1、第 3 7卷 第 6期 2 01 0年 6月 建筑技术开发 Bu i l d i ng Te c hn i q u e De v e l o p me nt Vo 1 3 7,No 6 J u n 2 01 0 基础 大体 积 混凝 土施 工技 术在超 高 建 筑工程 中的成 功运 用 向 阳生 上 海建 工( 集 团) 总公 司 , 上 海 2 0 0 1 2 0 摘要 通过南 昌“ 联发 广场” 商务写字楼基础底 板大体积混凝 土的施工 , 从混凝 土优化配合 比、 混凝土 浇筑、 混凝 土温 控 和养护等方面 , 较 为详 细地 阐述 了如何采取有效施工技术措施 , 保证底板大体积混凝
2、土的施工达到施 工质量 要 求 。 关健词 大体积混凝土 ; 混凝土配合 比; 混凝土浇筑 ; 温度控 制; 混凝土养护 中图分类号 】 T U 7 5 5 6 文献标志码 】 B 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 X( 2 0 1 0 ) 0 6 0 0 3 1 - 0 4 近年来 , 随着社会经 济和建筑 技术 的快 速发展 , 建 筑规 模不断的扩大 , 大型 的现 代化建筑 在城市 中不断 涌现 , 于是 出现很 多大体积混凝土施工 , 尤 其是 在高层建筑 或超 高层建 筑基础底板 的设计 当中, 基础底板混凝 土已经 变得是越 来越 厚 , 深度是越来越大 , 这 就对施工 单
3、位提 出了更 高的施 工技 术要求。下面针对我集 团总公 司的一个超 高层建 筑工 程来 浅谈大体 积混凝 土在施 工 中所 采取 的施 工技术 和质量 保证 措施 , 以供同行参 考。 南 昌“ 联发 广场 ” 是 由商务 写字楼 、 酒 店式 公寓 和 大型 商场 组成 的大 型综合性 建筑 , 位于南 昌市红谷 滩 C B D中心 区 , 是江西省南昌市标 志性建 筑物 , 是省市政 府重 点关 注的 大型现代 化建 筑项 目, 主体结 构 于 2 0 1 0年 1月 顺利 封顶 。 南 昌“ 联发广场 ” 用地 面积约 3 1万 m , 总 建筑面积 约 2 1 4 万 m , 其中
4、: 商务写字楼 4 8层 , 总高度 1 9 7 7 m, 建 筑面积 约 8 3万 m , 框架 一核 芯筒 结 构体 系; 酒 店式 公 寓楼 2 23 0 层 , 总高度 9 9 9 2 m, 建筑面积约 5 5 万 m , 框支剪力墙结构 体系 ; 大 型 商 场 4层 , 总 高 度 2 3 4 0 m, 建 筑 面 积 约 3 8 万 m , 框架结构体 系; 地下室 2层 , 建筑面积约 3 6万 n l , 地 下室为一个大底 盘 , 各单体 均坐落 在地下室 底盘 的顶板 上 , 该项 目工程造 价约为 6亿元 。 1工 程 特 点 商务 写字楼基础采用 2 8 m厚防水底板
5、承 台, 满 布桩基 础 , 公寓楼基础采用墙下 布置桩及 0 9 2 5 m 防水底 板承 台 , 大型商场基础则采用一 柱一桩及 0 6l m厚 防水底 板 承台。各单体 防水底板 承台混凝土强度等级均 为 C 5 0 , 并按 3 O 4 0 m间距 留设 后浇带 进行 分 区, 通过 后 浇带 的设置 来 消除各单体上部结构不 同的荷 载带来 的不均匀沉 降。根据 规范, 商务写字楼和酒店式公寓楼的基础底板承台已属大体 积混凝土 , 其 中又 以商务 写字 楼基 础大 体积 混凝 土量 为最 收稿 日期 : 2 0 1 0 0 31 5 作者简介 : 向阳生 ( 1 9 7 2 - )
6、 , 男 , 贵 州人 , 毕业 于贵州工业 大学 ( 现 已 并入贵州大学 ) , 工学硕士 , 经济师 ,一级 建造师 , 上海建 工( 集 团) 总公司项 目经理 ( 项 目施工管理 , 兼工程技术管理) 。 大 , 约为 8 7 0 0 m 。由于篇幅原 因 , 本章重 点介绍 商务 写字 楼基础大体积混凝土施工 。 商务写 字 楼 核 心 简 体 深 坑 基 础 与底 板 面 标 高 下 落 2 2 0 m, 使之 高低跨处 底板 厚达 4 m, 混凝 土 内部水 化热 不 易散发。再加上基础混凝土浇筑期历经冬末春初 , 气候 因素 变化大 , 温控技术措施 必须周全 。 2底 板
7、承 台大 体 积混 凝 土 施 工 由于大体积混凝土硬化期 间水泥 水化热 产生 的温度变 化和混凝土收缩 共同作用 , 产生 的温度应力和收缩应力是 导 致底板产生裂缝的根本 原因 。因此对 于大体 积混凝 土除 了 须满足强度、 刚度 、 整体性和耐久性等要求外 , 如何控制温度 变形引起的裂缝开展是至关重要的。 本 工程底 板承 台混凝 土采用 6 0 d强度代替 2 8 d强度 , 减少水 泥用量 和降低水 化热 , 并采用温度差和温度应力双控 制 的方法确保混凝 土的质量 , 即在材料 供应 、 试验 、 配 合 比、 现场浇 捣、 养护 、 监测 手段等各 环节上 来保证施 工期
8、间底板 的裂缝控制 , 确保底板混凝土的施工质量 。 2 1 施 工准 备 充分熟悉 图纸 。 熟 悉混凝土的类 型 、 强度 、 抗渗 等级和允 许利用后期强度 的龄 期 ; 熟 悉底板 承台 的平 面尺 寸、 各 部位 厚度 、 预留的结构 缝和后 浇带 的位置 、 构造 和技术要 求 。根 据现场施工实际情况 , 积极 与设计 沟通。 项 目部为保证工程质量建议采取相关技术措施 , 并 编制 专项方案报公司总工程师和监理 , 并通过监理取得设计 单位 和业主的同意。施工前做好技术交底工作。 2 2材 料 配 合 比优 化 方 案 由于写字楼底板 承台较厚 , 在混凝土施工和后期养护 中
9、会有相 当的难度 , 针对 这些情况 , 本着 认真严谨 的科 学态度 和对业 主、 工程质量负 责的精神 , 我部 根据 以往 的大 量施工 经验 , 采用以下优化混凝土配合 比措施 , 具体 如下 : 1 ) 对 于基 础 底 板 来 说 , 一 般 不 会 很快 就增 加 结 构 荷 载 , 因此充 分利用混凝 土的 中后 期强度 , 可有效地 降低水泥 用 量 , 选 用 中低热 水 泥 , 以降 低 水 泥水 化 所 产 生 的热 量 , 从 而控 制大体 积混 凝 土 的 温 度 升 高 , 这 须 与 设 计 商 议 再 31 第 6期 向阳生: 基础 大体积混凝土施工技 术在超
10、 高建筑工程 中的成功运 用 第 3 7卷 确 定 。 2 ) 坍 落度 : 控制在 1 2 04- 3 0 m m。 3 ) 凝结 时 间: 初 凝 时 间 为 91 0 h , 终 凝 时 间 为 1 2 1 3 h。 4 ) 材料选配 水泥 : 大体积混凝土结构引起 的裂缝最 主要原 因是水 泥水化热的大量积 聚使混凝土 出现早期升及后期降温现象。 为此在施工中应尽 可能采 用 中低 热水 泥 , 本工 程采用 4 2 5 级矿渣硅酸盐水泥。 细骨料 a ) 应优先选用 中、 粗砂 , 不宜使用细砂 , 对泵送混凝 土其 粉粒通过 0 1 6 m m筛孔量不小于 5 为宜 , 从而降低混
11、凝 土 的温 升和减少混凝土的收缩 ; b ) 砂的含泥量应 2 , 泥块 含量 0 5 , 砂 的 S O , 含 量应 1 ; c ) 砂率控制在 4 2 一 4 5 之问 , 砂率不宜 过大 , 以免影 响混 凝 土 的可 泵 性 。 粗骨料 a ) 选 用结 构致密强度高不含活性二氧化硅的石子骨料 , 骨料 不宜用砂岩 , 不 得含有蛋 白石凝灰岩等遇水明显降低强 度的石子 , 其压碎指标应低 于 1 6 ; b ) 骨料应尽 可能 选择 大粒径 , 但 最大不 得超 过钢 筋净 距的 3 4 ; 选用 5 3 1 5 m m的碎石或碎卵石 , 尽可能选用碎 石 , 减少混凝土收缩 ;
12、 c ) 含泥量不得大于 1 , 泥块含 量不得大 于 0 2 5 ; d ) 石子应连 续级 配, 以 51 0 m m级量 稍低 为佳 , 骨料 中针 、 片状粒含量应 1 5 。 外掺料 : 在混 凝 土 中可掺 入一 定量 的减 水剂 和粉 煤 灰 , 以减少水泥用量 , 以后改善混凝土 和易性和可泵性 , 延 迟 水化热释放的速度 , 放热 峰也较 推迟减少温 度应力 , 减小 大 体 积混凝土过程 中的冷接缝的可能性。 fl , ) 粉煤 灰 : 采用 I 级磨 细灰 , 以球状 颗粒 为 佳 , 发挥 其 “ 滚珠效应” , 以改 善混凝 土 的 和易 性 , 提高 混凝 土 的
13、可 泵 性 , 并 因此取代部分水泥 , 降低 了混凝土的水化 热, 而使得混 凝土温升减 小。该掺人量需与设计共同商议确定。 b ) 减水 剂 : 采 用具 有缓 凝 、 减 水作 用 的 E A一1型外加 剂 , 以改善混凝土的性 能。加入外加 剂后 , 可延长混 凝土 的 凝结时间 , 采取分层浇筑混凝土 , 利用浇筑面 的散热 , 并可大 大减少施工 中出现冷缝的可能性。 水 : 使用 洁净淡水 , 水灰 比宜控制 在 0 4 5 0 5之 间 , 最 高不超过 0 5 5 ; 用水量宜在 1 7 0 k g m 左右。 2 3大 体 积 混 凝 土 浇 筑 商务写字楼底板承 台大体积
14、混凝 土采用斜 面分 层连续 浇筑 , 一次性浇捣施 工 , 混凝土共约 8 7 0 0 m , 共布置 1台汽 车泵、 4台固定泵 由北 向南斜 面分层 连续浇 捣施 工 , 浇筑速 度控制如表 1 。 3 2 表 1 底板大体积混凝 土浇筑速度 泵车类型 浇筑速度 方量 总浇筑时间 汽车泵 1台 5 0 m ( 台 h ) 1 6 2 m h 8 7 0 0 m3 5 4 h 固定泵 4台 2 8 m ( 台 h ) 浇筑方法采用“ 斜 面分 层、 薄层 浇捣、 循 序推进 、 一 次到 边” 连续施工的方法 , 分层厚度 3 0 05 0 0 m m且不大 于震动 棒长 1 2 5倍 。
15、每个泵负责一 定宽度 范围的浇筑 带 , 各 泵浇 筑带前 后略有错位 , 形成阶梯式 分层推进局面 , 以达 到提高 泵送工效 , 简化混凝土泌水处理 , 确保上下混凝土层 的结合。 由于底板承台施工 阶段工作面较宽 , 可在适 当位置布置一些 交叉泵管以保证混凝土浇捣连续性 , 防止冷却缝 的产生 。浇 捣混凝土时泵管应架 高于底板面。浇捣混凝土前 , 应清理模 板 内杂物垃圾 , 清除钢筋表面的铁锈 、 油 污。见图 1 。 图 1 底板承台大体积混凝土浇捣布置 2 4大 体积 混凝 土 振 捣 根据混凝土泵送时 自然形成 的流淌斜坡度 , 在每条浇筑 带施 工面的前 、 中、 后各布置
16、 3台振动器 , 第 1 台布置在混凝 土卸料点 , 振捣手负责出管混凝 土的振捣 , 使之顺利 通过 面 层钢筋流人底层 ; 第 2台设置在 混凝土斜 面的 中间部位 , 振 捣手负责斜 面混凝土 的密实 ; 第 3台设置在坡脚及底层 钢筋 处 , 因底层钢筋间距较密 , 振捣手负 责混凝土流 人下层 钢筋 底部 , 确保下 层钢筋 混凝 土的振 捣密 实。振捣 手振 捣方 向 为: 下层垂直于浇筑方向自下而上, 上层振捣白上而下, 严格 控制振动棒移动的距离、 插入深度、 振捣时间 , 避免各浇筑带 交接处漏振 。 2 5 大 体积 混凝 土 泌水 处 理 流动性 的混凝土在浇筑过程 中,
17、 上涌的泌水和浆水顺着 混凝 土坡脚流淌到坑底 , 故我们采取的措施是 在混凝土垫 层 施工时 , 使其施工成一定的坡度 , 使大量 的泌水顺 垫层坡 度 流人到周围的排水 沟盲沟 , 通 过积水坑排 放到基 坑外 , 当混 凝土 的坡脚接近后 浇带、 模板 顶端或底板 面标高 时 , 我 们要 第 3 7卷 向阳生 : 基础大体积混凝土施工技术在超高建筑工程 中的成功运 用 第 6期 求振捣手改变混凝土的浇筑 方 向, 即 由顶端 往 回浇 筑 , 与斜 坡面形成一个积水潭 , 用软轴泵及时排除最后的泌水 。 2 6 大体积混凝土表面处理 泵送混凝土由于强度高 , 表面水 泥浆较 厚 , 故
18、在混 凝土 浇筑后至初凝前 , 应按初步标高进行拍 打振 实后 用长 木尺抹 平 , 赶走表 面泌水 , 初凝后至终 凝前 , 用木蟹 打压 实 , 紧跟着 用铁抹刀抹光闭合收水裂缝。 3 底 板大 体 积 混 凝 土 温 控 措 施 对于大体积混凝土的测 温 , 我部制定了严格 的温控方案 加 以控制 , 即控制 混凝 土 内外 温差 在 2 5 。 以 内, 根 据混凝 土 的浇 捣 方 向 和 底 板 厚 度 来 考 虑 测 温点 的布 置 。 1 ) 为掌握基础 内部 实际变 化情况 , 防止 内外 温差超 限 值而产生收缩裂缝 , 我们对深坑和大底 板基础内部均进行测 温记录 , 密
19、切监视温 差波动 , 以指导混 凝土 的养护工 作 。见 图 2、 图 3 。 图 2 写字楼底板混凝土测温点布置 测温点 图 3 底 板测 温点剖 面图 2 ) 测温设备采用 “ 大体积 混凝 土温度 计算 机 自动测 试 仪” 。温度传感 器在 混凝 土浇 捣之 前 预先埋 设在 测 点位 置 上。在主楼深坑 内及大 底板 内布置若干 个测 点。温度传 感 器工作端 温度 、 温差 、 薄膜 温度 以及 环境温度 的数 据与 曲线 用 电脑 打 印绘 制 。如 混 凝 土 中内 外 温 差 超 过 控 制要 求 时 , 系 统将 马上报警 。 3 ) 采用 国内先进 的智 能温 度巡检 系
20、统 X X一1 6型多 点 测温仪 , WZ C一 0 1 0铜热 电阻作为测 温探 头测温 , 配 以导线 。 铜热电阻与导线必须 焊接可靠 , 然后用 环氧树 脂封 闭, 并进 行老化处理 , 确保 不渗水 。 4 ) 测温时间规定 : 自混凝土人模至浇捣完毕 的前 3 d 期 间内每 1 h 测 温 1 次 ; 第 46 d , 每 2 h测温 1 次 ; 以后每 4 h 测温 1 次 。一般 2 0 d后可停止测温 , 或温度梯度 2 0 。 时 , 可 停止测温。每测温一次 , 应 记录 、 计算 每个测 温点 的升 降值 及 温 差 值 。 5 ) 测温时随时做到以下记 录: 每天
21、测温时间 、 各测点 的温 度值 ; 各部位保温材料 的覆盖及去除的时间; 浇水养护和恢复 保温时间 ; 异常天气如大雨 、 大风等发生时间。当混凝 土中心 温度差超过 2 2 时 ( 即中心与表面下 1 0 0 m m或 5 0 m m处) , 必须向现场施工管理人员报警 ; 当超过 2 5 时 , 现场施工方必 须采取有效技术措施 ; 当温度梯度小 于 2 0 C通知施工现 场可 消除混凝土表面保温材料 , 继续施工上部结 构; 当内外温差小 于 2 0 C时 , 可停止测温。项 目部组织专业人员负责从布点 、 布 线 、 测温至数据整理、 资料 总结等测温工作。 4底板大体积混凝土养护措
22、施 由于底板混凝土浇筑施 工正值 冬末 春初 , 气温变 化大 , 日晚温差大 , 初春 雨量 多。根据 我 司多 年来 的工 程实 践经 验 , 养护 上采用 内降外蓄措施 , 来 控制裂缝 的开展 。为 了保 证混凝土浇捣 , 控制混凝土人模温度是 内降控制混凝土温 降 的重要手段。外蓄是指对 混凝土采 用保 温、 保 湿养护 方法 , 即在混凝土表面用木蟹 压紧平整 后 , 覆 盖一层 彩条布 、 三层 草袋及三层塑料薄膜 , 覆盖工作 必须严 格认真贴 实 , 薄膜 幅 边之间搭接宽度不 少于 1 0 e m, 草包之 间边 口拼 紧 , 养 护期 间浇水视具体情况而定。为防止气温骤变
23、影响 , 在混凝土升 温和早期降温过程 中, 有控制 地加强保 温层 , 在混凝 土降温 中期 , 为加快 降温速率 , 采取 白天掀开部分保 温层 , 晚间加之 覆盖的做法 , 混凝土 降温 后期 则采 取逐 日掀 开保 温层 的做 法 。 见 图 4图 5。 图 4插筋部位混凝土养护示意 彩布条 图 5底板混凝土养护示意 ( 下转第 4 1页) 33 第 3 7卷 顾浩声 。 等: 多层模 板支架体 系的数值 分析 第 6期 9 0 0 8 0 0 7 0 0 6O 0 50 0 40 0 3 0 0 l 一1 d # k - 2 I +3 d 拆支架 一 l qr 5 d 拆支架 、 =
24、 1卜 _- - - - 一 一 图 1 2 第 四层楼板受力随龄期变化 从上面结果 中可以看出 , 通常拆 除底 层支架后第二 、 三 、 四层楼板所承担 的荷载会增大 。同时 , 比较拆除底层 支架前 后可知 , 第 四层楼板 ( 即新浇楼板 ) 所承担的荷载变化 幅度最 小, 约为 8 左右 ; 第 三层 楼板所 承担 的荷 载变化 幅度稍 大 , 约为 1 4 左 右; 第二层楼板所 承担 的荷 载变化 幅度更 大 , 约 为 3 4 左右 ; 拆除底层支架后 , 第 一层楼板 承担 的荷 载变 为 楼板 自重 , 因此变化幅度最大 , 约为 3 7 左右 。相 比较而言 , 对于第二
25、 、 三 、 四层楼板来 讲 , 拆除底层 支架 的时间越 晚 , 楼 板所 承担 的荷载 出现大 幅度增加的时间也就越晚。 对 于混 凝 土 梁 和 楼 板 , 随 着 龄 期 的 增 加 , 混 凝 土 弹 性 模 量逐渐增大 , 即梁 与楼板 的抗 弯刚度增 大 , 所 能承担 的荷载 也越来越大。因此 , 拆除多层模板支架体 系底层支架 的时间 越晚 , 楼板承担的荷载 出现大幅度增加 的时间就越 晚 , 同时, 混凝土楼板 的承载 力也 越 高, 能更 好 的满足 承担 荷 载 的要 求。所 以, 适 当的推迟拆 除底 层支 架的 时间 , 这样 会使得 混 凝土强度 提高 , 从
26、而更加有利 于结 构施工安 全 , 还 可减少楼 板 裂缝 。 4结 语 本 文采用 A N S Y S数值 分析模 型 , 分 别对 多层模 板支 架 体系在不同龄 期下 及在 不同拆 除底层 支架 时间下 的荷载 分 配问题进行 了研究 , 得出了以下结果 : 1 ) 在一个施工周期 内 , 随着新 浇楼板 龄期 的增长 , 三层 支架 的内力均逐渐减小 , 并 且变化趋势随龄期 的增加 由大变 小 , 说明新增荷载逐渐 由楼 板 自身承担。 2 ) 从 上向下 , 楼板 承担 的荷载越 来越 大 , 最底层 的楼板 承担荷载最大 。在一个施工周期 内, 随着新浇 楼板龄期 的增 加 ,
27、第 四层楼板 , 也就是新浇楼板 , 从 不能承担荷 载逐渐变化 为开始承担荷载 , 并 且所 承担 的荷载 逐渐增 大 ; 其他 三层楼 板所承担的荷载 , 随着新浇楼板龄期 的增加逐渐减小 。 3 ) 对 于不 同层支架来讲 , 梁下单根支架最大 内力出现在 第 一层 , 板下单根支架最大 内力 出现 在第 二层 ; 在同一层 内, 梁下单根支架所受的内力比较大 , 板下单 根支架所受 的内力 比较小 ; 梁下单根支 架 内力 最大值 出现 在柱 子附近 , 而 板下 单根支架内力最大值 出现在靠 近梁附近。 4 ) 拆除底层支架后 第二 、 三 、 四层 楼板所 承担 的荷 载会 增大
28、; 对第二 、 三、 四层楼板 来讲 , 拆除底层 支架 的时间越晚 , 楼板所 承担 的荷载 出现大 幅度增加 的时 间也越 晚。 参 考 文 献 1 G r u n d y ,P a n d K a b a i l a ,A , C o n s t r u c t i o n L o a d s o n S l a b s w i t h S h o r e d F o r mw o r k i n Mu h i s t o r y B u i l d i n g s ,AC I J o u r n a l ,6 0( 1 2 ) , 1 9 6 3,p p 1 7 2 9 1 7 3 8
29、 2 A s h r a f ME a n d Wa i F a h C h e n,I mp r o v e d An a l y s i s o f S h o r e S l a b I n t e r a c t i o n ,AC I S t r u c t u r a l J o u r n a l ,8 9( 5) ,1 9 9 2,p p 5 2 8 5 3 7 3 R c S t i v a r o s a n d GT H a l v o r s e n ,E q u i v a l e n t F r a m e A n a l y s i s o f C o n c r
30、 e t e Bu i l d i n g s Du rin g C o n s t ruc t i o n,Co n c r e t e I n t e r n a t i o n a l ACI , 1 3 ( 8 ) , 1 9 9 1 5 7 6 2 4 李启华 , 王伟 , 陈伟东 , 林璋璋 不同结构形 式的多层模板 支撑体 系的数值模拟 浙江工业大学学报 , 2 0 0 7, 3 5 ( 1 ) ; 9 6 9 9 5 林璋璋 , 杨俊杰 多层模 板支撑 体系受力 的实测分析 施 工技术 , 2 0 0 5, 3 4 ( 3 ) : 2 02 3 6 宋晓滨 , 顾祥林 , 等
31、低龄期 混凝土受 压应力 一应变 性能 的实验 研究 东南大学学报 , 2 0 0 2, 第 3 2卷增 刊: 1 0 21 0 6 ( 上 接 第 3 3页 ) 5结束语 1 ) 在大体 积混凝 土施工 中 , 降低水 化热 , 减 少水化 温升 , 有效控制混凝土 内外温差 , 是 防止 温度 裂缝产 生和 发展 。 并 保证大体积混凝土浇筑质量的关键。 2 ) 本工程的底板大 体积 混凝土 浇筑施 工技术 措施 经实 践论证是可行的 , 基础 验收 合格 , 2 0 1 0年 1月 主体 结构 封顶 后 , 经检测 , 底板至今未出现有害裂缝 , 各项指 标均符合 设计 要求 , 得到市质检站 、 监理 和业 主的好评 。 参考文献 1 大体 积混凝 土施 工规 范 ( G B 5 0 4 9 62 0 0 9) 北 京 : 中国计 划 出 版社 2 叶琳 昌, 沈义 大体积混凝 土施工 北京 : 中国建筑出版社。 1 9 8 7 3 线登洲 大体积混凝土施工 温度控制 石家庄 : 河北科学技术 出 版社 , 2 0 0 3 4 苏宁 , 黄彦 高 层建筑 基础大体 积混凝 土施 工 建 筑科技 与管 理 , 2 0 0 9, ( 3) 41 R 鞲鼙 童 R烈 i 肄