超高层建筑基础大体积混凝土技术研究及应用

王 鑫

(山西太钢房地产开发有限公司，山西 太原 030008)

大体积混凝土结构主要是由于水泥水化热引起的温度变化应力产生收缩，混凝土裂缝较难以控制，施工技术要求相对较严格，需采用一系列措施防治，利用超高层建筑对大体积混凝土技术进行研究应用，优化施工技术，提高施工质量。

1 工程概况

某超高层建筑高度为176 m，总建筑面积为67 768 m2，地上部分建筑面积为58 018 m2,地下部分建筑面积为9 750 m2。地下2层，地上38层，总建筑高度为176 m。

结构类型为型钢混凝土框架+核心筒结构，基础为筏形基础，基础底板尺寸为45.7 m×48.7 m，基础厚度为2.5 m，电梯部位基础厚度达7 m(见图1)，混凝土总方量约为5 200 m3。混凝土强度等级为C55，抗渗等级为P8。

2 施工部署

主楼筏板浇筑混凝土厚度为2.5 m，且受到密集桩基础的约束，混凝土裂缝控制是混凝土施工的控制重点。

1)采用60 d强度指标进行配合比设计。

2)主楼筏板基础以设计后浇带位置为界，不留置施工缝，一次浇筑成型，采用斜面分层，薄层浇筑，循序推进，一次到顶的浇筑方法。分层厚度400 mm～500 mm。

3)受场地限制，采用3台HBT60拖泵和1台汽车泵平行分区域从北侧向南侧浇筑，备用1台，同时2台塔吊辅助配合吊运混凝土浇筑。

4)温度监测采用无线测温远程数据传输系统，24 h实时监控测量。

5)分层浇筑厚度为400 mm～500 mm，分4个区(平面位置由西向东平行划分为3个区，电梯井为1个区)(如图2所示)由北向南平行推进浇筑，浇筑强度为80 m3/h～100 m3/h。计划浇筑时间为52 h～65 h。

3 混凝土浇筑方案

3.1 混凝土配合比设计

在满足设计对混凝土相关性能要求的前提下，为最大限度减少水泥用量，降低水化热，混凝土配合比需满足以下要求：

1)混凝土配合比按60 d强度指标进行设计。

2)水泥采用低水化热的矿渣水泥。

3)优先采用Ⅰ级粉煤灰，不得低于Ⅱ级粉煤灰。

4)采用缓凝型高效减水剂。

5)坍落度：满足到浇筑面不大于160 mm。

6)混凝土温度要求：满足入模温度不大于30 ℃。

7)混凝土初凝时间不小于12 h。

3.2 原材料

原材的选择满足GB 50496—2009大体积混凝土施工规范的相关要求。最终选取原材如下：

1)水泥：采用吉港水泥有限公司生产的矿渣硅酸盐水泥P.S.A42.5。

2)砂子：采用忻州豆罗砂，细度模数2.6，含泥量1.2%，属中砂，质量合格。

3)石子：采用镇城碎石，粒径为5 mm～31.5 mm，质地坚硬，连续级配，不含杂质，质量合格。

4)粉煤灰：采用Ⅱ级粉煤灰。

5)矿粉：采用太钢矿粉厂生产的S95级矿粉。

6)外加剂：采用太原鸿泽玉科技有限公司生产的MWL-1型缓凝高效减水剂，质量合格。

7)膨胀剂：采用北京宏远建材厂生产的UEA，质量合格。

3.3 配合比

C55 P8混凝土配合比严格按照JGJ 55—2011普通混凝土配合比设计规范进行设计。配合比能够满足设计、施工工艺、工程质量要求，且经济合理。

3.4 混凝土浇筑顺序

混凝土采用斜面分层薄层浇筑法。

总体浇筑原则“纵向由底处向高处，平面从北向南浇筑”。

1)先采用汽车泵和地泵同时将北侧电梯井处浇筑到2.5 m筏板底部位置。

2)待北侧电梯井处浇筑到2.5 m筏板底部位置后，1区、2区、3区同时开始从北向南浇筑筏板基础混凝土。

3)混凝土浇筑流淌至南侧电梯井附近处，开始集中浇筑南侧电梯井混凝土到2.5 m筏板底部位置。

4)电梯井处混凝土浇筑完后，继续由北向南侧浇筑混凝土，直到浇筑完成。

3.5 混凝土供应保障措施

3.5.1混凝土生产

商品混凝土搅拌站要保证混凝土原材料储备充足，设备运转正常。诚泰集团下属的旭峰混凝土搅拌站现有两条120 m3/h生产线和一条180 m3/h生产线，旭达混凝土搅拌站有两条180 m3/h生产线。根据地理位置及原材料准备情况本次供应由旭峰搅拌站供应，若因停电等其他原因不能及时供应时由诚泰集团下属的旭达搅拌站供应，确保混凝土供应的连续性。

3.5.2混凝土运输

商品混凝土供应厂家混凝土运输车辆供应。根据基础底板工程施工期间，现场施工部署及运距，确保供应速度满足施工要求。

3.6 混凝土浇筑施工工艺

3.6.1浇筑

1)浇筑前对混凝土坍落度、温度进行检测，要注意测量入模处的坍落度。

2)混凝土灌注落差不大于2 m，电梯井处应采取串桶浇筑。

3)注意观察下料后混凝土流动的情况，必要时采用汽车泵补充混凝土，保证混凝土的均匀性。

4)分层厚度控制在40 cm～50 cm，在钢筋或模板上做记号来控制浇筑厚度。

3.6.2振捣

1)根据混凝土泵送时自然形成的流淌斜坡度，在每条浇筑带的浇捣面前、中、后布置3台振动器，第1台布置在混凝土卸料点，振捣人员负责出管混凝土的振捣，使之顺利通过面层钢筋流入底层；第2台设置在混凝土斜面的中间部位，振捣人员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入下层钢筋底部，确保下层钢筋混凝土的振捣密实。

2)振捣人员振捣方向为：下层垂直于浇筑方向自下而上，上层振捣自上而下，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的漏振。

3)捣固棒采用φ50长50 cm的型号。

4)捣固时间20 s左右，最大不超过30 s。采用“快插、慢拔、慢插、慢拔”的步骤。

5)捣固间距30 cm，离模板10 cm左右。捣固深度进入下层10 cm，捣固棒上要做好标记。

6)当局部区域的筏板浇筑到顶面后采用平板振捣器进行振捣。

4 大体积混凝土内部降温措施

在混凝土中间部位利用钢筋支架兼作降温冷却循环水管，利用主楼深井抽出的地下水作为冷却水，通过循环水有效地带走混凝土内部的水化热量，降低混凝土芯部温度，控制混凝土内部与表面温差。

1)冷却循环水管采用φ48的钢管，单层单向布置在混凝土的中间部位。

2)每个进出水口均安装阀门用于控制冷却水流量，在混凝土浇捣之前，先对冷却水管通水，检查是否有渗水，对渗水部位进行处理，保证不漏水。

3)在不同部位的进出水管处预埋温度传感器，接在混凝土测温仪上，与混凝土同步测温，根据测得的混凝土温度和进出水口的温度，通过阀门对流量进行调节，防止降温过快造成内部裂缝。

4)降温结束后，将水管内积水排空，然后用掺加缓凝剂的纯水泥浆通过压力泵注入冷却水管内，注满后将水管两头封闭。

5)循环冷却水流量控制要满足混凝土降温值在2 ℃/d，管道内水流处于紊流状态。

5 混凝土养护措施

混凝土养护采用保湿温控养护法，表面先覆盖一层塑料薄膜，再覆盖草帘子。根据计算，草帘子保温层厚度0.2 m。

1)养护要设置专人负责，覆盖的草袋应采用浇水保持湿润。

2)混凝土保湿养护期至少持续14 d，要经常检查塑料薄膜的完整情况，保持混凝土表面湿润。

3)保温覆盖层的拆除应分层逐步进行，当混凝土的表面温度与环境最大温差小于20 ℃时，可全部拆除。

6 无线测温技术应用

本工程采用无线测温远程数据传输系统，需要在混凝土内部埋置温度测量元器件，能及时、准确、高效监测混凝土温度，并设有预警报警功能。

6.1 测量点位的布置

按照大体积混凝土施工规范，温度测量点位共10处，布置位置见图2。

1)C1～C6每处在距上表面5 cm，65 cm,125 cm,185 cm,245 cm处布探头，每处布置5个测温探头。

2)C7,C8,C10处每处在距上表面5 cm，75 cm,145 cm,205 cm,265 cm，325 cm，385 cm，445 cm，505 cm，565 cm，625 cm处布探头，每处布置11个测温探头。

3)C9处在距上表面5 cm，65 cm,125 cm,185 cm,245 cm，305 cm，365 cm，425 cm，485 cm，545 cm，605 cm，665 cm，725 cm布置13个探头。

4)另外在南北两侧各设1处测量大气温度的探头。

6.2 测温方法

1)采用2套无线测温仪，每套能测32个点位。C1～C6处测温点和大气温度测温点用1套无线测温仪，C7和C9处测温点用另1套无线测温仪。

2)电梯井处的测温点留有1组备用，当测温点位失效时，采用C8或C10处的测温点。

3)测温频率：浇筑完成后每隔2 h进行一次测量。

7 结语

大体积混凝土施工综合性要求较高，需提前进行合理的施工部署和浇筑方案的优化，过程中要科学采取有效控温、降温、保温保湿等措施，监控到位、处置及时，大体积混凝土施工质量才能得到保证。