 2。表 2 III 段底板设计参数底板面积砼用量配筋（上、下两个方向）支撑系统463912032m双向40mm200mm70mm70mmmm角钢2 高层建筑超厚底板大体积混凝土施工2.1 配合比设计在遵循优化配合比原则的基础上，采用低水化热的水泥高层建筑超厚底板大体积混凝土施工技术程文甲（中铁十二局集团建筑安装工程有限公司，山西 太原 030000）摘 要：目前在超厚型高层建筑中，大体积混凝土因温度应力会出现裂缝，为提高施工质量，本文对施工技术进行研究。以某高层建筑施工项目为例，通过配合比设计、钢筋加工绑扎与模板制安拆除、混凝土浇筑施工和混凝土养护，提出一种新的施工技术。通过分析混凝土施工中的测温与施工效果，得出结论：应用新的施工技术后，超厚底板大体积混凝土结构不会产生裂缝，可以有效保证施工质量。关键词：高层建筑；超厚底板；大体积中图分类号：TU75文献标志码：A图 1 高层建筑底板平面划分方式中国新技术新产品2024 NO.1（上）-115-工 程 技 术材料，降低混凝土中水泥和水的用量。向原材料中加入一定数量的粉煤灰，从而提高混凝土的黏塑性，并进一步降低水化热4。此外，加入少量的减水剂，延缓水化热释放，降低其峰值，达到延缓混凝土凝固的目的，防止产生施工冷缝。将强度等级为 C40 的混凝土材料与 S12 配合使用5。计算混凝土最高温度升高值如公式（1）所示。Tm Qcpetcmt=()1 （1）式中：Tt为在龄期为 t 时的混凝土绝热温度上升数值；Q 为单位体积水泥材料在 28d 内累计水化热；c 为混凝土的比热；p 为混凝土的材料密度；mc为修正系数。在混凝土浇筑后的3d5d，其内部温度最大约 406。计算混凝土的极限收缩值，如公式（2）所示。y（t）=y0（1-e-bt）M （2）式中：y（t）为混凝土收缩量；y0为混凝土标准状况下的极限收缩量；b 为经验系数；M 为非标准条件下的修正系数。计算各龄期混凝土收缩当量的温度差如公式（3）所示。Ty（t）=y（t）/a （3）式中：Ty（t）为不同龄期混凝土等效收缩温差；y（t）为混凝土各龄期的收缩变形；a 为混凝土线性膨胀率。通常，a 的取值为 1010-6。在模板制安拆除施工前，现场准备工作如下：选取 3 个搅拌站，7 台地面泵，56 台运输车，28 支振捣棒。各搅拌站采用最优混合比搅拌混合。利用温度数据采集器对底板进行温度监控7。在温度变化较大的地区，按照平衡点和侧重点的要求，布点 43 个。当内表温度差为 20时，测算频率为 1 次/10min。当 8d15d 时，采集周期为 1 次/h；当 16d21d 时，采集周期为 2h/d。从 22d 开始，每 4h 测量一次温度。2.2 钢筋加工绑扎与模板制安拆除必须严格按设计图纸加工和绑扎钢筋构造物。底层钢筋采用热轧钢筋，并按 400 级的钢筋强度要求进行设计。当长度 20mm 时，可采用电弧焊连接钢筋。当长度 20mm 时，可以选用套筒冷挤压的方式连接钢筋接头8。在钢筋防护层中，可采用细砂石混合土垫层。上部和下部的网筋支撑结构选择 L63mm4mm 的角钢，其水平距离为 200mm，整体呈行列式布置，如图 2 所示。选择 7 块板子作为侧面模具，用“3”形的钢管卡子固定边棱。拆除侧模结构，在混凝土浇筑 7d 后，拆除模板，用草袋包裹周围进行养护。在底层结构上选择一块砖胎模，完成表面911防水涂层施工和厚度为3cm的细石混凝土保护层施工。2.3 混凝土浇筑施工混凝土的浇筑方向为从北到南，采用分层、分段和定点的方法，一层一层地浇筑。超厚底板大体积混凝土浇筑顺序如图 3 所示。按照图 3 的浇筑顺序，确保上、下两层混凝土浇筑间隔时间不大于初凝时间，节点处不出现漏振。这种由天然水流构成的斜坡浇灌方法，避免反复拆除、冲洗和接长输送管道，能更好地与泵送工艺协调，提高了泵送效率，使石灰石的泌水处理变得简单，确保上部和下部的浇灌不超过初凝时间。按泵送的天然流量和振动时产生的斜率，将振动装置分为前、中、后 3 个阶段。前面为泵管出料，中间和后面为坡脚处，其中一台须安装在上、下两根钢筋间，用于振动底板底部钢筋网。在混凝土浇筑过程中，要将水泥浆液和泌水迅速地向两端或一端排放。利用软轴泵抽水，可有效地解决渗滤液对混凝土层间黏结力的影响，改善混凝土的密实程度及抗裂性能。2.4 混凝土养护考虑蓄水养护对施工造成的不利影响，决定采用覆盖保温养护的方式，控制混凝土的内外温度差，如公式（4）所示。?0 5232.maxhTTTTKc （4）式中：为保温材料的厚度；h 为高度；为保温材料的导热系数；T2为混凝土与养护材料接触位置的温度；T3为混凝土浇筑后 3d5d 的空气平均温度；c为混凝土热导率；Tmax为混凝土的最高温度；K 为传热系数修正值。在混凝土表面覆盖两层塑料薄膜和两个麻袋，起到保温、润湿和养护的作用。通过上述操作，可以保持混凝土表面的水份和温度，让混凝土一直在保温和保湿的养护状态中，从而控制混凝土内外温图 2 超厚底板钢筋支撑结构示意图中国新技术新产品2024 NO.1（上）-116-工 程 技 术度差，避免混凝土产生裂纹。在经验公式的基础上，在现场对不同龄期抗压强度进行测量，如果养护至 30d，其本身的抗拉强度超过温度下降引起的拉应力，就可以停止养护。但是要缓慢冷却和收缩，因此从 30d 开始，须逐步减少保护层的厚度，在 42d 停止测温，在 45d 拆掉所有的保温材料。3 混凝土施工中的测温与施工效果在项目施工中，对混凝土施工环节进行温度测试。测试中应明确，温度检验是评估混凝土施工质量的关键指标之一，为保证温度测试工作的规范性，应按照下述方式，规范温度测试的措施与制度。在浇筑底板混凝土前，由专业技术人员埋设测温管道。通常，有 3 个测温点位，对应的测温管分别埋设在混凝土表层、面板中部和面板底部，3 个测温点可以形成一个三角形。测温点的间距不应 6m，测温管通常采用 PVC 管，并要用原木塞子进行塞堵处理，防止测温管出现渗漏和在测温过程中杂物进入测温管，对测温工作造成影响。通常要对混凝土温度检测进行不间断地监控，监控的时间要视具体情况而定，本项目的测量频率为 6h/次、连续监控 3d，在测量过程中，应确保技术人员按照规范要求读取测温，通过这个方式，保证测温数据的精确性。当对混凝土内、外温度进行测定时，如果发现最高温度与表层温度的差值 25，或者温度出现异常时，就应该立即告知项目部有关技术负责人，便于施工人员及时采取有效合理的措施预防裂缝。以某测温点为例，在养护期间内对其进行测温，记录表层、中部和底部的实时温度，统计温度差，结果见表 3。完成浇筑施工中某测温点实测温度统计后，拍摄现场混凝土浇筑完成后的施工效果图，如图 4 所示。4 结语通过研究，得到以下结论：1）从表 3 中可以看出，测温试验持续了 72h，即连续记录了 3d，从记录的最大温差结果可以看出，在 72h 内，所选的测点最大温度发生在监测的60h，此时对应的混凝土浇筑最大温度差为 17.5，未超过25，按照上述方式，对浇筑施工区域内的其他测点测温进行统计，根据统计结果可以看出，所有的测温点在测试过程中的最大温度差均未超过25，说明按照设计的方法进行施工，可以避免混凝土在浇筑中的内外温度过大等问题，采用这个方式，可以防止混凝土出现裂缝。2）在此基础上，分析图 4 后发现，浇筑表面平整，无明显的蜂窝面，综合施工效果较好。参考文献1 曹宇伟，马丽军.大体积混凝土施工技术在工程项目的综合应用 J.广东建材，2023，39（5）：105-108.2 伏建军.建筑工程地下室底板大体积混凝土施工技术要点J.四川水泥，2023（5）：92-94.3 任志超.筏板基础大体积混凝土施工抗裂性研究 J.砖瓦，2023（5）：64-66，70.4 陈开桥，陈志鹏，李勇波.抗裂材料在桥梁主塔大体积混凝土施工中的应用研究 J.交通科技，2023（2）：107-111.5 高炯明.筏板基础大体积混凝土施工技术 J.建材发展导向，2023，21（8）：121-123.6 王增煜.大体积混凝土施工工艺分析 J.城市建设理论研究（电子版），2023（10）：58-60.7 席正平.大体积混凝土施工裂缝的成因及措施 J.大众标准化，2023（6）：28-29，32.8 罗襄宏.建筑工程大体积混凝土施工技术研究评大体积混凝土施工技术J.工业建筑，2021，51（7）：234.图 3 超厚底板大体积混凝土浇筑顺序示意图图 4 现场混凝土浇筑完成后的施工效果图拍摄表 3 浇筑施工中某测温点实测温度统计结果养护时长（h）测温中的混凝土表面温度（）测温中的混凝土中部温度（）测温中的混凝土底部温度（）实时环境气温（）温度差统计/取最大值（）611.421.413.4-10101216.927.117.1310.21819.330.820-911.52418.933.621.5-1214.7302234.523.5-1112.53623.536.924.6-113.44222.537.825.9-815.34826.539.526.7-1313543041.328.6-1015.76025.843.326.6117.56626.741.327.5-714.67228.742.228.5-1013.7