超大超厚的圆形混凝土基础施工技术

2018-09-07代国彬

建筑施工 2018年3期

代国彬

1. 上海建工二建集团有限公司上海 200080；2. 上海建筑工程逆作法工程技术研究中心上海 200080

1 工程概况

1.1 工程简介

上海浦东国际机场三期扩建工程能源中心建设用地位于浦东机场飞速路以南，飞翱路以西，西侧与GK2加油站隔路相邻，南至机修一路。工程为浦东机场卫星厅区域提供能源保障，地上1层，局部3层，建筑高度14.45 m，总建筑面积约9 907 m2，主要包括能源中心主楼、蓄水罐及附属办公区。

1.2 蓄水罐概况

为保证卫星厅夏季供冷，能源中心主楼设置2个30 000 m³蓄冷水罐，罐体高36.5 m，直径35 m，建成后将成为亚洲最大容积水罐。

蓄冷水罐桩基为钻孔灌注桩，桩径600 mm，混凝土强度等级C35，单桩抗压承载力设计值1 800 kN，共285根/个。蓄水罐基础底板直径36.2 m，厚2.5 m，混凝土强度等级C30。单个基础面积1 029 m2，混凝土用量2 573 m³。

2 主要施工技术难点

2.1 雨季施工大体积混凝土

根据工程进度计划，蓄水罐基础施工正值雨季，在大体积混凝土浇筑后，如遇到大雨，则会造成基础中心温度与表面温度温差大于25 K，从而产生表面裂缝，深度发展可能会产生深度裂缝、贯穿裂缝，进而影响蓄水罐的安全运行。

2.2 基础面平整度要求高

基础表面高差较大时，蓄水罐底板不能与基础紧密贴合，产生空鼓现象，会造成蓄水罐底板或壁板局部集中受力，进而影响蓄水罐整体质量，因此基础大面积平整度偏差要求不超过10 mm，施工难度较大。

2.3 真圆控制较难

蓄水罐基础直径36.2 m，为半埋式基础，在浇筑混凝土时会产生较大的侧向水平力，如支撑刚度不满足要求，则会造成整体倾斜无法保证真圆。因此必须采取有效措施加强模板及支撑刚度，确保真圆[1-2]。

3 主要施工技术措施

3.1 桩基施工主要部署

蓄水罐基础采用钻孔灌注桩，桩径600 mm，桩长40 m，持力层为⑦2-1层，总计285根，间距1.9 m，属于高密度群桩。

为保证工程桩施工质量及进度计划，采用隔一跳二及3台GSP-10桩机同时施工的方法。3台钻机呈三角布置，同时采取顺时针→逆时针→顺时针交替工法施工区域内的桩基（图1）。

3.2 钢筋施工

3.2.1 钢筋连接形式

蓄水罐基础底板钢筋主要包含φ16～φ28 mm等4种HRB400钢筋，套筒机械连接主要用于φ20 mm及以上的钢筋连接，焊接及绑扎搭接主要用于φ20 mm以下的钢筋连接。

图1 桩基布置示意

3.2.2 钢筋加工与安装

进入现场的所有钢筋，由监理验收并取样送检，检测单位出具合格报告后，方可进行现场加工、使用，并严格按照电脑翻样的图纸进行下料加工，所有不定型钢筋，均由现场实测、实量后进行加工。

钢筋绑扎必须采用满扣绑扎，不得跳绑。直螺纹钢筋丝头加工后，必须逐根进行端部打磨，以保证有效旋合长度，并且在安装后逐根进行扭矩检测。

3.2.3 钢筋支架施工

蓄水罐基础钢筋分上、中、下共3层布置，为便于钢筋绑扎施工，同时避免混凝土浇筑后因沉陷而产生裂缝，必须设置坚固的钢筋支架辅助措施。

蓄水罐基础底板底皮钢筋为双层双向φ28 mm@150 mm，中部钢筋为单层双向φ16 mm@200 mm，面层钢筋为φ25 mm@150 mm。中部及面层钢筋架设在型钢支架上进行绑扎，支架横梁均采用6#槽钢，支架立柱采用8#槽钢；支架间距2 680 mm×1 340 mm，立柱立于工程桩（φ600 mm钻孔灌注桩）上，支架与工程桩钢筋之间连接牢固，同时最外圈工程桩处钢筋支架横梁伸出4个方向与工程桩钢筋焊接，以保证底板上层钢筋位置正确和施工作业安全（图2）。本工程采用的型钢支架的抗弯强度、挠度、竖向稳定性经核算后均符合规范要求。

图2 钢筋支架示意

3.3 模板及支撑系统施工

为保证模板系统的稳定性及混凝土浇筑后真圆控制，采用外撑内拉加固体系。蓄水罐基础底板侧模采用厚16 mm普通胶合板施工，采用40 mm×90 mm木方@200 mm作为内龙骨支撑；木方外采用φ28 mm钢筋环箍（竖向间距450～700 mm）；其次为φ48 mm双拼钢管@915 mm作为外龙骨支撑；竖向M16螺杆设置3道与钢筋支架或钢筋焊接。为加强整体稳定性，在圆形底板外围一圈设置钢管斜撑@915 mm与外龙骨进行扣件连接，为保证斜撑固定，在斜撑根部采用竖向钢管连接或在斜撑根部垫木板以扩大受力面积（图3）。为防止漏浆，模板接缝处粘贴双面胶。

图3 模板及支撑系统示意

3.4 混凝土配合比设计

能源中心蓄水罐基础底板的混凝土设计强度等级为C30P6（耐久），设计龄期为28 d。单个蓄水罐基础混凝土方量达2 573 m3。经与同类型的工程相比，并参考以往工程施工经验，与搅拌站召开了专题会议，最终定下配合比方案。

3.4.1 原材料

1）水泥：选择合适的水泥品种，采用P.O 42.5普通硅盐酸水泥。

2）外掺料：为保证混凝土的和易性及满足泵送要求，在混凝土中掺加适量的Ⅱ级粉煤灰和S95矿渣粉以改善混凝土的性能、降低混凝土的水化热。

3）外加剂：C30混凝土采用标准泵送剂。

4）骨料：采用连续粒径5～25 mm碎石，针片状含量不大于12%，含泥量小于1%，其他各项应符合国标要求；采用天然中砂，其他各项亦符合国标要求。

3.4.2 配合比选用

本工程大底板混凝土的配合比选用如表1所示。

表1 配合比（单位：kg/m3）

经计算，采用该配合比的蓄水罐基础大体积混凝土温差满足要求。

3.5 混凝土施工

3.5.1 浇捣流程

能源中心蓄水罐基础混凝土浇筑统一由一侧向另一侧（由西向东）进行分层阶梯形浇筑施工，分层厚度500 mm，以确保底板混凝土不会产生冷缝（图4）。

图4 混凝土斜向分层示意

从高处直接卸料时，混凝土自由倾落高度不宜超过2 m，避免发生离析。如果大于2 m，就要在钢筋网片上预留下料口，用串筒或滑槽等设施辅助。混凝土施工时各单位要服从现场总值班的统一指挥，从全局出发，保证生产、供应、浇捣工作顺利进行。

3.5.2 混凝土浇筑

1）混凝土浇筑前，项目技术负责人要对本次混凝土浇筑注意要点进行技术交底，选择有经验、有责任心的工人负责操作振动棒。施工部门、质量部门、技术部门等相关管理人员做好现场跟班、检查、监督工作。

2）混凝土浇筑时必须安排一名总负责，负责现场协调及处理各种突发问题。

电力拖动是指对电动机的控制，采用继电器-接触器控制都有自己的基本控制电路。采用PLC控制也应该有自己的基本控制环节，为此而提出电动机正反转控制PLC设计讨论，寻找其较好的控制方案。

3）在第一车混凝土到达现场时，由质量员、施工员、取样员会同监理单位见证员、预拌混凝土供应商等进行混凝土开盘鉴定，检查混凝土和易性、坍落度等是否满足要求，查看随车混凝土配合比单，并留置标准养护试块，作为验证混凝土级配及强度的依据。经各方验收确认后方可进行混凝土浇筑。

4）混凝土放灰：由熟练掌握放灰技能的工人负责，并对混凝土浇筑过程进行记录、做好混凝土方量统计。不得因施工方便擅自加水，以免影响混凝土质量。

5）试验：由取样员按照规范及检验批要求进行试块制作、混凝土出罐温度、入模温度、混凝土坍落测试等。

6）在支设侧模板时，模板高度同基础顶标高，以便将在混凝土浇筑过程中产生的泌水及时排出，如不能及时排出，项目部应及时通知搅拌站根据实际情况调整混凝土坍落度。

3.5.3 基础标高及平整度控制

由于基础完成面即为蓄水罐的底部接触面，为保证基础面的平整度，在上部钢筋安装完成后，焊接标高控制钢筋，浇筑时严格按照控制钢筋控制标高。在浇筑完成进行收面时，采用水平激光仪及长3.0 m靠尺进行标高控制，将标高偏差控制在－2～0 mm内，每米平整度控制在5 mm，全长控制在10 mm。

3.6 温控技术

该工程基础底板属于大体积混凝土，其施工质量直接影响到整个建筑的安全和使用寿命，而由温差所造成的裂缝是影响基础底板质量的关键因素之一。同时，基础施工时为多雨季节，容易产生气温骤降的现象。因此有必要对基础底板混凝土施工养护阶段的温度及温差实施全程监测，并根据测温数据做好相应的应对措施（如何时增加保温、何时撤除保温、何时浇水养护等），通过有效措施控制温差范围，从而保证混凝土施工质量。

通过先进的测温手段，配合施工中的控温措施，能将基础深度方向的温度差控制在25 K以下。采用测温监控，在测温断面内温差达到24 K时报警；在膜下温度与测温断面顶部温度达到24 K温差时报警；这样可以有效地预防由于温度因素造成的有害裂缝。通过科学有效的测温技术对混凝土内部与外部温差进行监测，不仅可以为混凝土的保温养护提供科学依据，而且可以根据监测情况，为混凝土施工质量的评定提供依据。