重庆浪高凯悦大酒店超高层建筑转换层防治质量缺陷的施工技术

彭家志

[摘要]：本文介绍了重庆浪高凯悦超高层建筑转换层在施工中综合应用的多项施工技术，主要有迭合梁施工技术、高强高性能砼施工技术、模板及其支撑体系设计与支护技术、钢筋镦粗直螺纹连接技术、杜拉纤维添加技术、二次振捣与二次抹压收平技术、砼养护技术等。从而有效控制了转换层梁板裂缝、下挠、露筋、蜂窝麻面等质量缺陷的产生，达到了超高层建筑转换层无质量缺陷施工的目的。

[关键词]：高层建筑转换层质量缺陷防治施工工艺施工技术

中图分类号：TU208文献标识码： A

1.工程概况

重庆浪高凯悦大酒店工程位于南坪转盘一隅，占地面积10,126m2，建筑面积15万m2，由裙楼和A、B两座塔楼组成。裙楼地下5层、地上6层，建筑面积8万m2。A塔楼44层，高238m，建筑面积4万m2；B塔楼34层，高187M，建筑面积3万m2；属超高层建筑，框架、剪力墙筒体结构。

该工程B塔转换层建筑面积2700 m2，梁板钢筋近500t，砼约3000 m3。

B塔转换层相对标高357m，层高10.70m，其间梁断面高超过2m的大梁共有32根，其中LL1－2梁高4.0m，宽1.5m，KL7－19梁高3.7m，宽1.6m，跨度11.0m，梁底配筋多达四层，共计68φ32。板厚200，梁板砼强度等级C50。

B塔转换层施工正值重庆市高温季节，最低气温28ºC，最高气温38ºC，平均气温33ºC。此32根大梁，特别是LL1－2及KL7－19大梁是典型的大体积砼。

它们具有结构厚、体形大、钢筋密集、体重大、楼层净空高、砼强度等级高、数量大、工程条件复杂和施工技术要求高等特点。除了必须满足砼的强度、整体形和耐久性之外，主要就是如何控制转换层梁板在施工中不会因温度应力、砼冷缩和干缩以及模板体系变形等原因而产生梁板裂缝、蜂窝麻面露筋等质量缺陷。为了防治转换层施工质量缺陷的产生，我们综合应用了一系列的施工工艺和施工技术，控制转换层的施工工艺过程，防止质量缺陷产生。

2. 施工工艺

2.1 以4.0m高的LL1－2梁为例，在高温天气浇筑砼，经计算大梁三天的内部最高温度可达98.4ºC，其表面如覆盖一层草垫养护，砼表面温度只有54ºC，想控制砼内外的温差在25ºC以内是十分困难的，温度裂缝的产生很难避免，而能使砼内外温差减小的办法就是削减梁的裁面高度，也就是说采取立面分层的办法即迭合梁施工工艺。

2.2 转换层大梁最大的线荷载达20t/m,如采取一次浇筑成型，则模板的支撑体系相当困难，采用钢管脚手架支撑则下部楼层无法承受如此大的荷载，如采用型钢托架，一是施工困难，二是大大增加工程造价和延长工期，为了减少大梁的荷载其有效办法也是削减梁的断面。

2.3砼的浇筑速度受到限制，过快则可能产生沉缩，不密实，过慢则可能产生砼冷缝。

2.4砼的冷缩与干缩裂缝与砼的约束有关，改善砼的约束程度，减少每次浇筑砼的长度从而减少蓄热量，减少砼水化热的积聚，能有效减少温度效力。所以我们采取了平面分区的施工工艺。

2.5经与设计研究商定在转换层板面下1.5m处留置水平施工缝，分两次施工，在连梁1/3处留置垂直施工缝，将B塔分为3个施工区。

3. 施工技术

3.1迭合梁施工技术

迭合梁施工技术我们主要考虑两个方面的要求。一是迭合梁设计，二是当下层梁能承受上部梁板荷载时在浇筑上部梁板砼时，模板支撑体系是否拆除。

3.1.1迭合梁设计原则

(1)迭合梁设计应考虑模板支撑体系微小变性和温度应力综合因素的影响引起第一次浇筑砼梁变形而产生裂缝的可能性而增设构造筋和腰筋。

(2)迭合梁设计时应考虑第一次浇筑的砼当强度等级达到设计强度的50％时能承受上部梁的自重和施工荷载。

(3)迭合梁设计接连续梁计算布筋

(4)在迭合面增设＠200×200Ø12插筋和留置100×50mm的凹槽，净距100mm。

(5)迭合 梁两次砼浇筑时间间隔不少于7天。

3.1.2 迭合梁施工准则

当第一次大梁砼浇筑后强度达到设计强度的50％时，开始进行上部梁板的砼浇筑，此时大梁上半部的砼主要考虑由下半部已经形成的砼梁来承担，此时下部梁就会因受力而产生弯矩变形，虽可满足施工支撑要求，但此种情况下，下半梁已经发挥了很大一部分的承载力，对整体大梁来说亦是如此。此部份应力是永久的、不可卸的一种附加应力，可降低结构的可靠度。为了减小下半梁的受力和变形，我们在进行上部施工时仍然保留第一次浇筑砼的支撑体系，确保结构的可靠度。

3.2高强、高工作性、高耐久性、高体积稳定性的高性能砼配合比设计

3.2.1本转换层梁板砼强度等级都为C50，水泥用量大，水化热高，且由于水泥石所占体积大易出现砼的自收裂缝。为此砼配合比设计重点考虑以下因素：

(1) 砼的强度、高工作性、高耐久性，高稳定性满足设计的要求；

(2) 砼配合比设计应满足在平均气温33ºC，日最高气温38ºC的条件下施工；

(3) 砼配合比中粗骨料应满足高强砼和转换层大梁钢筋密集的要求，减小石子的粒径；

(4) 砼早期强度高则相应的抗拉强度也高，能有效抵抗温度应力，减少裂缝的产生，故砼配合比设计应充分利用砼的早期强度；

(5) 砼配合比设计要根据浇筑速度考虑到泵送能力和二次振捣的需要；

(6) 砼配合比设计应考虑砼泵送性能的需要；

(7) 砼配合比设计采用低水灰比，控制用水量，并应扣除原材料特别是砂子和高效减水剂中的水。

3.2.2满足配合比设计的原材料控制

(1)选用低水化热、3天抗压强度30Mpa以上的生产稳定的重庆水泥厂干法生产的矿碴42.5级水泥，使用时水泥温度控制在40ºC以内；

(2)选用小泉石灰岩碎石，粒径5-20mm，合理级配，压碎指标≯8.5，含泥量≤1％，严格控制石子中针片状含量；

(3)选用细度模数大于0.9的渠河砂和雷蒙洛克机制砂，机制砂细度模数大于2.38，含粉量小于5％，含泥量≤2%，两种砂按一定比例拌合，使混合砂细度模数>2.0；

(4)选用重庆丰京外加剂厂生产的复合型即能减水又能缓凝高强减水剂FJW-7，并与矿碴42.5级水泥作相容性试验；

(5)选用美国生产的杜拉纤维；

(6)添加粉煤灰，取代部份水泥，尽可能减少水泥用量，改善砼的工作性能，降低砼早期水化热。

3.2.3砼配合比设计有关指标的确定

砼的坍落度：180±30mm

砼的经时损失≤20mm/h

砼的初凝时间12-14h，终凝时间14-18h

砼入模温度＜32℃

砼水灰比控制在0.4左右

砼的施工配制强度按下式计算

fcu.t≥fcu.k+1.645σ

3.3模板及其支撑体系设计与验算

3.3.1 模板设计

转换层大梁、柱节点均采用定型钢模板，柱梁节点和梁端采用木模板拼装固定。大梁钢模板外测横楞均采用Φ50钢管。全部采用M12的对拉丝杆@750X750固定钢模，内设Φ12的内撑埋件。见图一大梁模板与固定示意图。

图1大梁模板与固定示意图

3.3.2支撑系统设计

在转换层板下全部搭设满堂脚手架，纵横立杆间距1200mm，步距1400mm。转换层大梁在+25.0m平台搭设支撑架，在大梁梁宽及梁两边600mm范围内，立杆纵横间距500mm，步距1200mm，在+20.0m楼板上正对转换层大梁下，沿梁方向搭设与上部大梁同等宽的脚手架，其立杆必须顶紧上部梁底和板底，并与上部立杆位置对齐。见图二。所有大梁两侧均设一道剪刀撑，在梁底模板下方和支撑横杆接触处，用方木塞垫，以避免梁底钢模在荷载压力下变形，见图三。全部立杆采用对接接头，个别的用双扣件连接。

3.3.3脚手架稳定性和扣件抗滑移承载力验算

分别采用将上部荷载均匀分布在各立杆上计算立杆轴向力；沿梁纵向按五跨连续梁计算立柱支座反力和跨中弯矩以及沿梁横向按三跨连续梁计算取其大者

图2 两层支撑示意图图3 垫木安装示意图

作为验算稳定的依据。同时，进行脚手架扣件抗滑移的验算。经验算支撑系统的单立杆是稳定的，其扣件点处的抗滑承载力和横杆中部抗弯不够，需在原设计的基础上采取增设斜撑和剪刀撑，在大梁底部增设斜撑形成桁架体系，同时在大梁底部的每扣件节点处增加2个扣件，由原来的一个变为三个扣件。将支撑体系与已浇筑的柱、墙连接抱紧以增强稳定性，在脚手架扫地杆下全部垫塞500-1000mm的垫木以增大楼面支撑面积等措施。

3.4钢筋镦粗直螺纹连接与绑扎技术

3.4.1钢筋镦粗直螺纹连接是近几年开发成功的又一种钢筋机械连接技术，它比锥螺纹连接更具有强度高、连接质量可靠，施工方便，操作简便的特点，在钢筋镦粗直螺纹连接施工中主要是抓了培训、考核、持证上岗，特别强调抓住下料镦粗、套丝与套筒的选用、检验等五个五环节的质量控制，保证钢筋连接质量。

3.4.2转换层钢筋直径粗大，十分密集，必须合理的分布钢筋的间距和排距，避免砼下料不匀和振捣不密实产生砼早期沉缩而使大梁产生裂缝，故钢筋绑扎十分重要。为保证大梁钢筋定位准确并按设计图纸均匀分布，在钢筋绑扎时须搭设钢筋操作平台（见图4）

图4钢筋绑扎搁置图

在托架上划线分排钢筋，以满足钢筋绑扎要求。梁 底筋采用Φ25钢筋作垫块，其长度等于梁宽减去两倍保护层厚度。对多层梁的面筋和底筋则采用与主筋直径相同的钢筋作垫块（见图五）

钢筋绑扎必须丝丝入扣，绑扎牢靠，间距均匀，横平竖直，不能漏扎和松脱。

3.5杜拉纤维添加技术

杜拉纤维是一种以聚丙烯为原料、以独特工艺制造的高强聚丙烯单丝，极为有效地控制砼塑性收缩、干缩、温度变化等因素引起的微裂缝，防止及抑制裂缝的形成及发展，同时，杜拉纤维化学性质非常稳定，只依靠改变砼的物体结构而改善砼的性能，而本身不会吸收其他物质，同砼骨料、外加剂、掺合料和水泥都不会有冲突，故与砼材料有良好的亲合性。

加入杜拉纤维的砼，具有以下几个特点：

a.改善砼的性能，提高砼的抗拉强度和抗弯强度；

b.杜拉纤维与作用基料有极强的粘结力，分布极其均匀、彻底，故能在混凝土内部形成一种均匀的乱向撑托体系，从而产生有效的二级加强效果，有效的增强了混凝土的韧性，是控制裂缝的产生和发展，控制砼的塑性收缩、干缩等非结构性裂缝的卓越手段；

c.同时杜拉纤维单丝在砼内部的乱向撑托体系，可以有效阻碍骨料的离析，保证混凝土早期均匀的泌水性，从而阻碍沉降裂缝的形成。加入杜拉纤维同时能提高砼的抗渗防水能力，增加砼的抗冲击及抗震能力。

我们在一立方混凝土中加入一公斤杜拉纤维，严格计量，分散添加，效果很好。

3.6二次振捣及二次抹压收平

为了加强砼的匀质性和密实性，间隔30mia钟左右对混凝进行第二次振捣。

梁板砼浇筑后初凝前采取二次抹压收平工艺，防止混凝土中毛细孔水分急剧蒸发引起砼的干缩裂缝。

3.7砼的养护技术

3.7.1大体积砼的养护工作十分重要，按2.2m高的梁进行温度计算，其内部最高温度仍有87℃，在其表面覆盖草垫养护，砼表面温度只达到58.1℃混凝土内外温差远大于25℃，为了控制混凝内外温差、混凝土表面与环境温度差都控制在25℃之内，我们采取了两条措施。

一是将大梁用彩条布包裹形成大棚状。这样就形成了砼内外、砼表面与环境、环境与大气温度之间三个十分合理的温度梯度。同时由于浇水养护大梁时，水蒸发在棚内形成蒸气，使大梁周边环境湿度增大，有利于砼强度增长，同时又可控制砼的降温速度，避免温度裂缝的产生。

二是在梁板砼浇筑后终凝前采取喷雾养护措施，防止板面砼水分在高温下急剧蒸发而产生塑性收缩裂缝。砼终凝后满铺河砂、关水养护，养护时间不少于14天。

3.7.2延时拆模。

为防止砼暴露，风吹日晒，引起水分大量蒸发，使砼产生干缩裂缝而采用延时拆模技术。砼浇筑1-2天后即把梁侧模松开，浇水养护，以此保证梁侧砼表面的湿度，同时也可减缓砼的降温速度。实践表明，砼浇筑后，14d方可拆除大梁的侧模。

3.7.3测温控制。

为监测大梁内外温度在梁跨各1/3处埋设 了测温装置，专人日夜监测，根据监测结果，随时采取有效养护措施。

4. 实施效果及工作体会

4.1实施效果

本工程转换层施工时最高气温达38℃以上，由于我们综合应用了防治大体积砼质量缺陷的施工技术措施加上严格的施工管理，使转换层梁板砼平均强度达到56.7Mpa，符合设计要求。经业主监理单位以及市质监总站采用回弹法和钢筋扫描仪检测结果砼平均强度52.2Mpa，标准差1.09，梁底主钢筋22根，间距均匀；梁板平整、棱角分明，砼表面无裂缝、无蜂窝麻面、无露筋、无胀模等质量缺陷，达到一次成优。

4.2工作体会

4.2.1转换层大梁与厚大筏板基础同属于大体积砼施工，但它们之间有很大的差异，施工条件不同，筏板大体积砼的载体是天然地基岩土，特别是嵌固在基岩里的筏基是几何不变体系，其主要控制对象是温度应力裂缝；而转换层大体积砼施工的载体是模板及其支撑体系，大梁变形所引起的裂缝等质量缺陷与其支撑系统的刚度、稳定性和支撑能力密切相关，除了要控制温度应力产生裂缝之外，还必须防治砼在硬化时模板的紧固系统移动下沉，砼侧压使模板变形而造成模板变形裂缝，模板漏浆可能引起砼的干缩裂缝和蜂窝麻面；模板支撑体系有微小变形会造成硬化时砼开裂下挠。所以转换层施工的模板工程就显的特别重要，必须精密计算、复验，做到万无一失。

4.2.2梁高超过3m的转换层大梁，施工中合理进行了平面分区立面分层，采用了叠合梁二次浇筑施工技术，既减少了支撑系统的施工荷载，确保了安全，也有利于砼温控养护，同时又降低了成本。

4.2.3配制高性能的砼是大体积砼施工的关键。我们利用本地材料和各种掺合剂，实现了C50砼的优化设计与配制。坍落度为190mm；经时损失15mm，初凝时间13小时15分钟，终凝时间14小时55分钟，粘聚性保水性良好，砼三天的抗压强度33.4Mpa，七天的抗压强度41.3Mpa，抗渗标号>p12,这说明砼的密实性好，防水性好，其微观裂缝较少。这种高性能砼还具有初凝时间长、终凝快，流动性好、抗收缩应力及开裂性能好等优点。

4.2.4选用高效复合型泵送剂，即有足够的减水率，又有足够的缓凝时间，才能配制高性能砼。应特别引起关注的是所选砼送剂必须与所用水泥作相容性试验。

4.2.5控制砼的浇筑速度是控制砼质量缺陷方法之一，砼浇筑速度过快，不仅可能振捣不密实，还可能在梁柱交接处，墙梁交接处产生沉缩裂缝和漏筋等质量缺陷，浇筑速度过慢，大面积浇筑砼可能产生冷缝。

4.2.6大体积砼的養护工作十分关键。我们采取的大蓬温室效应、板面置砂关水养护以及延时拆模技术形成了三个合理的温度梯度，同时也解决了砼硬化过程中所需的湿度问题。避免了温度裂缝和干缩裂缝的产生。

4.2.7严格控制混凝土的原材料的质量，降低混凝土出机温度和浇筑温度以及在高温天气下浇筑砼采用二次抹压收平，喷雾养护等都是防治砼质量缺陷的有效技术措施。

参考文献

1、高层建筑施工手册杨嗣信主编

2、建筑施工计算手册江正荣编著

3、建筑工程施工组织设计实例应用手册彭圣浩主编

4、混凝土与砌体结构华南理工学院出版社