超高层超长超厚大体积混凝土筏板浇筑施工过程的控制与探讨

行宏

【摘要】延长石油科研中心项目塔楼底板单体方量达1.6万m?，强度等级为C45P10，是目前国内西北地区建筑底板混凝土中单体浇筑体量最多、筏板浇筑横纵尺寸最大的工程。本工程地处高新区繁华地段、车流量大、交通不便，且本工程施工现场狭小，如何保证混凝土浇筑平稳持续进行是本工程的重要难点。本文通过实时分析混凝土浇筑量、筏板浇筑实际流淌面三维模型和现场BIM模拟等方面来阐述底板混凝土浇筑施工过程中的关键问题，并提出相关设想。

【关键词]】大体积混凝土；基础筏板；生产组织；实时浇筑量；BIM；混凝土流淌三维图；

0 前言

近年我国经济快速发展，城市用地日益紧张，超高层建筑如雨后春笋般拔地而起。随着我国超高层建筑设计及施工水平的不断提高，不但建筑高度随之增加，结构形式也更加多样化，其最主要的表现就是基础筏板的体量不断增加，且随着国内对大体积混凝土施工技术的不断研究发展，使得大体积混凝土的无缝一次浇筑量节节爬升，但超高层浇筑作为一个城市的地标，其往往坐落于城市繁华中心，施工场地狭小、交通拥堵等问题往往是困扰大体积混凝土一次性不中断浇筑的重要因素，如何克服这些问题保证混凝土浇筑的连续性是保证大体积混凝土能否顺利完成的关键所在，本文通过实时分析混凝土浇筑每小时完成量及现场混凝土流淌情况，从而了解造成混凝土浇筑减缓或中断的原因，并提出相应处理办法，以确保混凝土浇筑过程中平稳持续进行，避免因混凝土浇筑的不稳定造成大体积混凝土裂缝的产生。

1 工程概况

延长石油科研中心位于西安市高新区唐延路与科技八路十字东北角，地处高新区繁华地段，交通拥堵，给混凝土的运输浇筑均带来一定难度，整个筏板施工过程中，由于施工方、商混公司的相互配合，工程进展顺利，混凝土质量经省内专家评定达到优良。

工程名称：延长石油科研中心工程；

浇筑部位：塔楼混凝土筏板基础；

混凝土强度等级：C45P10；

混凝土浇筑方量：约16000m?；

筏板基礎尺寸：76.5×73.4m；

筏板基础厚度：基础中部3m，南北两侧1.5m，电梯井局部厚达6.6m；

总建筑面积：217618.86㎡，由塔楼与裙楼组成；

建筑高度：217.3m；

浇筑时间：2014年4月4日晚至4月7日晚；

2 混凝土泵、运输车计算及浇筑部署

本工程为大体积、超长结构混凝土筏板基础，本次浇筑总量约为1.6万m?，项目部对混凝土的生产及运输、泵送情况十分关注，为便于施工部署项目部根据以掌握情况对生产运输车辆及泵送能力进行利计算。

2.1 混凝土生产能力

针对大体积混凝土的特性及浇筑施工的特点及本工程所在地交通环境情况，我项目定于清明3天假期内完成基础底板混凝土浇筑工作，因此每天浇筑方量不得少于5400m3，为确保浇筑完成项目部经考察最终选定三家商混公司联合供应，三站生产时采用同产地同批次材料及同一配合比，确保质量的稳定性。

2.2 浇筑设备及车辆的选配

（1）混凝土泵车计算

（1）

N─混凝土泵车需用数量

qn─计划每小时混凝土需要量，取16000m3/（24×3）=222m3

qmax─混凝土泵车最大排量，按浇筑速度取，70m3/h；

─混凝土泵车作业效率，取0.6

混凝土输送泵的数量：

≈6台 （2）

本次筏板浇筑需配备6台主泵车及2台备用泵车方能满足筏板正常浇筑进行。

（2）混凝土搅拌运输车计算

（3）

N3─每台泵车需要配备混凝土运输车台数

QA─每台泵车实际平均输出量，取42m3/h

V ─混凝土搅拌运输车容量，取9m3

L1─混凝土搅拌运输车往返一次行程，根据混凝土厂家中取路线距离最大值10km

So─混凝土搅拌运输车平均速度，根据现实际场情况取25km/h

T1-每台混凝土搅拌运输车一个运输周期总停歇时间，包括卸料、停歇、冲洗等，取90min

≈ 9 辆。 （4）

总需运输车为：

9×6=54辆，备用5辆共计59辆车。 （5）

本次浇筑共需配备59辆混凝土搅拌运输车方能满足混凝土的及时供应。

2.3 混凝土浇筑思路及部署

本工程塔楼筏板基础混凝土浇筑将根据现场实际情况及施工部署划分为二个阶段，四个区域进行浇筑施工。

第一阶段：1#、2#、3#天泵负责Ⅰ区域混凝土浇筑，分别布置为1#天泵布置于基坑上筏板西侧偏中，2#天泵布置于基坑上筏板西侧偏南，3#天泵布置于基坑上南侧偏西；4#、5#、6#天泵负责Ⅱ区域混凝土浇筑，分别布置为4#天泵布置于基坑上南侧偏东，5#天泵布置于基坑内筏板东侧偏南，6#天泵布置于基坑内筏板东侧偏北；电梯井混凝土由3#天泵提前12小时进场进行浇筑。

第二阶段：1#、2#、3#天泵负责Ⅲ区域混凝土浇筑，分别布置为1#天泵布置于基坑上筏板西侧偏中，2#天泵布置于基坑上筏板西侧偏南，3#天泵布置于基坑上南侧偏西，配备溜槽至Ⅲ区域进行浇筑；4#、5#、6#天泵负责Ⅳ区域混凝土浇筑，分别布置为4#天泵布置于基坑上南侧偏东，配备溜槽至Ⅳ区域进行浇筑，5#天泵布置于基坑内筏板东侧偏南，6#天泵布置于基坑内筏板东侧偏北。

图1 筏板混凝土浇筑布置图

Fig.1 raft concrete pouring layout

3 浇筑过程监控

本工程筏板大體积混凝土浇筑，采用三家商混公司联合供应，三家共计配备8台天泵进行浇筑，对生产组织造成了较大困扰，对此为便于筏板浇筑期间对个商混站混凝土供应、各泵车泵送情况及现场浇筑情况进行及时了解，项目部共采取以下措施。

3.1 现场台账登记

因三家商混公司联合供应，为便于了解各厂家混凝土浇筑质量及便于对将来可能发生的质量问题具有可追溯性，项目部要求各泵车设立一名记录员，负责对所属泵车浇筑情况进行登记，形成《混凝土浇筑台账》，登记内容包括：供应厂家、泵车号、罐车编号、出场时间、放料时间、退场时间、浇筑部位、混凝土标号、塌落度检查情况、出灌温度及退料备注。

图2 现场混凝土浇筑台账登记

Fig.2 The on-site pouring concrete account registration

3.2 现场混凝土浇筑量统计

根据不同厂家及泵车以每1小时为单位对其完成浇筑量进行统计，现场各泵车负责人通过手机短信将每小时各泵车浇筑情况发送至指挥中心统计人员，统计人员将收集情况汇总为《筏板混凝土浇筑实时情况表》及《各商混厂家实时供应情况表》。

图3 筏板混凝土浇筑实时情况表

Fig.3 Raft concrete pouring time table

图4 各商混厂家实时供应情况表

Fig.4 The business mix manufacturers real-time supply table

3.3 绘制混凝土浇筑流淌图

项目部指派专人每4～6小时，对筏板混凝土浇筑流淌面进行实测实量，并将测量数据反馈至BIM组，通过三维绘图软件绘制《现场筏板混凝土三维流淌图》。

图5 现场筏板混凝土三维流淌图-1

Fig.5 Three dimensional flow field raft concrete figure -1

4月5日14：00已完成塔楼筏板混凝土浇1589m3

图6 现场筏板混凝土三维流淌图-2

Fig.6 Three dimensional flow field raft concrete figure -2

4月6日6：00已完成塔楼筏板混凝土浇6108m3

图7 现场筏板混凝土三维流淌图-3

Fig.7 Three dimensional flow field raft concrete figure -3

4月7日0：00已完成塔楼筏板混凝土浇10769m3

3.4 筏板混凝土浇筑BIM动态模拟

项目部BIM组采用Revit软件建立筏板混凝土结构三维模型，再结合Navisworks软件通过收集现场实时浇筑完成情况及原制定进度计划，来实现本次筏板混凝土浇筑实时四维动态模拟。

图8 筏板混凝土浇筑BIM动态施工模拟

Fig.8 BIM dynamic simulation of concrete pouring raft construction

4 浇筑过程管理

项目部指挥中心利用施工过程中各种监控措施反馈的实时信息，进行全面合理的动态管理，以达到统一指挥、统一协调、统一管理的目的。

4.1 项目部指挥中心技术组每小时召开一次短会，通过对《筏板混凝土浇筑实时情况表》及《各商混厂家实时供应情况表》就上一时段浇筑情况进行分析对比，对出现异常的情况与各泵负责人核对后及时向浇筑总指挥汇报，由总指挥组织相关人员于会议室召开专项会议，制定、落实应对方案，并在下一时段对解决情况跟踪复查，直至问题消除。案例如下：

（1）通过实时情况表得知筏板浇筑于4月5日12：00～13：00时间段内混凝土浇筑量突然同比前一时段浇筑量降低30%，指挥中心技术组紧急通知总指挥召开专题会议，通过现场核查分析得知，上一段出现以下问题：①、4#泵车在浇筑过程中发生爆管，造成混凝土浇筑中断；②、此时间段为中午就餐时间，因工人就餐造成所有泵车浇筑量均有不同程度降低；指挥中心立即提出解决方案：①、4#泵车立即撤离维修，启用备用泵车进行浇筑；②、所有工人分批就餐，将饭菜运至施工现场就餐，以减少就餐时间。通过以上应对措施，使得混凝土浇筑量于下一时段恢复至正常浇筑量，并使之后用餐时段未出现大幅度降效情况。

（2）通过实时情况表得知筏板浇筑于4月5日19：00～20：00时间段内乙商混公司完成浇筑了同比增长40%，丙商混公司完成浇筑了同比减少60%，指挥中心召开会议得知：①、乙商混公司本时段供应混凝土存在塌落度较大问题，促使其浇筑量有所上升；②、丙商混公司项目部经驻场人员反馈信息得知，其生产搅拌线，供料设备发生故障，供料不及时，造成混凝土供应量下降，针对以上问题会议提出以下措施：①、对乙商混公司混凝土进行全面复测，将塌落度不符合要求的全部退场，并要求其对混凝土配比进行及时调整；②、要求丙商混公司增加原材供应机械，快速恢复生产力。通过以上应对措施使得各商混公司下一时段均恢复至正常浇供应量。

4.2 项目部通过指挥中心技术组上报各时段混凝土浇筑流淌三维图及BIM四维动态模拟分析，实时掌握施工现场筏板浇筑现场情况及完成进度，以此全面协调指挥各区域混凝浇筑，筏板整体浇筑由南向北，统一推进，使筏板混凝土的浇筑、振捣、收面、养护形成流水作业，各工种有序穿插进行，有效地降低了筏板混凝土有害裂缝的产生。对发现流淌面推进不一致，发生较大偏差时及时将相关情况上报至指挥中心，由总指挥组织召开专题会议，对相关情况进行分析，对流淌面内凹的区域及时要求集中浇筑加快进度，对流淌面外凸的区域控制浇筑速度，并对产生以上情况区域的商混进行塌落度核查，及流淌面振捣核查，以使整个浇筑面统一推进。

5 结语

5.1 对超长大体积混凝土筏板浇筑进行合理规划，确保浇筑的连续性、整体性及工作面的有序形成是超长大体积混凝土无缝施工的关键因素。

5.2 大体积混凝土筏板施工过程中，以每小时为单位通过人工收集，电脑汇总的方式虽可为过程管理提供有效信息，但也伴随着信息收集工作繁重、反馈内容延迟、信息反映不集中等问题，不能完全达到信息化管理的设想，对此我们通过总结分析提出以下设想：在大体积混凝土中根据混凝土流淌特性均匀设置上中下三个立体监控感触器，并在其中部分点位加入温度检测感应仪、应力检测触感仪及超声波探测元件，将混凝土浇筑过程中的浇筑进度、流动形态、密实度、温度、应力情况通过WIFI信号传输至电脑终端，有电脑将以上信息收集整理，形成集合混凝土实体动态流向监测、密实度检测、温度检测、应力监测为一体的综合性信息反馈平台，以此为全面实现信息化管理大体积混凝土施工提供可靠依据。

参考文献

[1] 朱琳，马雪松.高层建筑基础承台大体积混凝土施工[J].黑龙江科技信息，2009.

[2] 中国冶金建筑协会.GB50496-2009大体积混凝土施工规范[S].北京：中国计划出版社，2009.

[3] 建筑施工手册编写组.建筑施工手册（第五版）.北京：中国建筑工业出版社，2012

[4] 刘桂林.大体积混凝土质量通病的防治[J].工程质量，2005，（1）：35-38.